المصدر:greenbiz.com
ويتراوح عمر الألواح الشمسية ما بين 25 إلى 30 عامًا، ولكنها تحتوي على معادن ثمينة، بما في ذلك الفضة والنحاس. ومع توقع زيادة كبيرة في الألواح منتهية الصلاحية قريبًا، تظهر شركات تسعى إلى إعادة تدوير المواد القابلة لإعادة الاستخدام وإبعاد الألواح عن مدافن النفايات.
في أوديسا، تكساس، يقوم العمال في شركة ناشئة تسمى SolarCycle بتفريغ شاحنات تحمل ألواحًا كهروضوئية منتهية الصلاحية تم اختيارها حديثًا من مزارع الطاقة الشمسية التجارية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. ويقومون بفصل الألواح عن إطارات الألمنيوم والصناديق الكهربائية، ثم يقومون بإدخالها في آلات تفصل زجاجها عن المواد الرقائقية التي ساعدت في توليد الكهرباء من ضوء الشمس لمدة ربع قرن تقريبًا.
بعد ذلك، يتم طحن الألواح وتقطيعها وإخضاعها لعملية حاصلة على براءة اختراع تستخرج المواد القيمة - معظمها من الفضة والنحاس والسيليكون البلوري. سيتم بيع هذه المكونات، وكذلك الألمنيوم والزجاج منخفضي القيمة، والتي قد ينتهي بها الأمر في الجيل التالي من الألواح الشمسية.
تقدم هذه العملية لمحة عما يمكن أن يحدث للزيادة المتوقعة في الألواح الشمسية المتوقفة عن العمل والتي ستتدفق من صناعة تمثل مصدر الطاقة الأسرع نموًا في الولايات المتحدة. اليوم، ما يقرب من 90 بالمائة من الألواح في الولايات المتحدة فقدت كفاءتها بسبب العمر، أو التي تكون معيبة، ينتهي بها الأمر في مدافن النفايات لأن هذا الخيار يكلف جزءًا صغيرًا من إعادة تدويرها.
لكن المدافعين عن إعادة التدوير في الولايات المتحدة يقولون إن زيادة إعادة استخدام المواد القيمة، مثل الفضة والنحاس، من شأنه أن يساعد في تعزيز الاقتصاد الدائري، حيث يتم تقليل النفايات والتلوث من خلال إعادة استخدام المواد باستمرار. وفقًا لتقرير صدر عام 2021 عن المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL)، فإن إعادة تدوير الألواح الكهروضوئية يمكن أن تقلل أيضًا من مخاطر تسرب السموم إلى البيئة من مدافن النفايات؛ وزيادة استقرار سلسلة التوريد التي تعتمد إلى حد كبير على الواردات من جنوب شرق آسيا؛ خفض تكلفة المواد الخام لمصنعي الطاقة الشمسية وغيرها من الشركات المصنعة؛ وتوسيع فرص السوق أمام القائمين بإعادة التدوير في الولايات المتحدة.
ستغطي الألواح الشمسية الأمريكية المقرر تقاعدها بحلول عام 2030 حوالي 3000 ملاعب كرة قدم أمريكية.
وبطبيعة الحال، فإن إعادة استخدام اللوحات المتدهورة ولكن التي لا تزال فعالة يعد خيارًا أفضل. وينتهي الأمر بالملايين من هذه الألواح في الدول النامية، في حين يتم إعادة استخدام بعضها الآخر بالقرب من الوطن. على سبيل المثال، تقوم شركة SolarCycle ببناء محطة لتوليد الطاقة لمصنعها في تكساس والذي سيستخدم وحدات تم تجديدها.
إن احتمال حدوث وفرة مستقبلية من الألواح منتهية الصلاحية يدفع الجهود التي تبذلها مجموعة من القائمين على إعادة تدوير الطاقة الشمسية لمعالجة عدم التوافق بين التراكم الحالي لقدرات الطاقة المتجددة من قبل المرافق والمدن والشركات الخاصة - حيث يتم تركيب ملايين الألواح على مستوى العالم كل عام - وبين نقص المرافق التي يمكنها التعامل مع هذه المادة بشكل آمن عندما تصل إلى نهاية عمرها الإنتاجي، أي حوالي 25 إلى 30 عامًا.
من المتوقع أن ترتفع القدرة الشمسية في جميع القطاعات في الولايات المتحدة بمتوسط 21 بالمائة سنويًا من عام 2023 إلى عام 2027، وفقًا لأحدث تقرير ربع سنوي صادر عن جمعية صناعات الطاقة الشمسية وشركة وود ماكنزي الاستشارية. وسيتم دعم الزيادة المتوقعة من خلال قانون الحد من التضخم لعام 2022، والذي سيوفر، من بين أشكال الدعم الأخرى للطاقة المتجددة، ائتمانًا ضريبيًا بنسبة 30 بالمائة لمنشآت الطاقة الشمسية السكنية.
ستغطي المساحة المغطاة بالألواح الشمسية التي تم تركيبها في الولايات المتحدة اعتبارًا من عام 2021 ومن المقرر أن تنتهي بحلول عام 2030 حوالي 3 000 ملاعب كرة قدم أمريكية، وفقًا لتقدير NREL. وقال تايلور كيرتس، المحلل القانوني والتنظيمي في المختبر: "إنها كمية كبيرة من الهدر". لكن معدل إعادة التدوير في الصناعة، والذي يقل عن 10 بالمائة، يتخلف كثيرا عن التوقعات المتفائلة لنمو الصناعة.
وبحلول عام 2050، قد تتجاوز قيمة المواد الخام القابلة للاسترداد من الألواح الشمسية 15 مليار دولار.
وقال جيسي سيمونز، المؤسس المشارك لشركة SolarCycle، التي توظف حوالي 30 شخصًا وبدأت عملياتها في ديسمبر، إن مدافن النفايات الصلبة تتقاضى عادةً ما بين دولار واحد إلى دولارين لقبول الألواح الشمسية، وترتفع إلى حوالي 5 دولارات إذا كانت المادة تعتبر نفايات خطرة. وعلى النقيض من ذلك، تتقاضى شركته 18 دولارًا لكل لوحة. وقال سيمونز، المدير التنفيذي السابق لنادي سييرا، إن العملاء على استعداد لدفع هذا السعر لأنهم قد لا يتمكنون من العثور على مكب نفايات مرخص لقبول النفايات الخطرة وتحمل المسؤولية القانونية عنها، ولأنهم يريدون تقليل التأثير البيئي للألواح القديمة الخاصة بهم. .
توفر SolarCycle لعملائها تحليلًا بيئيًا يوضح فوائد إعادة تدوير الألواح. على سبيل المثال، تستخدم إعادة تدوير الألومنيوم طاقة أقل بنسبة 95 بالمائة من تصنيع الألومنيوم البكر، الذي يتحمل تكاليف تعدين المادة الخام، البوكسيت، ثم نقلها وتكريرها.
وتقدر الشركة أن إعادة تدوير كل لوحة يتجنب انبعاثات 97 رطلاً من ثاني أكسيد الكربون؛ ويرتفع الرقم إلى أكثر من 1.5 طن من ثاني أكسيد الكربون في حالة إعادة استخدام اللوحة. وبموجب القاعدة المقترحة للجنة الأوراق المالية والبورصة، سيُطلب من الشركات المملوكة للقطاع العام الكشف عن المخاطر المتعلقة بالمناخ التي من المحتمل أن يكون لها تأثير مادي على أعمالها، بما في ذلك انبعاثات الغازات الدفيئة.
وبعد تجريده من الألواح الشمسية في مصنع SolarCycle، يتم بيع الألومنيوم في ساحة معدنية قريبة. يُباع الزجاج مقابل بضعة سنتات فقط لكل لوح لإعادة استخدامه في المنتجات الأساسية مثل الزجاجات، لكن سيمونز يأمل أن يكون لديه في النهاية ما يكفي منه لبيعه بسعر أعلى لشركة تصنيع ألواح الألواح الشمسية الجديدة.
اعتبارًا من شهر يوليو، كان لدى كاليفورنيا مصنع واحد فقط لإعادة التدوير يقبل الألواح الشمسية.
وأضاف أن السيليكون البلوري، الذي يستخدم كمادة أساسية في الخلايا الشمسية، يستحق الاسترداد أيضًا. وعلى الرغم من أنه يجب تحسينه لاستخدامه في الألواح المستقبلية، إلا أن استخدامه يتجنب الآثار البيئية الناجمة عن تعدين ومعالجة السيليكون الجديد.
تعد SolarCycle واحدة من خمس شركات فقط في الولايات المتحدة مدرجة من قبل SEIA باعتبارها قادرة على تقديم خدمات إعادة التدوير. لا تزال الصناعة في مهدها، ولا تزال تكتشف كيفية جني الأموال من استعادة مكونات اللوحات ثم بيعها، وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية. وقالت وكالة حماية البيئة في لمحة عامة عن الصناعة: "يمكن العثور على عناصر عملية إعادة التدوير هذه في الولايات المتحدة، لكنها لم تحدث بعد على نطاق واسع".
في عام 2016، توقعت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) أنه بحلول أوائل ثلاثينيات القرن الحالي، ستعادل الكمية العالمية من الألواح الكهروضوئية التي تم إيقاف تشغيلها حوالي 4% من عدد الألواح المثبتة. وقالت الوكالة إنه بحلول خمسينيات القرن الحالي، سيرتفع حجم نفايات الألواح الشمسية إلى 5 ملايين طن متري على الأقل سنويًا. ومن المتوقع أن تتقاعد الصين، أكبر منتج للطاقة الشمسية في العالم، من إجمالي تراكمي لا يقل عن 13.5 مليون طن متري من الألواح بحلول عام 2050، وهي أكبر كمية على الإطلاق بين الدول الكبرى المنتجة للطاقة الشمسية وما يقرب من ضعف الحجم الذي ستتقاعده الولايات المتحدة. بحلول ذلك الوقت، بحسب تقرير إيرينا.
ووجد التقرير أن المواد الخام القابلة للاسترداد تقنيًا من الألواح الكهروضوئية على مستوى العالم يمكن أن تصل قيمتها التراكمية إلى 450 مليون دولار (بشروط عام 2016) بحلول عام 2030، وهو ما يعادل تقريبًا تكلفة المواد الخام اللازمة لإنتاج حوالي 60 مليون لوحة جديدة، أو 18 جيجاوات من الطاقة. قدرة التوليد. وقال التقرير إنه بحلول عام 2050، يمكن أن تتجاوز القيمة القابلة للاسترداد بشكل تراكمي 15 مليار دولار.
في الوقت الحالي، تواجه شركات إعادة تدوير الطاقة الشمسية تحديات اقتصادية وتكنولوجية وتنظيمية كبيرة. يقول كيرتس من المختبر الوطني للطاقة المتجددة إن جزءًا من المشكلة يكمن في نقص البيانات حول معدلات إعادة تدوير الألواح، مما يعيق الاستجابات السياسية المحتملة التي قد توفر المزيد من الحوافز لمشغلي مزارع الطاقة الشمسية لإعادة تدوير الألواح الهالكة بدلاً من التخلص منها.
وهناك مشكلة أخرى تتمثل في أن إجراء الترشيح الخاص بالسمية - وهو أسلوب معتمد من وكالة حماية البيئة يستخدم لتحديد ما إذا كان المنتج أو المادة يحتوي على عناصر خطرة يمكن أن تتسرب إلى البيئة - من المعروف أنه معيب. وقال كيرتس إنه نتيجة لذلك، ينتهي الأمر ببعض أصحاب مزارع الطاقة الشمسية إلى "الإفراط في إدارة" ألواحهم باعتبارها خطرة دون اتخاذ قرار رسمي بالنفايات الخطرة. وينتهي بهم الأمر إلى دفع المزيد للتخلص منها في مدافن النفايات المسموح لها بالتعامل مع النفايات الخطرة أو إعادة تدويرها.
قامت وكالة الطاقة الدولية بتقييم ما إذا كانت الألواح الشمسية التي تحتوي على الرصاص والكادميوم والسيلينيوم ستؤثر على صحة الإنسان إذا تم إلقاؤها في النفايات الخطرة أو مدافن النفايات البلدية وحددت أن المخاطر منخفضة. ومع ذلك، قالت الوكالة في تقرير عام 2020، إن النتائج التي توصلت إليها لا تشكل تأييدًا لدفن النفايات: وذكرت أن إعادة التدوير من شأنها "تخفيف" المخاوف البيئية بشكل أكبر.
يدرس المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) عملية بديلة لتحديد ما إذا كانت الألواح خطرة أم لا. وقال كيرتس: "نحن بحاجة إلى معرفة ذلك لأنه يؤثر بالتأكيد على المسؤولية والتكلفة لجعل إعادة التدوير أكثر قدرة على المنافسة".
على الرغم من هذه الشكوك، سنت أربع ولايات مؤخرًا قوانين تتناول إعادة تدوير الوحدات الكهروضوئية. وتسمح ولاية كاليفورنيا، التي لديها أكبر عدد من منشآت الطاقة الشمسية، بإلقاء الألواح في مدافن النفايات، ولكن فقط بعد التحقق من أنها غير خطرة من قبل مختبر معين، وهو ما قد يكلف ما يزيد عن 1500 دولار. اعتبارًا من شهر يوليو، كان لدى كاليفورنيا مصنع واحد فقط لإعادة التدوير يقبل الألواح الشمسية.
وفي ولاية واشنطن، من المقرر أن يتم تنفيذ قانون مصمم لتوفير طريقة سليمة بيئيًا لإعادة تدوير الألواح الكهروضوئية في يوليو 2025؛ ويتوقع المسؤولون في ولاية نيوجيرسي إصدار تقرير حول إدارة النفايات الكهروضوئية هذا الربيع؛ ووجهت ولاية كارولينا الشمالية مسؤولي البيئة بالولاية لدراسة وقف تشغيل مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق. (تشترط ولاية كارولينا الشمالية التخلص من الألواح الشمسية باعتبارها نفايات خطرة إذا كانت تحتوي على معادن ثقيلة مثل الفضة أو - في حالة الألواح القديمة - الكروم سداسي التكافؤ والرصاص والكادميوم والزرنيخ).
في الاتحاد الأوروبي، تم التعامل مع الألواح الكهروضوئية منتهية الصلاحية، منذ عام 2012، على أنها نفايات إلكترونية بموجب توجيهات نفايات المعدات الكهربائية والإلكترونية الخاصة بالاتحاد الأوروبي، والمعروفة باسم WEEE. وقال ماريوس موردال باك، كبير محللي أبحاث موردي الطاقة الشمسية في شركة ريستاد إنرجي، وهي شركة أبحاث مقرها في أوسلو بالنرويج، إن التوجيه يتطلب من جميع الدول الأعضاء الالتزام بالحد الأدنى من المعايير، لكن المعدل الفعلي لإعادة تدوير النفايات الإلكترونية يختلف من دولة إلى أخرى. . وقال باكي إنه على الرغم من هذا القانون، فإن معدل إعادة تدوير الطاقة الكهروضوئية في الاتحاد الأوروبي ليس أفضل من المعدل الأمريكي - حوالي 10 بالمائة - ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى صعوبة استخراج المواد القيمة من الألواح.
لكنه توقع أن تصبح إعادة التدوير أكثر انتشارًا عندما يرتفع عدد الألواح المنتهية الصلاحية إلى النقطة التي توفر فيها فرصة عمل، مما يوفر للقائمين بإعادة التدوير مواد قيمة يمكنهم بيعها. وأضاف أن الحكومات يمكن أن تساعد في تسريع هذا التحول، من خلال حظر التخلص من الألواح الكهروضوئية في مدافن النفايات وتقديم حوافز مثل الإعفاءات الضريبية لأي شخص يستخدم الألواح الشمسية.
وقال باكي: "في مرحلة ما في المستقبل، سنرى ما يكفي من الألواح يتم سحبها من الخدمة، مما سيضطرك إلى البدء في إعادة التدوير". "سوف تصبح مربحة في حد ذاتها بغض النظر عن أسعار السلع الأساسية."