مثل أي منتج، الألواح الشمسية الكهروضوئية لديهم عمر مفيد محدود. بشكل عام، تتمتع الألواح الشمسية بمتوسط دورة حياة يتراوح بين 25 إلى 30 عامًا. وبمجرد انتهاء دورتها، يجب استبدالها، مما يولد الحاجة إلى إدارة هذه النفايات بشكل صحيح لمنعها من أن تصبح مشكلة بيئية. هذا هو المكان إعادة تدوير الألواح الشمسية.
ومع توقع ملايين الأطنان من النفايات الكهروضوئية في السنوات القادمة، من المهم فهم عمليات إعادة التدوير والتقدم المحرز لاستعادة المواد القيمة من هذه المنشآت الشمسية. لا تؤدي إعادة التدوير إلى تقليل التأثير البيئي فحسب، بل يمكنها أيضًا توفير الموارد اللازمة لإنتاج ألواح جديدة.
لماذا من المهم إعادة تدوير الألواح الشمسية؟
نمو صناعة الطاقة الشمسية في السنوات الأخيرة كان الأمر أسيًا. أدى ظهور الطاقة المتجددة إلى زيادة تركيب الألواح الكهروضوئية في جميع أنحاء العالم. ومع عمر إنتاجي يتراوح بين 25 و30 عامًا، يتمثل التحدي الآن في إدارة الألواح المهملة دون إحداث تأثير سلبي على البيئة.
الألواح مصنوعة بشكل رئيسي من الزجاج والألومنيوم والبلاستيك والسيليكون. معظم هذه المواد قابلة لإعادة التدوير، ولكن إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح، فإنها يمكن أن تزيد من حجم النفايات في مدافن النفايات. مع نمو صناعة الطاقة الشمسية، ستنمو أيضًا كمية النفايات الكهروضوئية. في الواقع، من المتوقع أنه بحلول عام 2030 أكثر من 130,000 طن سنوي من الألواح الشمسية المهملة في أوروبا وحدها.
تعد إعادة تدوير الألواح الشمسية أمرًا بالغ الأهمية لعدة أسباب:
- الحد من النفايات: ومن خلال إعادة تدوير المواد، فإننا نمنعها من أن ينتهي بها الأمر في مدافن النفايات الملوثة.
- استعادة المواد: تحتوي الألواح على مواد قيمة مثل الألومنيوم والزجاج، والتي يمكن إعادة استخدامها لصنع ألواح جديدة.
- تأثير بيئي: إن عملية إعادة التدوير الجيدة تمنع التلوث بالمواد السامة مثل الكادميوم أو الرصاص الموجودة في بعض أنواع الألواح.
- الاقتصاد الدائري: تدعم إعادة التدوير نموذج الاقتصاد الدائري، مما يقلل من استخدام الموارد الطبيعية الجديدة ويشجع على إعادة استخدامها.
ما هي المواد التي يتم استردادها في إعادة تدوير الألواح الشمسية؟
تتضمن إعادة تدوير الألواح الشمسية فصل كل مكون من مكوناتها بحيث يمكن إعادة استخدامها. وفيما يلي نعرض بالتفصيل أهم المواد وإمكانية إعادة تدويرها:
- زجاج: ويمثل حوالي 80% من كتلة الألواح الشمسية. يمكن إعادة تدوير الزجاج بنسبة تصل إلى 95%، لاستخدامه في صناعة ألواح جديدة أو في صناعات أخرى.
- الألومنيوم: إطار اللوحة مصنوع من الألومنيوم، وهو قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%. يتم استخدامه في تصنيع منتجات جديدة، بما في ذلك أجهزة الطاقة المتجددة الأخرى.
- السيليكون: وهو المكون الرئيسي للخلايا الكهروضوئية. وعلى الرغم من صعوبة إعادة التدوير، إلا أنه يمكن إعادة استخدام 85% منها لصنع خلايا شمسية جديدة أو في تطبيقات تكنولوجية أخرى.
- بلاستيك: كما أن المواد البلاستيكية التي تغلف الخلايا الشمسية وتحميها قابلة لإعادة التدوير بنسبة 75%. وعادة ما تستخدم هذه في تصنيع المنتجات البلاستيكية الجديدة.
القواعد واللوائح المتعلقة بإعادة تدوير الألواح الشمسية
منذ عام 2012، أنشأ الاتحاد الأوروبي (EU). الالتزام القانوني بإعادة تدوير الألواح الشمسية بموجب التوجيه 2012/19/EU بشأن نفايات المعدات الكهربائية والإلكترونية (WEEE). تفرض هذه اللائحة مسؤوليات محددة على مصنعي الألواح الشمسية والمستوردين والموزعين لضمان إدارة النفايات بشكل مناسب.
في إسبانيا، تم نسخ هذه اللائحة من خلال المرسوم الملكي 110 / 2015، والذي ينص على أن منتجي الألواح الكهروضوئية ملزمون بجمع وإدارة نفاياتهم في نهاية العمر الإنتاجي للمعدات. يجب على الشركات التأكد من جمع الألواح ومعالجتها وإعادة تدويرها وفقًا للوائح الحالية.
وقد شجع هذا الإطار القانوني على ظهور المزيد من الشركات والمراكز المتخصصة في إعادة تدوير الألواح الشمسية، مثل Recyclia وPV Cycle، وهي منظمة تعمل على جمع وإعادة تدوير الألواح في أوروبا منذ عام 2007.
كيف يتم إعادة تدوير الألواح الشمسية؟
تمر عملية إعادة تدوير الألواح الشمسية بعدة مراحل. وفيما يلي نوضح الخطوات الرئيسية:
- تفكيك اللوحة: يتم فصل الإطار المصنوع من الألومنيوم عن اللوحة، وهو قابل لإعادة التدوير بنسبة 100%. ثم تتم إزالة الكابلات وصندوق التوصيل.
- إزالة الزجاج: تم فصل الزجاج، الذي يمثل الوزن الأكبر للوحة، وإعادة تدويره بنسبة 95%. يتم إعادة استخدام هذه المواد لتصنيع ألواح جديدة أو في صناعات أخرى.
- المعالجة الحرارية: تتعرض المكونات البلاستيكية والعضوية لدرجات حرارة عالية للتبخر. تسمح هذه المعالجة أيضًا بإعادة تدوير السيليكون بنسبة 85%.
- فصل المعادن: يتم التصنيف للمعادن القابلة لإعادة التدوير مثل الألومنيوم والنحاس. يتم إعادة استخدامها في العمليات الصناعية.
المبادرات والتقدم في إعادة تدوير الخلايا الكهروضوئية
يوجد حاليًا العديد من مشاريع البحث والتطوير التي تركز على تحسين وتحسين عملية إعادة تدوير الألواح الشمسية.
إحدى هذه المبادرات هي ريبروسولاروهو تعاون أوروبي يسعى إلى تحسين كفاءة إعادة التدوير وخفض تكاليف هذه العمليات. ومن الجدير بالذكر أيضًا الجمعية إعادة التدوير في إسبانيا، والتي تمكنت من استعادة أكثر من 88% من المواد من الألواح المعالجة.
علاوة على ذلك الشركة الفرنسية فيوليا قامت بتطوير مصنع لإعادة التدوير في روسيه، فرنسا، يستخدم الروبوتات لفصل قطع الألواح الشمسية وتحقيق أقصى قدر من إعادة تدوير المواد. وفي عام 2018، قام هذا المصنع بإعادة تدوير أكثر من 1.500 طن من الألواح الشمسية.
مستقبل إعادة تدوير الألواح الشمسية
ومع استمرار نمو الطاقة الشمسية، فمن المحتم أن يزداد حجم النفايات الكهروضوئية. وبهذا المعنى، فمن الضروري الاستمرار في إتقان تقنيات إعادة التدوير، فضلاً عن تنفيذ السياسات التي تشجع على استعادة هذه المواد وإعادة استخدامها.
وفي السنوات المقبلة، من المتوقع أن تنمو كمية الألواح الشمسية المهملة بشكل كبير، لتصل إلى ملايين الأطنان من النفايات في جميع أنحاء العالم. وتقدر الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) أنه بحلول عام 2050 يصل إلى 78 مليون طن من النفايات الكهروضوئيةولكن مع وجود نظام إعادة تدوير فعال، يمكن تحويل هذه النفايات إلى فرصة اقتصادية وبيئية، وتجنب الاستغلال المستمر للموارد الطبيعية.
تعد إعادة تدوير المواد التي تشكل الألواح الشمسية أمرًا أساسيًا للتحرك نحو استدامة قطاع الطاقة. ومع وصول المزيد من المنشآت الكهروضوئية إلى نهاية عمرها الإنتاجي، تصبح الحاجة إلى تطوير بنية تحتية مناسبة لإدارة هذه النفايات بكفاءة أكثر وضوحًا.