Recykling paneli fotowoltaicznych: zakłady i logistyka | Stokkermill

Projektowanie instalacji do recyklingu paneli fotowoltaicznych nie może opierać się wyłącznie na wydajności nominalnej linii. Kg/h, liczba paneli na godzinę, poziom automatyzacji i jakość odzyskanych materiałów to kluczowe parametry, ale opisują tylko część projektu.

Moduł fotowoltaiczny jest bowiem wielowarstwowym materiałem kompozytowym: szkło, EVA, ogniwa krzemowe, taśmy (ribbony) i busbary z cynowanej miedzi, backsheet, a w większości przypadków także aluminiowa rama i puszka przyłączeniowa.

Materiały te nie są po prostu złożone obok siebie. Warstwy wewnętrzne są ze sobą laminowane, dlatego trzeba je uwolnić, sklasyfikować i rozdzielić w procesie dopasowanym do typu panelu i wymaganego wyniku.

Dlatego właściwe pytanie to nie tylko: ile paneli na godzinę może przetworzyć instalacja? Projektowanie recyklingu paneli fotowoltaicznych powinno uwzględniać cały łańcuch.

1. Jak wybrać instalację do recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Nie istnieje konfiguracja odpowiednia dla każdego projektu. Przed wyborem technologii trzeba znać co najmniej:

• ilość dostępnego materiału;
• typy paneli;
• stan fizyczny modułów;
• częstotliwość dostaw;
• planowane godziny pracy;
• wymagany poziom automatyzacji;
• oczekiwaną jakość odzyskanych frakcji;
• możliwe przeznaczenie materiałów wyjściowych.

Operator przetwarzający stosunkowo niewielkie ilości standardowych modułów ma inne potrzeby niż duże centrum przemysłowe, które musi obsługiwać ciągłe strumienie, uszkodzone panele, moduły bifacjalne, szkło-szkło lub materiały niestandardowe.

Dlatego Stokkermill Solar nie opiera wyboru technologii wyłącznie na wydajności nominalnej. Materiał wejściowy, wolumen i wymagany produkt trzeba oceniać łącznie.

2. Jak obliczyć wydajność instalacji do recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Wydajność instalacji można wyrazić w kg/h lub w panelach na godzinę. Ten parametr trzeba jednak zawsze interpretować w odniesieniu do rzeczywistych warunków pracy. Do ocenianych elementów należą:

• tony dostępne w ciągu roku;
• dni i godziny pracy;
• ciągłość dostaw;
• pojemność magazynowa;
• właściwości paneli;
• ewentualne szczyty dostaw;
• możliwy przyszły wzrost wolumenów.

Linia o wysokiej wydajności może być niedociążona, jeśli ilość dostępnego materiału nie pozwala na wystarczająco ciągłe zasilanie. Z kolei linia zaprojektowana dla małych wolumenów może stać się wąskim gardłem, gdy operator musi obsłużyć duże kampanie demontażu, modernizacji (revamping) lub repoweringu.

Właściwa wydajność nie jest więc koniecznie najwyższa. To ta, która jest spójna z rzeczywiście dostępnym materiałem i modelem operacyjnym instalacji.

3. Jakie technologie stosuje się w recyklingu paneli fotowoltaicznych?

W recyklingu modułów fotowoltaicznych stosuje się różne podejścia technologiczne. Stokkermill Solar działa głównie w oparciu o dwie logiki procesowe:

• delaminację termomechaniczną, odpowiednią dla określonych typów paneli i mniejszych wolumenów;
• rozdrabnianie, uwalnianie i separację o wysokiej wydajności, przeznaczone dla automatycznych konfiguracji przemysłowych i większych, bardziej zmiennych strumieni.

Nie są to koniecznie dwie przeciwstawne filozofie. W dojrzałych instalacjach różne technologie mogą się nawet uzupełniać, w zależności od materiału i celów handlowych.

Wybór musi wychodzić od rzeczywistych warunków projektu, a nie od technologii rozpatrywanej w oderwaniu.

4. Delaminacja czy rozdrabnianie: jaki proces wybrać?

Delaminacja jest rozwiązaniem ukierunkowanym przede wszystkim wtedy, gdy strumień ma wystarczająco kontrolowane właściwości. W dedykowanych platformach Stokkermill panel jest przygotowywany przez usunięcie ramy i puszki przyłączeniowej, a następnie poddawany delaminacji. Te konfiguracje są szczególnie odpowiednie dla mniejszych wolumenów i standardowych modułów monofacjalnych.

Gdy natomiast rosną wydajność, zmienność i złożoność materiału wejściowego, automatyczna platforma oparta na rozdrabnianiu, uwalnianiu i separacji pozwala obsłużyć szerszą gamę paneli.

Wybór nie powinien więc brzmieć: delaminacja czy rozdrabnianie? Lecz: jaki proces jest spójny z materiałem, wolumenem i wymaganymi produktami?

5. Jak duże znaczenie ma logistyka w recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Logistykę również trzeba uwzględnić w projekcie. Moduły trzeba zebrać, przemieścić, zmagazynować i podać na linię. Warunki logistyczne zmieniają się w zależności od ilości, obszaru zaopatrzenia i częstotliwości dostaw materiału do instalacji.

Nie istnieje więc odległość ani konfiguracja logistyczna odpowiednia dla wszystkich projektów. Ocena musi uwzględniać łącznie: dostępne wolumeny + ciągłość + magazynowanie + wydajność linii + przeznaczenie produktów.

Dobór instalacji przemysłowej nie kończy się na wyborze maszyn: musi być zgodny ze sposobem, w jaki materiał rzeczywiście trafi do instalacji, oraz ze sposobem późniejszego zagospodarowania odzyskanych frakcji.

6. Czym jest instalacja dual-use do recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Dostępność zużytych modułów fotowoltaicznych może zmieniać się w ciągu roku. Dlatego w najbardziej elastycznych konfiguracjach przemysłowych warto ograniczyć zależność od jednego strumienia.

Sistema Integrale Solar Automatic można skonfigurować także do przetwarzania kompatybilnych strumieni innych niż panele fotowoltaiczne, w tym ZSEE kategorii 4 oraz niektórych rodzajów złomu aluminium i metali lekkich.

Koncepcja dual-use nie oznacza wprowadzania dowolnego materiału na tę samą linię. Oznacza zaprojektowanie platformy technologicznej, która – gdy pozwalają na to właściwości materiału – może być wykorzystywana w wielu zastosowaniach na wspólnej bazie instalacyjnej. Może to pomóc:

• zdywersyfikować źródła zaopatrzenia;
• zwiększyć wykorzystanie zainstalowanych aktywów;
• ograniczyć zależność od jednego strumienia;
• dostosować proces do przyszłego rozwoju rynku.

Kompatybilność trzeba jednak zweryfikować technicznie dla każdego materiału.

7. Jakie materiały odzyskuje się w recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Panel fotowoltaiczny zawiera frakcje bardzo różniące się masą, właściwościami i wartością. Celem procesu recyklingu jest rozdzielenie ich w sposób zgodny z ich możliwym przeznaczeniem przemysłowym. Sposób oceny ich jakości omówiliśmy w artykule o materiałach odzyskiwanych w recyklingu paneli fotowoltaicznych.

Aluminium

Aluminium jest jedną z głównych frakcji panelu nadających się do odzysku. W konfiguracjach Solar Automatic proces może wytwarzać proler aluminiowy End of Waste gotowy do pieca, który może trafić bezpośrednio do dalszego łańcucha metalurgicznego.

W konfiguracjach Entry Level i Solar Delamination aluminium odzyskuje się natomiast głównie w postaci profilu, który może wymagać dodatkowej obróbki przed dalszym zagospodarowaniem. To rozróżnienie jest ważne: nie wszystkie instalacje wytwarzają ten sam produkt aluminiowy.

Szkło

Szkło stanowi średnio około 70% masy standardowego modułu fotowoltaicznego. Po przetworzeniu można je rozdzielić na różne klasy ziarnowe, na przykład szkło grube i szkło średnie/drobne.

Docelową jakość trzeba jednak powiązać z rynkiem odbiorczym. Zwiększanie czystości wymaga dodatkowej obróbki, energii i wyposażenia. Technicznie najwyższy poziom jakości nie zawsze pokrywa się z ekonomicznie najbardziej sensownym.

Pytanie brzmi więc nie tylko: jak bardzo możemy oczyścić szkło? Lecz: jakiej jakości wymaga planowane przeznaczenie?

Miedź

Miedź może pochodzić z puszki przyłączeniowej, kabli zewnętrznych i ribbonów znajdujących się wewnątrz laminatu. Frakcje zewnętrzne można odzyskać w ramach standardowych łańcuchów metali nieżelaznych.

Miedź osadzona w laminacie to inna sytuacja: ribbony i busbary są niezwykle cienkie i zintegrowane ze strukturą EVA-ogniwo-backsheet. Dlatego ich odzysk wymaga najpierw prawidłowego uwolnienia materiału.

Skoncentrowana frakcja zawierająca krzem

Jedną z kwestii wymagających największej jasności jest tak zwany „proszek krzemowy”. Materiał odzyskany w procesie nie jest czystym krzemem i nie należy go mylić z krzemem klasy solarnej gotowym do produkcji nowych ogniw.

To skoncentrowana frakcja zawierająca krzem wraz z resztkami szkła i śladami innych pierwiastków i metali. Jej wartość może być związana także z obecnością metali takich jak srebro, którego stężenie zależy od technologii, producenta i roku produkcji paneli.

Prawidłowa charakterystyka materiału jest więc ważniejsza niż sama etykieta handlowa.

EVA i backsheet

Frakcja polimerowa jest oddzielana w fazach delaminacji, uwalniania i rafinacji. Jej właściwości zależą od typu panelu i konfiguracji procesu. Również w tym przypadku przeznaczenie trzeba ocenić na podstawie rzeczywistego składu uzyskanej frakcji.

8. Czy odzysk i czystość to to samo?

Nie. Wysoki odsetek odzyskanego materiału nie opisuje sam w sobie jakości procesu. Trzeba jednocześnie analizować:

• ilość odzyskaną;
• czystość;
• zanieczyszczenie resztkowe;
• granulację;
• powtarzalność produktu;
• straty w pozostałych frakcjach;
• przeznaczenie przemysłowe.

Wyraźnym przykładem jest szkło. Technicznie możliwe jest dalsze zwiększanie rafinacji, ale każdy dodatkowy etap generuje koszty operacyjne. Jeśli rynek nie płaci za tę wyższą jakość, jej wytwarzanie może być nieopłacalne.

Właściwa jakość nie jest koniecznie maksymalną jakością osiągalną technicznie. To jakość wymagana przez kolejnego odbiorcę.

9. Jak działa instalacja Stokkermill Solar?

Stokkermill Solar dzieli swoją ofertę na różne architektury instalacji, opracowane dla różnych wolumenów i zastosowań.

PV Entry Level Recycling Line

To konfiguracja półautomatyczna dla operatorów o mniejszych wolumenach. Orientacyjna wydajność wynosi od 500 do 1000 kg/h, przy przepustowości poniżej około 50 paneli na godzinę, w zależności od materiału.

Proces obejmuje przygotowanie panelu, odzysk aluminiowej ramy, usunięcie puszki przyłączeniowej i delaminację.

Solar Delamination Line

Uzupełnia etap delaminacji o późniejszy proces rafinacji. Jest przeznaczona głównie dla standardowych modułów monofacjalnych i operatorów o stosunkowo niewielkich wolumenach.

Również w tym przypadku orientacyjna wydajność wynosi rzędu 500–1000 kg/h, przy przepustowości poniżej około 50 paneli na godzinę.

Sistema Integrale Solar Automatic

To przemysłowa platforma Stokkermill przeznaczona dla dużych wolumenów. Konfiguracja zaczyna się od około 2000 kg/h i ponad 100 paneli na godzinę, z możliwością rozwinięcia wyższych wydajności w zależności od projektu.

System jest zaprojektowany do pracy automatycznej i ciągłej i może przetwarzać szeroką gamę modułów:

• monofacjalne;
• bifacjalne;
• moduły szkło-szkło;
• panele nieuszkodzone;
• panele uszkodzone;
• moduły z ramą lub bez ramy;
• formaty niestandardowe.

Proces może obejmować rozdrabnianie, klasyfikację, separację magnetyczną, systemy dla metali nieżelaznych, rafinację i dedykowane separacje fizyczne.

Rzeczywiste osiągi zawsze trzeba oceniać w zależności od materiału i zainstalowanej konfiguracji.

10. Jak prawidłowo dobrać instalację do recyklingu fotowoltaiki?

Przed określeniem konfiguracji warto odpowiedzieć na kilka pytań:

1. Ile ton paneli będzie rzeczywiście dostępnych?
2. Jakie typy modułów będą przetwarzane?
3. Czy panele będą trafiać nieuszkodzone, uszkodzone czy już częściowo przygotowane?
4. Z jaką ciągłością będzie dostarczany materiał?
5. Ile godzin rocznie ma pracować instalacja?
6. Jakie frakcje mają zostać odzyskane?
7. Jakiego poziomu jakości wymaga rynek docelowy?
8. Czy linia będzie musiała w przyszłości zwiększyć wydajność?
9. Czy istnieją inne kompatybilne materiały, które platforma mogłaby przetwarzać?

Te informacje pozwalają przejść od prostego zapytania o maszynę do projektowania procesu przemysłowego.

11. Recykling paneli fotowoltaicznych: projektowanie procesu od materiału

Przemysłowy recykling modułów fotowoltaicznych nie polega na dążeniu do idealnego rozdzielenia każdego pojedynczego komponentu. Panel jest złożonym materiałem laminowanym. Projekt musi więc łączyć: INPUT → WOLUMEN → TECHNOLOGIA → UWOLNIENIE → SEPARACJA → OUTPUT → PRZEZNACZENIE.

Linia przewymiarowana w stosunku do dostępnych wolumenów może być niedociążona. Technologia nieodpowiednia dla typu panelu może tworzyć wąskie gardła. Bardzo mocno rafinowana frakcja może stracić sens ekonomiczny, jeśli rynek nie wymaga takiej jakości. A frakcja nazwana po prostu „krzemem” może budzić błędne oczekiwania, jeśli nie zostanie opisana zgodnie z tym, czym naprawdę jest.

Dlatego Stokkermill zaczyna od analizy materiału i celów przemysłowych klienta. Nie chodzi o wybór największej maszyny ani najbardziej złożonego procesu. Chodzi o określenie właściwej konfiguracji, która przekształci rzeczywisty materiał wejściowy w produkty o realnej wartości.

12. Najczęściej zadawane pytania o recykling paneli fotowoltaicznych

Jaka jest wydajność instalacji do recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Zależy od platformy i materiału. Konfiguracje Stokkermill obejmują linie półautomatyczne o wydajności około 500–1000 kg/h oraz automatyczne systemy przemysłowe od około 2000 kg/h, z możliwością rozwinięcia wyższych wydajności.

Która technologia jest lepsza: delaminacja czy rozdrabnianie?

Zależy od projektu. Delaminacja jest szczególnie odpowiednia dla określonych typów paneli i mniejszych wolumenów. Platformy rozdrabniania i separacji są natomiast projektowane dla wysokich wydajności i bardziej zmiennego materiału wejściowego.

Jakie materiały odzyskuje się z paneli fotowoltaicznych?

Główne frakcje to aluminium, szkło, miedź, EVA oraz skoncentrowana frakcja zawierająca krzem i inne pierwiastki.

Czy odzyskany krzem można wykorzystać do produkcji nowych paneli?

Frakcja uzyskana w recyklingu mechanicznym nie jest krzemem klasy solarnej. To koncentrat zawierający krzem, resztki szkła oraz śladowe ilości innych materiałów i metali, który może wymagać dalszych procesów rafinacji i odzysku.

Ile szkła zawiera panel fotowoltaiczny?

W standardowym panelu fotowoltaicznym szkło stanowi średnio około 70% całkowitej masy, choć skład zależy od technologii i konstrukcji modułu.

Czym jest instalacja dual-use?

To konfiguracja, w której niektóre sekcje platformy mogą być – jeśli jest to technicznie możliwe – wykorzystywane również do innych strumieni. W przypadku Solar Automatic można rozważyć zastosowania dla ZSEE kategorii 4 oraz niektórych rodzajów złomu lekkiego i aluminium.

Jakie informacje są potrzebne, aby zapytać o instalację?

Szczególnie przydatne są: typy paneli, dostępne ilości, stan materiału wejściowego, planowane godziny pracy, wymagana wydajność i właściwości frakcji, które mają zostać uzyskane.