Recycling van zonnepanelen: faciliteiten en logistiek | Stokkermill

Het ontwerp van een installatie voor het recyclen van zonnepanelen kan niet alleen gebaseerd zijn op de nominale capaciteit van de lijn. Kg/h, panelen per uur, automatiseringsgraad en kwaliteit van de teruggewonnen materialen zijn essentiële parameters, maar ze beschrijven slechts een deel van het project.

Een fotovoltaïsche module is namelijk een meerlaags composietmateriaal: glas, EVA, siliciumcellen, ribbons en busbars van vertind koper, backsheet en in de meeste gevallen een aluminium frame en een aansluitdoos.

Deze materialen zijn niet zomaar naast elkaar gemonteerd. De binnenste lagen zijn samen gelamineerd en moeten dus worden ontsloten, geclassificeerd en gescheiden via een proces dat past bij het type paneel en het gewenste resultaat.

Daarom is de juiste vraag niet alleen: hoeveel panelen per uur kan de installatie verwerken? Het ontwerp van de recycling van zonnepanelen zou de hele keten moeten omvatten.

1. Hoe kies je een installatie voor het recyclen van zonnepanelen?

Er bestaat geen configuratie die voor elk project even geschikt is. Voordat de technologie wordt bepaald, moet je minstens weten:

• hoeveelheid beschikbaar materiaal;
• type panelen;
• fysieke staat van de modules;
• frequentie van de aanvoer;
• geplande bedrijfsuren;
• vereiste automatiseringsgraad;
• gewenste kwaliteit van de teruggewonnen fracties;
• mogelijke bestemmingen van de uitgaande materialen.

Een bedrijf dat relatief kleine volumes standaardmodules verwerkt, heeft andere behoeften dan een groot industrieel centrum dat continue stromen, beschadigde panelen, bifaciale modules, glas-glasmodules of niet-standaard materialen moet verwerken.

Daarom baseert Stokkermill Solar de keuze van de technologie niet uitsluitend op de nominale capaciteit. Input, volume en gewenste output moeten samen worden beoordeeld.

2. Hoe bereken je de capaciteit van een installatie voor het recyclen van zonnepanelen?

De capaciteit van een installatie kan worden uitgedrukt in kg/h of panelen per uur. Dit gegeven moet echter altijd worden geïnterpreteerd in relatie tot de werkelijke bedrijfsomstandigheden. Te beoordelen elementen zijn onder meer:

• beschikbare ton per jaar;
• bedrijfsdagen en -uren;
• continuïteit van de aanvoer;
• opslagcapaciteit;
• eigenschappen van de panelen;
• eventuele materiaalpieken;
• mogelijke toekomstige groei van de volumes.

Een lijn met hoge capaciteit kan onderbenut blijven als de beschikbare hoeveelheid materiaal geen voldoende continue toevoer mogelijk maakt. Omgekeerd kan een lijn die is ontworpen voor kleine volumes een knelpunt worden wanneer het bedrijf grote ontmantelings-, revamping- of repoweringcampagnes moet verwerken.

De juiste capaciteit is dus niet noodzakelijk de hoogste. Het is de capaciteit die past bij het werkelijk beschikbare materiaal en het bedrijfsmodel van de installatie.

3. Welke technologieën bestaan er voor het recyclen van zonnepanelen?

Bij het recyclen van fotovoltaïsche modules worden verschillende technologische benaderingen gebruikt. Stokkermill Solar werkt voornamelijk met twee proceslogica’s:

• thermomechanische delaminatie, geschikt voor specifieke paneeltypes en kleinere volumes;
• shredderen, ontsluiten en scheiden met hoge capaciteit, bedoeld voor automatische industriële configuraties en grotere, meer variabele stromen.

Het zijn niet noodzakelijk twee tegengestelde filosofieën. In volwassen installaties kunnen de verschillende technologieën elkaar zelfs aanvullen, afhankelijk van het materiaal en de commerciële doelstellingen.

De keuze moet vertrekken vanuit de werkelijke omstandigheden van het project, niet vanuit de technologie op zich.

4. Delaminatie of shredderen: welk proces kiezen?

Delaminatie is vooral een gerichte oplossing wanneer de stroom voldoende gecontroleerde eigenschappen heeft. In de daarvoor bestemde Stokkermill-platforms wordt het paneel voorbereid door het frame en de aansluitdoos te verwijderen en vervolgens gedelamineerd. Deze configuraties zijn bijzonder geschikt voor kleinere volumes en monofaciale standaardmodules.

Wanneer capaciteit, variabiliteit en complexiteit van de input toenemen, maakt een automatisch platform op basis van verkleining, ontsluiting en scheiding het mogelijk een breder gamma panelen te verwerken.

De keuze zou dus niet moeten zijn: delaminatie of shredderen? Maar: welk proces past bij het materiaal, het volume en de gevraagde output?

5. Hoe belangrijk is logistiek bij het recyclen van zonnepanelen?

Ook logistiek moet in het ontwerp worden meegenomen. De modules moeten worden ingezameld, verplaatst, opgeslagen en aan de lijn toegevoerd. De logistieke omstandigheden veranderen afhankelijk van de hoeveelheden, het aanvoergebied en de frequentie waarmee het materiaal bij de installatie aankomt.

Er bestaat dus geen afstand of logistieke configuratie die voor alle projecten geldt. De beoordeling moet rekening houden met het geheel van: beschikbare volumes + continuïteit + opslag + capaciteit van de lijn + bestemming van de output.

Het industriële dimensioneren houdt niet op bij de keuze van de machines: het moet passen bij de manier waarop het materiaal werkelijk de installatie binnenkomt en de manier waarop de teruggewonnen fracties daarna worden verwerkt.

6. Wat is een dual-use-installatie voor het recyclen van zonnepanelen?

De beschikbaarheid van afgedankte zonnepanelen kan in de loop van het jaar variëren. Daarom kan het in de meest flexibele industriële configuraties nuttig zijn om de afhankelijkheid van één enkele stroom te verminderen.

Het Sistema Integrale Solar Automatic kan ook worden geconfigureerd voor de verwerking van andere compatibele stromen dan zonnepanelen, waaronder AEEA van categorie 4 en bepaalde soorten aluminium- en lichtmetaalschroot.

Het dual-use-concept betekent niet dat elk materiaal in dezelfde lijn mag worden ingevoerd. Het betekent een technologisch platform ontwerpen dat, wanneer de eigenschappen van het materiaal het toelaten, op een gemeenschappelijke installatiebasis voor meerdere toepassingen kan worden gebruikt. Dit kan helpen om:

• de aanvoerbronnen te diversifiëren;
• de benutting van de geïnstalleerde assets te verhogen;
• de afhankelijkheid van één stroom te verminderen;
• het proces aan te passen aan de toekomstige marktontwikkeling.

De compatibiliteit moet echter voor elk materiaal technisch worden gecontroleerd.

7. Welke materialen worden teruggewonnen bij het recyclen van zonnepanelen?

Een zonnepaneel bevat fracties die sterk verschillen in massa, eigenschappen en waarde. Het recyclingproces heeft als doel ze te scheiden op een manier die past bij hun mogelijke industriële bestemming. Hoe je hun kwaliteit beoordeelt, hebben we uitgewerkt in het artikel over de teruggewonnen materialen bij het recyclen van zonnepanelen.

Aluminium

Aluminium is een van de belangrijkste waardevolle fracties van het paneel. In de Solar Automatic-configuraties kan het proces ovenklare End-of-Waste-aluminiumproler produceren, die rechtstreeks naar de daaropvolgende metallurgische keten kan gaan.

In de configuraties Entry Level en Solar Delamination wordt aluminium daarentegen voornamelijk als profiel teruggewonnen en kan het extra bewerkingen vereisen voordat het wordt vermarkt. Het onderscheid is belangrijk: niet alle installaties produceren dezelfde aluminiumoutput.

Glas

Glas vertegenwoordigt gemiddeld ongeveer 70% van de massa van een standaard fotovoltaïsche module. Na de behandeling kan het worden gescheiden in verschillende korrelgrootteklassen, bijvoorbeeld grof glas en middel/fijn glas.

De te bereiken kwaliteit moet echter gekoppeld zijn aan de afzetmarkt. Een hogere zuiverheid vraagt extra bewerkingen, energie en apparatuur. Het technisch hoogste kwaliteitsniveau valt niet altijd samen met het economisch meest zinvolle.

De vraag is dus niet alleen: hoe schoon kunnen we het glas maken? Maar: welke kwaliteit vraagt de beoogde bestemming?

Koper

Koper kan afkomstig zijn van de aansluitdoos, de externe kabels en de ribbons in het laminaat. De externe fracties kunnen via de gebruikelijke ketens voor non-ferrometalen worden teruggewonnen.

Koper dat in het laminaat is ingebed, is een andere zaak: ribbons en busbars zijn uiterst dun en geïntegreerd in de structuur EVA-cel-backsheet. Hun terugwinning vereist daarom eerst een correcte ontsluiting van het materiaal.

Geconcentreerde siliciumhoudende fractie

Een van de punten die de meeste duidelijkheid vraagt, is het zogeheten „siliciumpoeder”. Het bij de behandeling teruggewonnen materiaal is geen zuiver silicium en mag niet worden verward met silicium van zonnecelkwaliteit dat klaar is voor de productie van nieuwe cellen.

Het is een geconcentreerde fractie die silicium bevat samen met restglas en sporen van andere elementen en metalen. De waarde ervan kan ook samenhangen met de aanwezigheid van metalen zoals zilver, waarvan de concentratie varieert naargelang de technologie, de fabrikant en het productiejaar van de panelen.

Een correcte karakterisering van het materiaal is daarom belangrijker dan een eenvoudig commercieel etiket.

EVA en backsheet

De polymeerfractie wordt gescheiden tijdens de fasen van delaminatie, ontsluiting en raffinage. De eigenschappen ervan hangen af van het type paneel en de configuratie van het proces. Ook hier moet de bestemming worden beoordeeld op basis van de werkelijke samenstelling van de verkregen fractie.

8. Zijn terugwinning en zuiverheid hetzelfde?

Nee. Een hoog percentage teruggewonnen materiaal beschrijft op zich niet de kwaliteit van het proces. Tegelijk moeten worden geanalyseerd:

• teruggewonnen hoeveelheid;
• zuiverheid;
• resterende verontreiniging;
• korrelgrootte;
• constantheid van de output;
• verliezen in de andere fracties;
• industriële bestemming.

Glas is een duidelijk voorbeeld. Technisch is het mogelijk de raffinage verder op te drijven, maar elke extra stap brengt operationele kosten met zich mee. Als de markt die hogere kwaliteit niet vergoedt, kan het onrendabel zijn om haar te produceren.

De juiste kwaliteit is niet noodzakelijk de technisch hoogst haalbare kwaliteit. Het is de kwaliteit die de volgende bestemming vraagt.

9. Hoe werkt een Stokkermill Solar-installatie?

Stokkermill Solar structureert zijn aanbod rond verschillende installatiearchitecturen, ontwikkeld voor verschillende volumes en toepassingen.

PV Entry Level Recycling Line

Een halfautomatische configuratie voor bedrijven met kleinere volumes. De indicatieve capaciteit ligt tussen 500 en 1.000 kg/h, met een productie van minder dan ongeveer 50 panelen per uur, afhankelijk van het materiaal.

Het proces omvat de voorbereiding van het paneel, de terugwinning van het aluminium frame, het verwijderen van de aansluitdoos en de delaminatie.

Solar Delamination Line

Voegt aan de delaminatiefase een daaropvolgend raffinageproces toe. Ze is voornamelijk ontworpen voor monofaciale standaardmodules en voor bedrijven met relatief kleine volumes.

Ook hier ligt de indicatieve capaciteit in de orde van 500–1.000 kg/h, met een productie van minder dan ongeveer 50 panelen per uur.

Sistema Integrale Solar Automatic

Dit is het industriële platform van Stokkermill voor grote volumes. De configuratie begint bij ongeveer 2.000 kg/h en meer dan 100 panelen per uur, met de mogelijkheid om afhankelijk van het project hogere capaciteiten te ontwikkelen.

Het systeem is ontworpen om automatisch en continu te werken en kan een grote verscheidenheid aan modules verwerken:

• monofaciaal;
• bifaciaal;
• glas-glasmodules;
• intacte panelen;
• beschadigde panelen;
• modules met of zonder frame;
• niet-standaard formaten.

Het proces kan verkleining, classificatie, magnetische scheiding, systemen voor non-ferrometalen, raffinage en specifieke fysische scheidingen omvatten.

De werkelijke prestaties moeten altijd worden beoordeeld afhankelijk van het materiaal en de geïnstalleerde configuratie.

10. Hoe dimensioneer je een PV-recyclinginstallatie correct?

Voordat een configuratie wordt bepaald, is het nuttig enkele vragen te beantwoorden:

1. Hoeveel ton panelen zal er werkelijk beschikbaar zijn?
2. Welke moduletypes moeten worden verwerkt?
3. Komen de panelen intact, beschadigd of al gedeeltelijk voorbereid binnen?
4. Met welke continuïteit komt het materiaal binnen?
5. Hoeveel uur per jaar moet de installatie draaien?
6. Welke fracties moeten worden teruggewonnen?
7. Welk kwaliteitsniveau vraagt de afzetmarkt?
8. Moet de lijn in de toekomst haar capaciteit kunnen verhogen?
9. Zijn er andere compatibele materialen die het platform zou kunnen verwerken?

Met deze informatie maak je de stap van een eenvoudige machineaanvraag naar het ontwerp van een industrieel proces.

11. Recyclen van zonnepanelen: het proces ontwerpen vanuit het materiaal

Het industrieel recyclen van zonnepanelen draait niet om het perfect scheiden van elk afzonderlijk onderdeel. Het paneel is een complex gelamineerd materiaal. Het ontwerp moet dus verband leggen tussen: INPUT → VOLUME → TECHNOLOGIE → ONTSLUITING → SCHEIDING → OUTPUT → BESTEMMING.

Een lijn die overgedimensioneerd is ten opzichte van de beschikbare volumes, dreigt onderbenut te blijven. Een technologie die niet past bij het type paneel, kan knelpunten veroorzaken. Een extreem geraffineerde fractie kan haar economische zin verliezen als de markt die kwaliteit niet vraagt. En een fractie die eenvoudigweg „silicium” wordt genoemd, kan verkeerde verwachtingen wekken als ze niet wordt beschreven voor wat ze werkelijk is.

Daarom vertrekt Stokkermill vanuit de analyse van het materiaal en de industriële doelen van de klant. Het gaat er niet om de grootste machine of het meest complexe proces te kiezen. Het gaat erom de juiste configuratie te bepalen om een reële input om te zetten in werkelijk waardevolle output.

12. Veelgestelde vragen over het recyclen van zonnepanelen

Wat is de capaciteit van een installatie voor het recyclen van zonnepanelen?

Dat hangt af van het platform en het materiaal. De Stokkermill-configuraties gaan van halfautomatische lijnen van circa 500–1.000 kg/h tot automatische industriële systemen vanaf circa 2.000 kg/h, uitbreidbaar naar hogere capaciteiten.

Welke technologie is beter: delaminatie of shredderen?

Dat hangt af van het project. Delaminatie is bijzonder geschikt voor specifieke paneeltypes en kleinere volumes. Shredder- en scheidingsplatforms zijn daarentegen ontworpen voor hoge capaciteiten en meer variabele input.

Welke materialen worden uit zonnepanelen teruggewonnen?

De belangrijkste fracties zijn aluminium, glas, koper, EVA en een geconcentreerde fractie met silicium en andere elementen.

Kan het teruggewonnen silicium worden gebruikt om nieuwe panelen te produceren?

De fractie uit mechanische recycling is geen silicium van zonnecelkwaliteit. Het is een concentraat met silicium, restglas en sporen van andere materialen en metalen, dat verdere raffinage- en terugwinningsprocessen kan vereisen.

Hoeveel glas bevat een zonnepaneel?

In een standaard zonnepaneel vertegenwoordigt glas gemiddeld ongeveer 70% van de totale massa, al varieert de samenstelling naargelang de technologie en de opbouw van de module.

Wat is een dual-use-installatie?

Een configuratie waarin bepaalde delen van het platform, waar technisch compatibel, ook voor andere stromen kunnen worden gebruikt. Bij de Solar Automatic kunnen toepassingen voor AEEA van categorie 4 en bepaalde soorten licht schroot en aluminium worden beoordeeld.

Welke informatie is nodig om een installatie aan te vragen?

Bijzonder nuttig zijn de paneeltypes, beschikbare hoeveelheden, staat van de input, geplande bedrijfsuren, gevraagde capaciteit en de eigenschappen van de gewenste fracties.