Reciclarea panourilor fotovoltaice: instalații și logistică | Stokkermill

Proiectarea unei instalații de reciclare a panourilor fotovoltaice nu se poate baza doar pe capacitatea nominală a liniei. Kg/h, panouri pe oră, nivelul de automatizare și calitatea materialelor recuperate sunt parametri fundamentali, dar descriu doar o parte a proiectului.

Un modul fotovoltaic este de fapt un material compozit multistrat: sticlă, EVA, celule din siliciu, ribbon-uri și busbar-uri din cupru cositorit, backsheet și, în majoritatea cazurilor, o ramă din aluminiu și o cutie de joncțiune.

Aceste materiale nu sunt pur și simplu asamblate unul lângă altul. Straturile interioare sunt laminate împreună și trebuie deci eliberate, clasate și separate printr-un proces coerent cu tipul de panou și cu rezultatul cerut.

De aceea, întrebarea corectă nu este doar: câte panouri pe oră poate procesa instalația? Proiectarea reciclării panourilor fotovoltaice ar trebui să ia în considerare întregul lanț.

1. Cum se alege o instalație de reciclare a panourilor fotovoltaice?

Nu există o configurație potrivită pentru orice proiect. Înainte de a defini tehnologia, trebuie cunoscute cel puțin:

• cantitatea de material disponibilă;
• tipurile de panouri;
• starea fizică a modulelor;
• frecvența livrărilor;
• orele de funcționare prevăzute;
• nivelul de automatizare cerut;
• calitatea dorită a fracțiilor recuperate;
• posibilele destinații ale materialelor de ieșire.

Un operator care procesează volume relativ mici de module standard are cerințe diferite față de un mare centru industrial care trebuie să gestioneze fluxuri continue, panouri deteriorate, module bifaciale, glass-glass sau materiale în afara standardului.

De aceea, Stokkermill Solar nu își bazează alegerea tehnologiei exclusiv pe productivitatea nominală. Input-ul, volumul și output-ul cerut trebuie evaluate împreună.

2. Cum se calculează capacitatea unei instalații de reciclare a panourilor fotovoltaice?

Capacitatea unei instalații poate fi exprimată în kg/h sau în panouri pe oră. Această valoare trebuie însă interpretată întotdeauna în raport cu condițiile reale de operare. Printre elementele de evaluat se numără:

• tonele disponibile pe parcursul anului;
• zilele și orele de funcționare;
• continuitatea livrărilor;
• capacitatea de stocare;
• caracteristicile panourilor;
• eventualele vârfuri de material;
• posibila creștere viitoare a volumelor.

O linie de mare capacitate poate fi subutilizată dacă cantitatea de material disponibilă nu permite o alimentare suficient de continuă. Invers, o linie proiectată pentru volume mici poate deveni un blocaj atunci când operatorul trebuie să gestioneze campanii mari de dezafectare, revamping sau repowering.

Capacitatea corectă nu este deci neapărat cea mai mare. Este cea coerentă cu materialul disponibil efectiv și cu modelul operațional al instalației.

3. Ce tehnologii există pentru reciclarea panourilor fotovoltaice?

În reciclarea modulelor fotovoltaice sunt utilizate abordări tehnologice diferite. Stokkermill Solar operează în principal prin două logici de proces:

• delaminare termo-mecanică, potrivită pentru anumite tipuri de panouri și volume mai mici;
• mărunțire, eliberare și separare de mare productivitate, destinate configurațiilor industriale automate și fluxurilor mai mari și mai variabile.

Nu sunt neapărat două filosofii opuse. În instalațiile mature, tehnologiile diferite pot deveni chiar complementare, în funcție de material și de obiectivele comerciale.

Alegerea trebuie să pornească de la condițiile reale ale proiectului, nu de la tehnologia considerată izolat.

4. Delaminare sau mărunțire: ce proces să alegem?

Delaminarea reprezintă o soluție țintită mai ales atunci când fluxul are caracteristici suficient de controlate. În platformele Stokkermill dedicate, panoul este pregătit prin îndepărtarea ramei și a cutiei de joncțiune și apoi supus delaminării. Aceste configurații sunt deosebit de potrivite pentru volume mici și module monofaciale standard.

Atunci când cresc capacitatea, variabilitatea și complexitatea input-ului, o platformă automată bazată pe mărunțire, eliberare și separare permite gestionarea unei game mai largi de panouri.

Alegerea nu ar trebui deci să fie: delaminare sau mărunțire? Ci: ce proces este coerent cu materialul, volumul și output-urile cerute?

5. Cât de mult contează logistica în reciclarea panourilor fotovoltaice?

Și logistica trebuie luată în considerare la proiectare. Modulele trebuie colectate, manipulate, stocate și alimentate în linie. Condițiile logistice se schimbă în funcție de cantități, de zona de aprovizionare și de frecvența cu care materialul ajunge la instalație.

Nu există deci o distanță sau o configurație logistică valabilă pentru toate proiectele. Evaluarea trebuie făcută luând în considerare împreună: volumele disponibile + continuitatea + stocarea + capacitatea liniei + destinația output-urilor.

Dimensionarea industrială nu se încheie cu alegerea mașinilor: trebuie să fie compatibilă cu modul în care materialul va intra efectiv în instalație și cu modul în care fracțiile recuperate vor fi gestionate ulterior.

6. Ce este o instalație dual-use pentru reciclarea panourilor fotovoltaice?

Disponibilitatea modulelor fotovoltaice la final de viață poate varia pe parcursul anului. De aceea, în configurațiile industriale cele mai flexibile, poate fi util să se reducă dependența de un singur flux.

Sistema Integrale Solar Automatic poate fi configurat și pentru tratarea unor fluxuri compatibile diferite de panourile fotovoltaice, printre care DEEE de Categoria 4 și anumite tipuri de deșeuri de aluminiu și metale ușoare.

Conceptul dual-use nu înseamnă introducerea oricărui material în aceeași linie. Înseamnă proiectarea unei platforme tehnologice care, atunci când caracteristicile materialului permit, poate fi utilizată pentru mai multe aplicații printr-o bază de instalație comună. Acest lucru poate contribui la:

• diversificarea surselor de aprovizionare;
• creșterea gradului de utilizare a activelor instalate;
• reducerea dependenței de un singur flux;
• adaptarea procesului la evoluția viitoare a pieței.

Compatibilitatea trebuie totuși verificată tehnic pentru fiecare material.

7. Ce materiale se recuperează din reciclarea panourilor fotovoltaice?

Un panou fotovoltaic conține fracții foarte diferite ca masă, caracteristici și valoare. Procesul de reciclare are ca obiectiv separarea lor într-un mod coerent cu posibila lor destinație industrială. Am aprofundat modul de evaluare a calității lor în articolul despre materialele recuperate din reciclarea panourilor fotovoltaice.

Aluminiu

Aluminiul este una dintre principalele fracții valorificabile ale panoului. În configurațiile Solar Automatic, procesul poate produce proler de aluminiu End of Waste gata pentru cuptor, care poate fi trimis direct în lanțul metalurgic ulterior.

În configurațiile Entry Level și Solar Delamination, în schimb, aluminiul este recuperat în principal sub formă de profil și poate necesita prelucrări suplimentare înainte de valorificare. Distincția este importantă: nu toate instalațiile produc același output de aluminiu.

Sticlă

Sticla reprezintă în medie aproximativ 70% din masa unui modul fotovoltaic standard. După tratare, poate fi separată în diferite clase granulometrice, de exemplu sticlă grosieră și sticlă medie/fină.

Calitatea de atins trebuie însă corelată cu piața de destinație. Creșterea purității necesită prelucrări suplimentare, energie și echipamente. Nivelul de calitate maxim din punct de vedere tehnic nu coincide întotdeauna cu cel mai rațional din punct de vedere economic.

Întrebarea nu este deci doar: cât de curată putem face sticla? Ci: ce calitate cere destinația prevăzută?

Cupru

Cuprul poate proveni din cutia de joncțiune, din cablurile externe și din ribbon-urile din interiorul laminatului. Fracțiile externe pot fi recuperate prin lanțurile obișnuite ale metalelor neferoase.

Cuprul încorporat în laminat prezintă însă o situație diferită: ribbon-urile și busbar-urile sunt extrem de subțiri și integrate în structura EVA-celulă-backsheet. De aceea, valorificarea lor necesită mai întâi o eliberare corectă a materialului.

Fracție concentrată care conține siliciu

Unul dintre punctele care necesită cea mai mare claritate este așa-numita „pulbere de siliciu”. Materialul recuperat în urma tratării nu este siliciu pur și nu trebuie confundat cu siliciul de calitate solară pregătit pentru producția de celule noi.

Este o fracție concentrată care conține siliciu împreună cu sticlă reziduală și urme de alte elemente și metale. Valoarea acestei fracții poate fi legată și de prezența unor metale precum argintul, a cărui concentrație variază în funcție de tehnologie, producător și anul de fabricație al panourilor.

Caracterizarea corectă a materialului este deci mai importantă decât o simplă etichetă comercială.

EVA și backsheet

Fracția polimerică este separată în fazele de delaminare, eliberare și rafinare. Caracteristicile sale depind de tipul de panou și de configurația procesului. Și în acest caz, destinația trebuie evaluată în funcție de compoziția efectivă a fracției obținute.

8. Recuperarea și puritatea sunt același lucru?

Nu. Un procent ridicat de material recuperat nu descrie singur calitatea procesului. Trebuie analizate simultan:

• cantitatea recuperată;
• puritatea;
• contaminarea reziduală;
• granulația;
• constanța output-ului;
• pierderile în celelalte fracții;
• destinația industrială.

Un exemplu evident este sticla. Din punct de vedere tehnic, rafinarea poate fi împinsă mai departe, dar fiecare etapă suplimentară implică costuri operaționale. Dacă piața nu recunoaște economic acea calitate superioară, producerea ei poate să nu fie rentabilă.

Calitatea corectă nu este neapărat calitatea maximă atinsă tehnic. Este cea cerută de destinația ulterioară.

9. Cum funcționează o instalație Stokkermill Solar?

Stokkermill Solar își structurează oferta prin diferite arhitecturi de instalații, dezvoltate pentru volume și aplicații diferite.

PV Entry Level Recycling Line

Este o configurație semi-automată destinată operatorilor cu volume mici. Capacitatea orientativă este cuprinsă între 500 și 1.000 kg/h, cu o productivitate sub aproximativ 50 de panouri pe oră, în funcție de material.

Procesul cuprinde pregătirea panoului, recuperarea ramei din aluminiu, îndepărtarea cutiei de joncțiune și delaminarea.

Solar Delamination Line

Adaugă fazei de delaminare un proces ulterior de rafinare. Este proiectată în principal pentru module monofaciale standard și pentru operatori cu volume relativ mici.

Și în acest caz, capacitatea orientativă este de ordinul a 500–1.000 kg/h, cu o productivitate sub aproximativ 50 de panouri pe oră.

Sistema Integrale Solar Automatic

Este platforma industrială Stokkermill destinată volumelor mari. Configurația pornește de la aproximativ 2.000 kg/h și peste 100 de panouri pe oră, cu posibilitatea de a dezvolta capacități mai mari în funcție de proiect.

Sistemul este proiectat să funcționeze automat și continuu și poate gestiona o mare varietate de module:

• monofaciale;
• bifaciale;
• module glass-glass;
• panouri intacte;
• panouri deteriorate;
• module cu sau fără ramă;
• formate nestandard.

Procesul poate integra mărunțirea, clasarea, separarea magnetică, sisteme pentru metale neferoase, rafinarea și separări fizice dedicate.

Performanțele efective trebuie evaluate întotdeauna în funcție de material și de configurația instalată.

10. Cum se dimensionează corect o instalație de reciclare fotovoltaică?

Înainte de a defini o configurație, este util să răspundeți la câteva întrebări:

1. Câte tone de panouri vor fi efectiv disponibile?
2. Ce tipuri de module vor trebui procesate?
3. Panourile vor sosi intacte, deteriorate sau deja parțial pregătite?
4. Cu ce continuitate va sosi materialul?
5. Câte ore pe an va trebui să funcționeze instalația?
6. Ce fracții trebuie recuperate?
7. Ce nivel de calitate cere piața de destinație?
8. Va trebui linia să își poată crește capacitatea în viitor?
9. Există alte materiale compatibile care ar putea fi procesate de platformă?

Aceste informații permit trecerea de la o simplă cerere de mașină la proiectarea unui proces industrial.

11. Reciclarea panourilor fotovoltaice: proiectarea procesului pornind de la material

Reciclarea industrială a modulelor fotovoltaice nu înseamnă încercarea de a separa perfect fiecare componentă în parte. Panoul este un material laminat complex. Proiectarea trebuie deci să pună în relație: INPUT → VOLUM → TEHNOLOGIE → ELIBERARE → SEPARARE → OUTPUT → DESTINAȚIE.

O linie supradimensionată față de volumele disponibile riscă să fie subutilizată. O tehnologie nepotrivită pentru tipul de panou poate introduce blocaje. O fracție extrem de rafinată își poate pierde sensul economic dacă piața nu cere acea calitate. Iar o fracție numită simplu „siliciu” poate crea așteptări greșite dacă nu este descrisă drept ceea ce este cu adevărat.

De aceea, Stokkermill pornește de la analiza materialului și de la obiectivele industriale ale clientului. Nu este vorba de a alege cea mai mare mașină sau cel mai complex proces. Este vorba de a defini configurația corectă pentru a transforma un input real în output-uri cu adevărat valorificabile.

12. Întrebări frecvente despre reciclarea panourilor fotovoltaice

Care este capacitatea unei instalații de reciclare a panourilor fotovoltaice?

Depinde de platformă și de material. Configurațiile Stokkermill variază de la linii semi-automate de aproximativ 500–1.000 kg/h până la sisteme industriale automate începând de la aproximativ 2.000 kg/h, care pot fi dezvoltate pentru capacități mai mari.

Ce tehnologie este mai bună: delaminarea sau mărunțirea?

Depinde de proiect. Delaminarea este deosebit de potrivită pentru anumite tipuri de panouri și volume mici. Platformele de mărunțire și separare sunt în schimb proiectate pentru capacități ridicate și input-uri mai variabile.

Ce materiale se recuperează din panourile fotovoltaice?

Principalele fracții includ aluminiu, sticlă, cupru, EVA și o fracție concentrată care conține siliciu și alte elemente.

Poate fi folosit siliciul recuperat pentru a produce panouri noi?

Fracția obținută din reciclarea mecanică nu este siliciu de calitate solară. Este un concentrat care conține siliciu, sticlă reziduală și urme de alte materiale și metale, care poate necesita procese suplimentare de rafinare și valorificare.

Câtă sticlă conține un panou fotovoltaic?

Într-un panou fotovoltaic standard, sticla reprezintă în medie aproximativ 70% din masa totală, deși compoziția variază în funcție de tehnologia și construcția modulului.

Ce este o instalație dual-use?

Este o configurație în care anumite secțiuni ale platformei pot fi utilizate, atunci când este tehnic compatibil, și pentru alte fluxuri. În cazul Solar Automatic pot fi evaluate aplicații pentru DEEE de Categoria 4 și anumite tipuri de deșeuri ușoare și aluminiu.

Ce informații sunt necesare pentru a solicita o instalație?

Sunt deosebit de utile tipurile de panouri, cantitățile disponibile, starea input-ului, orele de funcționare prevăzute, capacitatea cerută și caracteristicile fracțiilor care trebuie obținute.