Ինչպես է վերամշակման արդյունաբերությունը պատրաստվում զբաղվել արևային մարտկոցների հետ

Էլեկտրոնային ջարդոնի պրոցեսորները ռազմավարություններ են մշակում ավելի ու ավելի շատ ֆոտոգալվանային մոդուլների շուկա մուտք գործելու համար: | Hill120 / Shutterstock
Որոշ առումներով արևային մարտկոցները բախվում են վերամշակման նույն մարտահրավերներին, ինչ հին հեռուստացույցները: Դրանց ճիշտ վերամշակման ծախսերը շատ բարձր են, ապրանքային արժեքը՝ սահմանափակ, պարունակում են վտանգավոր մետաղներ։ Միևնույն ժամանակ, համեմատաբար քիչ հոսանքային պրոցեսորներ վերամշակում են դրանք, և շուկան դեմ է վերօգտագործմանը:
«Արևային մարտկոցները գրեթե նոր CRT-ն են», - ասաց Արիզոնայում We Recycle Solar-ի փոխնախագահ Էյ Ջեյ Օրբենը՝ նկատի ունենալով կաթոդային ճառագայթման խողովակը, որը պարունակում է կապարի ապակի և օգտագործվում է հին, մեծածավալ հեռուստացույցներում:
Էլեկտրոնիկայի և արևային վահանակների վերամշակման արդյունաբերության փորձագետների հետ հարցազրույցները բացահայտեցին արդյունաբերության առջև ծառացած մարտահրավերները ֆոտոգալվանային (PV) մոդուլներում: Ֆոտովոլտային (ՖՎ) մոդուլները կարող են պահվել, թափվել, լքվել կամ ապօրինի աղբավայր լինել, ինչպես շատ դեպքերում CRT-ները: Հաջորդը նույնն է:
Մասամբ կանխելու համար հավաստագրված վերամշակման օբյեկտների հնարավոր սխալ կառավարումը, Sustainable Electronics Recycling International (SERI) շահույթ չհետապնդող կազմակերպությունը աշխատում է արևային վահանակներ ավելացնելու իր R2 էլեկտրոնային թափոնների հավաստագրման ստանդարտին: Մոտ 1000 էլեկտրոնային արտադրանքի վերամշակման օբյեկտներ ամբողջ աշխարհում անցել են R2 ստանդարտի սերտիֆիկացում:
Միևնույն ժամանակ, ավելի ու ավելի շատ արևային մարտկոցներ կշարունակեն մտնել ջարդոնի փուլ: Այնուամենայնիվ, մշակման բարդության և սպասվող լրացուցիչ կանոնակարգերի հետ միասին բիզնես հնարավորություն է:
«Սա միայն այսբերգի գագաթն է», - ասում է Ջոն Շեգերյանը՝ National Electronic Processor ERI-ի համահիմնադիր և գործադիր նախագահը՝ նկատի ունենալով այն վահանակների թիվը, որոնք ներկայումս վերամշակում է իր ընկերությունը՝ շաբաթական կիսաբեռնատարի կցասայլի մասին: 'Սա պարզապես խաղի համար տաքանալու համար է'
Ըստ ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարության տվյալների՝ ներկայումս վաճառվող վահանակների մոտ 95%-ը բյուրեղային սիլիցիում է, իսկ ֆոտոգալվանային բջիջները՝ սիլիցիումի կիսահաղորդիչներից։ Արևային մարտկոցները նախագծված են տասնամյակներ շարունակ դիմակայելու այս տարրերին և բաղկացած են փոխկապակցված ֆոտոգալվանային բջիջներից, որոնք պարփակված են պլաստիկի մեջ և խցկված ապակու և հետևի թիթեղների միջև: Տիպիկ վահանակն ունի մետաղական շրջանակ (սովորաբար ալյումինե) և արտաքին պղնձե լարեր:
Անցյալ տարի ռեսուրսների վերականգնման վերաբերյալ հոդվածում Մելիսա Էնն Շմիդը EnergyBin-ից, արևային էներգիայի սարքավորումների փոխանակումից, բացատրեց, որ բյուրեղային սիլիցիումի վահանակները հիմնականում պատրաստված են ապակուց, բայց պարունակում են նաև պլաստմասսա, ալյումին, սիլիցիում և պղինձ, ինչպես նաև փոքր քանակությամբ: արծաթ, անագ և կապար։ .
Վերամշակող ընկերությունները հեշտությամբ կարող են առանձնացնել ալյումինե շրջանակն ու արտաքին պղնձե մետաղալարը՝ վերամշակման համար: Այնուամենայնիվ, քանի որ ֆոտոգալվանային բջիջները պարփակված են էթիլեն վինիլացետատի (EVA) պլաստիկ շերտով և կապվում են ապակու հետ, լրացուցիչ գործընթացներ են պահանջվում սիլիկոնային վաֆլիներում արծաթը, պղնձը կամ բարձր մաքրության սիլիցիումը վերականգնելու համար:
We Recycle Solar-ը Արիզոնա նահանգի Յումա քաղաքում ունի արևային վահանակների վերամշակման մեծ գործարան: Գործարանը գտնվում է Կալիֆորնիայի սահմանին գտնվող քաղաքում և Նյու Յորքի ավելի փոքր գործարանում: We Recycle Solar-ը գործարկվել է հինգ տարի առաջ և ամեն շաբաթ վերամշակում է տասնյակ հազարավոր արևային մարտկոցներ՝ օգտագործելով տներից, ձեռնարկություններից և արևային ֆերմաներից ստացված նյութերը:
Օրբենն ասաց, որ ընկերությունը ԱՄՆ-ում արևային մարտկոցների ամենամեծ վերամշակողն է, թեև նա նշեց, որ միայն մի քանի ընկերություններ են վերամշակում արևային մարտկոցների ամբողջ կամ գրեթե ամբողջ նյութերը:
We Recycle Solar-ը հեռացնում է ալյումինե շրջանակն ու մետաղալարերը և մանրացնում վահանակները: Նա ասաց, որ մանրացված խառնուրդը ենթարկվում է երկրորդային քիմիական մշակման, էլեկտրոլիզի և այլ պրոցեսների՝ մետաղը, սիլիցիումը և ապակին առանձնացնելու, այնուհետև առաքվում են հոսանքով ներքև գտնվող վերամշակողներ։
ERI-ն գտնվում է Ֆրեզնոյում, Կալիֆորնիա և մշակում է արևային վահանակներ Redwood Materials-ի համար, որը սկսնակ ընկերության համար է, որը գտնվում է Նևադա նահանգի Կարսոն քաղաքում, որի նպատակն է վերականգնել արժեքավոր մետաղները մարտկոցներից: Ապրիլին ERI-ն հայտարարեց համագործակցության մասին, որի միջոցով պրոցեսորն ուղարկում է բոլոր վերամշակված մարտկոցները և մանրացված արևային վահանակների թափոնները Redwood Materials-ին: Համաձայն ERI-ի մամուլի հաղորդագրության, համաձայնագրի շրջանակներում Redwood-ը զգալի գումար է ներդրել ERI-ում։
Շեգերյանն ասաց, որ ERI-ն աշխատում է արևային վահանակների վերամշակման հետազոտության և զարգացման վրա շուրջ երեք տարի: Ալյումինե շրջանակը հեռացնելուց հետո ERI-ն նվազեցրեց վահանակի չափը վերակառուցված մանրացնող սարքում: Գործընթացի հիմնական քայլը ապակին մետաղ պարունակող նյութից մանրացնելն ու առանձնացնելն է՝ խուսափելով ավելորդ արտանետումներից:
Ստացված մետաղ պարունակող նյութի գնդիկները այնուհետև ուղարկվում են Redwood, որտեղ ընկերությունն օգտագործում է իր տեխնոլոգիան՝ առանձնացնելու մետաղներ, ինչպիսիք են պղինձը, արծաթը և կապարը:
Էլեկտրոնային թափոնների մեկ այլ ընկերություն, որը մշակում է արևային վահանակներ, Echo Environmental-ն է, որը շահագործում է 166,000 քառակուսի ոտնաչափ վերամշակման և վերաօգտագործման հաստատություն Քերոլթոնում, Տեխաս, Դալլասի մերձակայքում:
Echo Environmental-ի նախագահ Թոմի ՄաքԳուայրն ասել է, որ Echo-ի աշխատակիցները տարեկան ավելի քան 1 միլիոն ֆունտ արևային մարտկոցներ են ստանում արտադրողներից և այլ ընկերություններից: Նրանք նախ հանում են ալյումինե շրջանակը և կտրում լարերը վերամշակման համար։
Echo-ն այնուհետև մանրացնում է մոդուլը, այնուհետև օգտագործում է ֆրեզերային գործընթաց՝ առանձնացնելու մաքուր ապակու մի մասը, որը վաճառվում է ապակեպլաստե մեկուսացման և ռեֆլեկտիվ ներկի համար: Մետաղ պարունակող մնացած նյութերը խառնվում են էլեկտրոնային արտադրանքներից մանրացված տպատախտակների մեջ, այնուհետև ուղարկվում են ձուլման:
Ջարդոնի հավասարումը բարդացնում է այն փաստը, որ վահանակների որոշ տեսակներ վտանգավոր են համարվում թունավոր մետաղների կոնցենտրացիայի պատճառով: Հարավային Կարոլինայի Առողջապահության և շրջակա միջավայրի վերահսկման վարչությունը պատրաստել է փաստաթերթ, որը թվարկում է տարբեր տեսակներ, որոնք կարող են վտանգավոր համարվել և մատնանշում է, որ անվնաս վահանակները կարող են հեռացվել քաղաքային կոշտ թափոնների աղբավայրում:
Հատուկ բուժում պահանջող տեսակների շարքում բարակ թաղանթով մարտկոցներն ավելի հազվադեպ են, քան բյուրեղային սիլիկոնային վահանակները: First Solar-ը արևային մարտկոցներ արտադրող ընկերություն է և 2005 թվականից իրականացնում է վերամշակման ծրագիր՝ կադմիումի տելլուրիդի բարակ թաղանթով արևային բջիջների մոդուլներ արտադրելու համար: Ըստ First Solar-ի, վերամշակման գործընթացը ներառում է մանրացնել և մանրացնել մուրճաղացում: Դրանից հետո EVA լամինատը բաժանվում է մաքուր ապակուց։ Բացի այդ, երրորդ կողմի ընկերությունները մետաղական տեղումների գործընթացներ են իրականացնում՝ կադմիումը և թելուրը վերականգնելու համար:
Echo's McGuire-ն ասաց, որ վտանգավոր մետաղների և հեռացման լրացուցիչ պահանջների պատճառով Echo-ն իր հաճախորդներին խորհուրդ է տալիս կադմիում պարունակող բարակ թաղանթով մարտկոցներ ուղարկել անմիջապես Օհայոյի First Solar-ի վերամշակման կայան:
Նա մատնանշեց, որ ընդհանուր առմամբ Echo-ի փորձարկումները ցույց են տվել, որ մյուս վահանակները վտանգավոր թափոններ չեն։ Բայց դրանք դեռ պետք է ուշադիր վարվեն:
«Ձեր տիպիկ ֆոտոգալվանային մոդուլները շատ վտանգավոր ազդեցություն չեն ունենա, բայց էլեկտրոնային արտադրանքների նման, մենք, իհարկե, չենք ցանկանում, որ դրանք լցվեն մեր աղբավայրերը», - ասաց ՄակԳուայրը:
Օրբենը We Recycle Solar-ից ասաց, որ իր ընկերության փորձարկումները ցույց են տվել, որ ռեսուրսների պահպանման և վերամշակման դաշնային օրենքի (RCRA) համաձայն, վահանակների ավելի քան երկու երրորդը համարվում են վտանգավոր թափոններ՝ կապված կապարի կամ արծաթի կոնցենտրացիայի պատճառով: Ըստ Կալիֆորնիայի ստանդարտների, նույն վահանակների մոտավորապես 90%-ը համարվում է վտանգավոր, քանի որ նույնիսկ եթե դրանք չեն գերազանցում թույլատրելի կապարի կամ արծաթի պարունակությունը, դրանք գերազանցում են պղնձի կամ ցինկի պետական ​​սահմանը:
Ըստ ԱՄՆ Շրջակա միջավայրի պաշտպանության գործակալության՝ մեր Յումա գործարանը, որը վերամշակում է արևային էներգիան, ունի վտանգավոր թափոնների լիցենզիա, որը նշում է, որ այնտեղ մշակվում են քայքայիչ թափոններ, կադմիում, կապար և արծաթ:
Բացի վտանգավոր նյութերի քննարկումից, արևային մարտկոցների վերամշակումը նույնպես մարտահրավերների է հանդիպում տնտեսական իրագործելիության տեսանկյունից:
Վերականգնվող էներգիայի ազգային լաբորատորիայի (NREL) և Էլեկտրական էներգիայի հետազոտական ​​ինստիտուտի 2021 թվականի մարտի զեկույցի համաձայն՝ «Ֆոտովոլտային մոդուլների վերամշակման հետ կապված ընթացիկ տեխնոլոգիաները, ենթակառուցվածքները և գործընթացները օպտիմիզացված չեն բարձրարժեք նյութերի ծախսարդյունավետ վերամշակման համար։ «Արդյունքում, վերամշակման ծախսերը հաճախ փոխհատուցվում են հեռացման ավելի էժան և մատչելի մեթոդներով»:
Օրբենն ասաց, որ We Recycle Solar-ի յուրաքանչյուր վահանակի վերամշակման արժեքը կազմում է 25 ԱՄՆ դոլար, և այն արժե 2-ից 4 ԱՄՆ դոլար՝ ալյումինից, պղնձից, կապարից, ապակուց, արծաթից և սիլիցիումից: Նա ասաց, որ OEM-ներն արդեն թեթև են և օգտագործում են ավելի ցածրարժեք մետաղներ նոր սերնդի ավելի արդյունավետ արտադրանքներում, ինչը լավ նորություն է արտադրողների և սպառողների տեսանկյունից, բայց ոչ վերամշակողների համար:
Միևնույն ժամանակ, Օրբենը չի ակնկալում, որ վերամշակման ծախսերն ապագայում զգալիորեն կնվազեն մասշտաբի տնտեսության պատճառով: Շատ ծախսեր դեռ կապված կլինեն աշխատուժի հետ, և ակնկալվում է, որ աշխատուժը միայն կթանկանա:
Նա մատնանշեց, որ երբ այլընտրանքը վտանգավոր թափոնների բուժումն է, թափոններ արտադրողների համար դեռևս կան տնտեսական խթաններ՝ վճարելու վերամշակման վահանակների համար, բայց երբ հասանելի լինեն կոշտ թափոնների ավելի էժան աղբավայրեր, այդ ազդեցությունը կվերանա:
Բացի այդ, Օրբենը նշել է, որ ոչ բոլոր կոլեկցիոներներն են հասկանում նյութերի ճիշտ մշակման տնտեսագիտությունը, որն ի սկզբանե ծախսերի ճնշում է ստեղծել:
We Recycle Solar-ը հաճախ զանգեր է ստանում փոխանցման կայաններից, աղբավայրերից և այլ վերամշակողներից, ովքեր անվճար կամ ցածր գնով են ընդունում արևային մարտկոցները (օրինակ՝ 10 ցենտ մեկ ֆունտի դիմաց), քանի որ կարծում են, որ դրանք պարունակում են շատ արժեքավոր նյութեր:
Echo Environmental-ից McGuire-ն ավելացրել է, որ արևային մարտկոցների առևտրային արժեքը հիմնականում արտացոլվում է ալյումինե շրջանակի վրա, իսկ մետաղալարերն ու մաքուր ապակե արտադրանքները նույնպես որոշակի եկամուտ են ստեղծում:
Echo-ի` մանրացված ֆոտոգալվանային բջիջների նյութը խառնելու մանրացված տպատախտակի թափոնները, որոնք ուղարկվում են ձուլարան, նվազեցնում է տպատախտակի խառնուրդի արժեքը մեկ ֆունտի դիմաց մի քանի ցենտով, բայց այս պրակտիկան նաև նյութը հեռու է պահում աղբավայրերից և թույլ է տալիս վերամշակել մետաղները: հալոցքների համար, ասաց նա։
ERI-ի ղեկավար Շեգերյանը նշեց, որ առայժմ իր ընկերության Ֆրեզնո գործարանը ERI-ի միակ գործարանն է, որը մշակում է արևային վահանակներ: Սակայն ERI-ի այլ հաստատություններն ամբողջ երկրում ամեն օր զանգեր են ստանում արևային մարտկոցների վերամշակման վերաբերյալ:
«Հնարավորությունները հսկայական են, բայց դա ճիշտ ձևով անելը մեծ գումար կարժենա», - ասաց Շեգերյանը:
Արևային մարտկոցները նախագծված են տասնամյակներ շարունակ էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, ուստի օգտագործված վահանակների վերավաճառքը կարող է լինել լավագույն տնտեսական և էկոլոգիապես մաքուր տարբերակը, և այդ փոխանակումն իսկապես տեղի է ունենում:
Միևնույն ժամանակ, վերամշակողները նշեցին, որ շուկայական և հարկային քաղաքականության որոշ ուժեր նույնպես դեմ են վերօգտագործմանը։
McGuire-ն ասաց, որ Echo-ն հնարավորություն ունի փորձարկել օգտագործված վահանակների էներգիան, որպեսզի դրանք կարողանան վերավաճառվել: Նա ասաց, որ դա արդյունավետ է ավելի բարձր արժեք ունեցող մոդուլների համար, և մատնանշեց, որ կան օգտագործված մոդուլների միջազգային շուկաներ, ինչպես նաև ներքին միանվագ նախագծեր:
Բայց նա մատնանշեց, որ այն վահանակները, որոնք չեն անցել արտադրողի որակի հսկողության ստուգումը, չեն կարող վերավաճառվել։ ՄակԳուայրն ասաց, որ երբ կապալառուները կատարում են ապամոնտաժում և համախմբում և արևային մարտկոցներ ուղարկում Echo-ին, սովորաբար ստացվում է, որ տարբեր տեսակի վահանակներ չեն համընկնում, ինչը դժվարացնում է հետևողական գույքագրումը:
Բացի այդ, վահանակների նորարարության տեմպերը խոչընդոտում են վերավաճառքին, քանի որ նոր վահանակների գինը նվազում է արդյունավետության բարձրացման հետ մեկտեղ: Համաձայն ԱՄՆ-ի Էներգետիկ տեղեկատվության վարչության տվյալների՝ 2019 թվականին առաքված ֆոտոգալվանային մոդուլների միջին արժեքը (ամենավերջին տարին, որի համար առկա են տվյալներ) 41 ցենտ է եղել գագաթնակետային էներգիայի մեկ վտ-ի դիմաց: Տասը տարի առաջ միջինը կազմում էր 2,79 ԱՄՆ դոլար մեկ առավելագույն վտ-ի համար:
Մենք վերամշակում ենք արևային էներգիան և վերավաճառում արևային սարքավորումներ: Բայց Օրբենը նաև այս խնդիրը համեմատում է էլեկտրոնիկայի շուկայի որոշ ոլորտների առջև ծառացած խնդրի հետ: «Վահանակի սեփականատեր լինելը, որը դեռ արտադրվում էր 15 տարի առաջ, նման է այսօրվա Pentium 3-ի սեփականությանը», - ասաց Օրբենը:
Երկրորդային շուկային ավելի է խանգարում ԱՄՆ-ի հարկային քաղաքականությունը։ McGuire-ը նշել է, որ դաշնային կառավարությունը հարկային արտոնություններ է տրամադրում բնակարանատերերի համար, ովքեր տեղադրում են նոր ֆոտոգալվանային համակարգեր. մինչև 2021 թվականը վարկը կկազմի համակարգի արժեքի 26%-ը:
«Դա իսկապես անհավասարակշիռ մրցակցային միջավայր է, քանի որ դուք չեք կարող հարկային վարկեր ստանալ երկրորդ ձեռքի մոդուլների վրա», - ասաց ՄակԳուայրը:
Ըստ ԱՄՆ-ի Էներգետիկ տեղեկատվության վարչության տվյալների՝ վերջին 15 տարիների ընթացքում նոր վահանակների առաքումները զգալիորեն աճել են: 2019-ին ֆոտոգալվանային մոդուլների առաքումները բավարար էին ավելի քան 16 միլիոն կիլովատ գագաթնակետային հզորություն ստեղծելու համար, ինչը մոտ 14 անգամ ավել է տասը տարի առաջ առաքումների համեմատ։
Նոր վահանակների կատարողականի բարելավման և ծախսերի կրճատման շնորհիվ դրանցից շատերը կզրկվեն շահագործումից մինչև իրենց օգտակար ծառայության ժամկետի ավարտը (ERI-ի ղեկավար Շեգերյանն ասաց, որ քանի որ ներդրումների վերադարձն այնքան ազդեցիկ է, էլեկտրաէներգիա արտադրողները կարող են դրանք փոխարինել հինգ կամ ավելի քիչ տարում։ )
Վերականգնվող էներգիայի միջազգային գործակալության (IRENA) և Միջազգային էներգիայի գործակալության Ֆոտովոլտային էներգիայի արտադրության համակարգի ծրագրի (IEA-PVPS) զեկույցի համաձայն՝ մինչև 2050 թվականը ֆոտոգալվանային վահանակների թափոնների համաշխարհային կուտակային քանակը կհասնի 60-78 միլիոն տոննայի: Շուրջ 43 500-250 000 տոննայից բարձր 2016 թ.
Զեկույցը կոչ է անում ընդունել այնպիսի միջոցառումներ, ինչպիսիք են ֆոտովոլտային հատուկ թափոնների կանոնակարգերը: Դրա մի մասն արդեն տեղի է ունեցել։ Օրինակ, Եվրոպան ընդունել է օրենքներ, որոնք ստիպում են արևային վահանակներ արտադրողներին ֆինանսավորել իրենց արտադրանքի հավաքագրումն ու վերամշակումը:
2017 թվականին Վաշինգտոն նահանգը դարձավ առաջին նահանգը, որն ընդունեց օրինագիծ, որը սահմանում էր Արևային մարտկոցների ընդլայնված արտադրողի պատասխանատվության (EPR) ծրագիր: 2023 թվականի հուլիսից օրենքը արտադրողներից կպահանջի միջոցներ տրամադրել վահանակների հավաքման և վերամշակման համար: