V Česku bylo podle Solární asociace v prvních šesti měsících tohoto roku připojeno téměř deset tisíc fotovoltaických elektráren, většinou na rodinných domech. Meziročně jde téměř o dvousetprocentní nárůst a jejich celkový výkon se blíží 75 megawattům. Trend stále zrychluje: za prvních šest měsíců se o státní podporu z Nové zelené úsporám přihlásilo 18 316 domácností, čtyřikrát více než za stejné období předchozího roku. Podobná situace je podle Solární asociace také v oblasti akumulace energie. Jen za první půlrok bylo v domácnostech instalováno 89,2 MWh bateriových úložišť, tedy víc než samotný výkon fotovoltaiky. Česká republika v zájmu o čisté zdroje energie, a zejména fotovoltaiku, kopíruje ostatní evropské země, a ostatně i celý svět. Nejvíc FV panelů se totiž instaluje v Číně a USA.
Za dvacet let
Co se bude dít, až nově instalované fotovoltaické panely ukončí svou životnost? Tato situace nastane zhruba za dvacet až třicet let. Zatím je odpadních panelů velmi málo, je však zřejmé, že s postupujícími roky bude tento odpadový tok hodně sílit. Evropská agentura pro životní prostředí (EEA) zhruba před rokem, tedy ještě před současným boomem, zveřejnila odhad, že množství odpadu vznikajícího z infrastruktury pro čistou energii (větrné turbíny, solární panely, baterie) po skončení životnosti vzroste v příštích deseti letech až třicetinásobně.
Jak bude tento odpadový tok vypadat v roce 2050, předpovídá zpráva, kterou společně připravily Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie (IRENA) a Program fotovoltaických energetických systémů Mezinárodní energetické agentury (IEA-PVPS). Podle zprávy bude ve vysloužilých panelech v roce 2050 uloženo zhruba 78 milionů tun surovin a dalších cenných komponent. Pokud by se tento materiál plně vrátil zpět do ekonomiky, mohla by jeho hodnota do roku 2050 přesáhnout 15 miliard USD.
V bližším horizontu odhaduje Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie, že do roku 2030 bude kumulativní hodnota využitelných surovin z vyřazených panelů na celém světě činit přibližně 450 milionů dolarů, což odpovídá nákladům na suroviny, které jsou v současnosti potřebné k výrobě přibližně 60 milionů nových panelů. V USA by podle IRENE mohly fotovoltaické moduly do roku 2030 představovat celkem jeden milion tun odpadu, což odpovídá zhruba jednomu procentu světového elektronického odpadu. Jen v Evropě jsou momentálně nainstalovány přibližně čtyři miliony tun fotovoltaických kolektorů. A to jsme teprve na začátku.
Recyklace panelů
Úkolem nadcházejících let bude zjevně příprava na recyklaci vysloužilých FV panelů. Agentura IRENA předpokládá, že do roku 2050 by celosvětově mělo recyklací projít přibližně 80 milionů tun solárních panelů. Od roku 2050 pak budeme každý rok recyklovat dalších 6 milionů tun.
Podle EEA to bude náročné zvládnout, přestože pro velkou část vznikajících odpadů už existují zavedené recyklační systémy (např. ocel, sklo, hliník). Neexistují však dostatečně funkční postupy pro vysoce hodnotné kritické suroviny, které jsou v panelech rovněž obsaženy.
V současnosti se v naprosté většině případů instalují panely obsahující solární články z krystalické struktury křemíku (monokrystalické a polykrystalické). Skoro tři čtvrtiny hmotnosti panelu představuje sklo, významný podíl mají plasty (kolem 10 %) a hliníkový rám. V panelu je také malé množství cenných kovů, mědi nebo stříbra (rozvody, kabely).
Druhým typem, relativně málo používaným (pouze několik procent z celkového množství), jsou tenkovrstvé solární panely. Obsahují tenké vrstvy polovodičového materiálu, což bývá tellurid kadmia (CdTe) nebo diselenid mědi a galia (CIGS), naneseného na nosný materiál, jako je sklo, plast nebo kov. Jejich účinnost není tak vysoká jako u křemíkových fotovoltaických článků. Tyto panely vyžadují speciální postupy k recyklaci, přestože přes 95 % jejich hmotnosti představují sklo a hliník.
Postupy
Recyklace a zpětné získávání materiálů a jejich opětovné zavádění do výrobních cyklů naráží na několik základních problémů. Zařízení obvykle nejsou navržena tak, aby usnadňovala recyklaci nebo nové využití, obsahují obtížně oddělitelné kompozitní materiály a cenné prvky jsou v nich v nízkých koncentracích.
Zákon o výrobcích s ukončenou životností (č. 542/2020 Sb.) v příloze č. 3 stanovuje minimální úroveň recyklace a přípravy k opětovnému použití solárních panelů na 80 %. Podle odborníků je však možné dosáhnout až 95% míry recyklace. Klíčové je využití hliníkového rámu a krycího skla. Bohužel se recyklace panelů často zaměřuje pouze na tento „objemný“ materiál a pomíjí materiály vysoké hodnoty, jako je stříbro, měď a křemík, neboť je obtížné je z panelu získat.
Hliníkový rám lze obvykle odstranit jednoduše mechanicky, protože je připevněn pouze silikonovým tmelem. Jeho další přepracování v hutích je bezproblémové. Složitější je to se sklem, které je sice vysoce kvalitní, s nízkým indexem lomu a tvrzené, ale je poryto polymerovou fólií, která ho má chránit před povětrnostními vlivy. Fólie je pevně připojena a lze ji oddělit poměrně obtížně, což recyklaci skla komplikuje.
Recyklace fotovoltaických panelů je v samých začátcích, protože v současnosti není dost suroviny pro stabilní provoz recyklačních linek. Na několika málo již existujících linkách se používá mechanicko-chemická recyklace, podobná postupu při recyklaci LCD televizorů. Po ruční demontáží hliníkového rámu následuje drcení, třídění podle velikosti a následná separace jednotlivých materiálů.
Existují také specializované linky na termické zpracování, které díky vysoké teplotě zbaví sklo plastové vrstvy, jinak obtížně oddělitelné. Někdy musí být použito i následné chemické čištění, které však z hlediska ochrany životního prostředí není příliš žádoucí. Po termickém kroku následuje mechanické zpracování a oddělení jednotlivých materiálů.
Cirkulární přístup
Udržitelnost celého odvětví může vedle samotné recyklace podpořit zavedení oběhových postupů, jako je oprava, modernizace nebo renovace zařízení a vznik sekundárních trhů.
Opětovným využitím fotovoltaických panelů po konci životnosti se zabývá studie Národní laboratoře pro obnovitelnou energii (NREL). Podle ní je soukromý sektor málo motivován k investicím do recyklace, oprav nebo opětovného použití fotovoltaických článků, a to kvůli současným tržním podmínkám a regulačním překážkám. Výzkum a vývoj by se měl zaměřit na konstrukci fotovoltaických modulů, aby by se daly snadněji opravit, znovu použít nebo recyklovat, a také na související nákladově efektivní služby a obchodní modely.
Pro oběhové hospodářství fotovoltaiky má zásadní význam legislativa, která musí opětovné použití panelů umožnit. Podle analytiků NREL by stávající předpisy o propojení, požární ochraně, stavebnictví a elektrotechnice ve Spojených státech mohly přímo zakazovat opětovné použití fotovoltaických modulů nebo střídačů pro síťové aplikace.
Nové uplatnění by proto vysloužilé panely mohly najít v místech, kde nejsou připojeny k síti, například pro nabíjecí stanice pro kola nebo vozidla, nebo pro použití v odlehlých místech. Efektivita takového použití je určována náklady na obnovu a předpokládanými příjmy z dalšího provozu. Pokud je systém provozuschopný a nedošlo u něj k rozsáhlému poškození, může být možné prodloužit dobu provozu. Existuje také riziko vyšších nákladů na provoz a údržbu při opravě zastaralého zařízení.
Rekonstrukce a renovace starších panelů s sebou nese možnost povinných kontrol a nutnosti získání nových povolení. U starších systémů mohou být problémy s náhradními díly a technici už nemusí mít odborné znalosti pro opravy. Analytici NREL uvádějí, že náklady na rekonstrukci FVE po konci životnosti mohou dosáhnout až 80 % celkové hodnoty zařízení. Hodnotou, kvůli které má smysl o tom vůbec uvažovat, pak nejsou samotné panely a zařízení FVE, ale existující povolení a smlouvy, propojení s energetickými společnostmi, smluvní výkupní ceny energie, nastavení daní a zainvestované prostory a pozemky, na nichž je FVE vybudována.
Zavádění cirkulárních obchodních modelů brání podle EEA to, že ekologické a klimatické přínosy používání recyklovaných materiálů nejsou dosud plně zohledněny v nákladech na tyto materiály. Vhodné sekundární materiály proto musí pravidelně cenově konkurovat primárním materiálům, které jsou často levnější. Druhým aspektem je nutnost přizpůsobit legislativu tomu, aby bylo možno spustit oběhové obchodní modely a sekundární trhy, které by mohly snížit množství panelů směřujících k přímé recyklaci.
Jarmila Šťastná
