Fotovoltaik (PV) Panel Atık Hacimleri
Özet
Genel atık düzenlemelerinin ötesinde, kullanım ömrü sona ermiş PV panel atıklarını yönetmek için özel olarak çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir. Bu sayı dizimizde, panel atık yönetiminin finansal ilkelerinin yanı sıra etkinleştirilen çerçeve başlıkları Japonya,
Amerika ve Çin için özetlenmektedir.
Japonya’da PV Panel Geri Dönüşümünde Ar -Ge PV Pazarı ve Atık Projeksiyonu
Japonya’da, Yeni Enerji ve Endüstriyel Teknoloji Geliştirme Organizasyonu (NEDO) tarafından PV Ar-Ge çalışmaları yürütülmüştür ve bazı PV paneli geri dönüşüm projeleri gerçekleştirilmiştir. Şekil 1, 2014 yılında NEDO kapsamında geliştirilen PV geri dönüşüm
teknolojisinin bir örneğini göstermektedir.
Teknoloji, farklı panel türlerinin (c-Si, ince film Si ve bakır indiyum selenid – CIS) otomatik olarak ayrılmasını sağlar ve dört ana süreçten oluşur: alüminyum çerçeve çıkarma, arka tabaka çıkarma, etilen-vinil-asetat reçine yakma ve CIS katmanı kazıma (yalnızca CIS panelleri için).
Teknoloji şu anda deneme aşamasındadır. Panel tipi ve boyutuna bağlı olarak, erken kayıplı yıllık verimi c-Si paneller için yaklaşık 12 MW ve CIS paneller için 7 MW kapasitelidir. İşletme maliyeti, verim ve kararlılık dahil olmak üzere potansiyel endüstriyel ölçekte performansı doğrulamak için uzun vadeli saha testleri gereklidir.
Yapılan bir NEDO PV geri dönüşüm Ar-Ge projesinin amacı, PV geri dönüşümü için mevcut bir sosyal sisteme katkıda bulunmaktır. Bu, düşük maliyetli geri dönüşüm teknolojisini kurarak ve optimum ayırma, toplama ve sıralamayı araştırarak elde edilmiştir.
Ar-Ge projesi 2015’ten bu yana demonstrasyon aşamasına geçmiştir. Düşük maliyetli yeniden kullanım teknolojileri için daha fazla Ar-Ge 2016’da başlatılmıştır ve 2018’de tamamlanmıştır.
Japonya’da ömrünü tamamlamış PV panellerin işlenmesi için özel bir plan yoktur, bu nedenle diğer endüstriyel atıklarla hemen hemen aynı şekilde ele alınması beklenmektedir. PV paneller binalardan veya kurulum alanlarından çıkarılacak ve atık arıtma için ara işlemcilere taşınacaktır.
Orada, PV panel bileşenleri mümkün olduğunca ayrılacak ve değerli malzemeler geri kazanılarak ve geri dönüştürülecektir. Veya örneğin, geri kazanılabilir metaller, metalleri rafine eden ve ikincil metaller olarak geri dönüştüren şirketlere taşınacaktır. Ayrılabilen ve yüksek saflığı koruyan cam, cam kırığı olarak geri dönüştürülecektir. Ayrıştırılması, geri kazanılması ve geri dönüştürülmesi zor olan malzemeler, tehlikeli içerik yönetmeliğine ve
sınıflandırmasına tabi olarak düzenli depolama alanına gönderilecektir.
Japonya için Görünüm Özeti
Japonya’da ömrünü tamamlamış PV panellerle ilgili güncel istatistiki verilerin bulunmamasına rağmen, yalnızca son zamanlarda önemli seviyelere ulaşan pazar büyümesi göz önüne alındığında, hacim muhtemelen yakın vadede düşük olacaktır. Japonya’nın
ömrünü tamamlamış fotovoltaik paneller için özel düzenlemeleri olmamasına rağmen, çeşitli politik eğilimler ve Ar-Ge faaliyetleri, geri kazanım ve geri dönüşüm için temel oluşturmaya yardımcı olmaktadır.
ABD: Pv’ye Özgü Olmayan Kurulu, Büyüyen Pazar Atık Yönetmeliği
PV Panel Pazarı ve Atık Projeksiyonu
2000’li yılların ortalarından bu yana ABD PV pazarı hızla büyüyor ve kümülatif kurulu kapasite 2015 yılı sonunda 25 GW’ın üzerine ulaşmıştır. Yalnızca 2015 yılında kurulan 7,2 GW’lık yeni PV kapasitesiyle ABD, bugün Çin, Almanya ve Japonya’dan sonra dünyanın
dördüncü en büyük PV pazarını sunuyor. ABD’de büyük ölçekli PV dağıtımı yalnızca son on yılda gerçekleşmiştir.
Bu nedenle, ABD’deki kümülatif kullanım ömrü sonu PV atık hacimlerinin 2016’nın sonunda
6.500-24.000 ton ile düşük kalmıştır. 2030’da kümülatif atığın 170.000 ton ile 1 milyon ton arasında artacağı ve ardından 2050’de muhtemelen yedi kat artarak 7,5-10 milyon tona çıkacağı tahmin edilmektedir (bkz. Şekil 2).
Düzenleyici ve Düzenleyici Olmayan Çerçeve
ABD’de PV’ye özgü bir atık yasası ve kullanım ömrü sona eren PV panellerin toplanmasını ve geri dönüştürülmesini zorunlu kılan hiçbir düzenleme yoktur. Bu nedenle, PV panellerin, tehlikeli ve tehlikesiz katı atıkların yönetimi için yasal çerçeve olan Kaynakların Korunması ve Geri Kazanımı Yasasına uygun olarak bertaraf edilmesi gerekmektedir.
Kaynak Koruma ve Geri Kazanım Yasası, PV paneller için özel gereklilikler içermediğinden, bunların atık yönetimine yönelik genel düzenleyici çerçevesi kapsamında ele alınması gerekir. Örneğin, iki tür tehlikeli atık vardır – karakteristik tehlikeli atık ve listelenmiş tehlikeli atık.
İkincisi, belirli tehlikeli atık türlerinin gerçek listelerini ifade eder. Ömrünü tamamlamış PV paneller tehlikeli atık olarak listelenmediğinden, karakteristik tehlikeli atık yöntemi (ABD Çevre Koruma Ajansı Yöntemi 1311 Toksisite Karakteristik Sızdırma Prosedürü) kullanılarak
değerlendirilmelidir. Bu, temsili bir atık örneğinden alınan ekstraktın yasal seviyeleri aşan kirleticiler içerip içermediğinin değerlendirilmesiyle yapılır.
ABD içinde, farklı eyaletler, atık sınıflandırması için Toplam Eşik Limit Konsantrasyonlu Kaliforniya ve Çözünür Eşik Limit Konsantrasyonlu gibi ek liç prosedürlerini kullanabilir.
California’nın 2014-201515 yasama oturumunda, Senato Yasa Tasarısı 489 önerilmiştir.
California Zehirli Maddeler Kontrol Departmanına atık için tehlikeli atık olarak tanımlanan güneş PV panellerinin ömür sonu sınıflandırmasını değiştirme yetkisi verir. Bu, Toplam Eşik Limit Konsantrasyon/Çözünür Eşik Limit Konsantrasyon standartlarını karşılayacakları
ve Zehirli Maddeler Kontrol Departmanı düzenlemelerine ve uygun yönetime tabi olacakları
anlamına gelmektedir. Tasarı şimdi Kaliforniya yasalarında kabul edilmiştir.
Ancak, ABD Çevre Koruma Dairesi, yalnızca Kaliforniya’da tehlikeli atık PV panellerinin
Kaliforniya’nın tehlikeli atık programı kapsamında ek bir evrensel atık kategorisi olarak eklenmesine izin verene kadar yürürlüğe girmeyecektir.
Ömrünü tamamlamış PV panellerin gönüllü olarak toplanması ve geri dönüştürülmesi, çeşitli PV endüstrisi paydaşları tarafından sağlanmıştır. Örneğin, First Solar şirketi Ohio’da günlük 30 ton kapasiteli ticari ölçekli bir geri dönüşüm tesisi işletmektedir.
CdTe ürünleri. ABD Güneş Enerjisi Endüstrileri Derneği, PV geri dönüşümü ile ilgili gelişmeleri gözden geçiren bir kurumsal sosyal sorumluluk komitesine sahiptir.
ABD için Görünüm Özeti
ABD’de şu anda kullanım ömrü sona ermiş PV panellerin toplanması ve geri dönüştürülmesine ilişkin herhangi bir federal düzenleme bulunmamaktadır ve bu nedenle
ülkede genel atık düzenlemeleri geçerlidir. California, sınırları içinde ömrünü tamamlamış PV panellerinin yönetimi için bir yönetmelik geliştirme sürecindedir, ancak bu yönetmeliğin uygulanmasından önce atılması gereken birkaç adım vardır.
Çin: PV’ye Özel Atık Düzenlemeleri Olmayan Lider Pazar
PV Pazarı ve Atık Projeksiyonu
2015’te Çin, 15 GW’lık PV kurulumu yapmıştır ve art arda ikinci yıl ortalama yıllık büyüme için 10 GW’lık hedefine ulaşmıştır ve dünyanın en büyük PV pazarı konumunu korumuştur. Aralık 2015’te Ulusal Enerji İdaresi 13. Güneş Enerjisi Ulusal Planı 2016-2020’yi yayınlamıştır.
2020 yılına kadar önerilen ana yakın vadeli hedefler, kümülatif kurulumun 150 GW PV’sidir. Bu, 70 GW dağıtılmış PV ve 80 GW büyük ölçekli yere monte PV’den oluşmaktadır. Bu plan, 2020’de 8.000-100.000 tonluk kümülatif PV paneli atık akışı öngörüyor. Bunun nedeni, 2030’a kadar 200.000 ton ile 1,5 milyon tona çıkması ve 2050’ye kadar 13,5-19,9 milyon tona çıkmasıdır (bkz. Şekil 3).
Çin’in hızla gelişen PV endüstrisi nedeniyle, PV panel geri dönüşümü, hükümetten ve PV üreticilerinden daha fazla ilgi görmektedir.
Çin’in PV Paneli Atık Tahminleri
Çin, Ulusal Bilimler Akademisi Elektrik Mühendisliği Enstitüsü (IEE) aracılığıyla kendi PV paneli atık tahminlerini geliştirmiştir. IEE iki vaka senaryosu (CAS), her zamanki gibi iş senaryosu ve daha iyi muamele senaryosu üretmiştir. Her ikisi de konuşlandırılan panellerin
kullanım ömrü boyunca farklı çalıştırma ve bakım davranışlarını göz önünde bulundurmaktadır.
Genel olarak, IEE tahminleri, 2034’e kadar olan normal kayıp ve erken kayıp senaryolarının sonuçlarına benzemektedir. İki IEE senaryosu yıllık tahmini, 2025 için 61.250 ton ila 87.000
ton arasında, 2030’da 262.000-330.000 ton’a yükselmiştir. 2034’ten itibaren IEE senaryoları, 2034 için sırasıyla yılda 900.000 ton ve yılda 1,1 milyon ton ile bu raporun
senaryolarından daha yüksek kullanım ömrü sonu hacimleri göstermektedir (bkz. Şekil 3).
Düzenleyici ve Düzenleyici Olmayan Çerçeveler
Şu anda, Çin’deki PV panellerin kullanım ömrü sonu işlemi için özel gereksinimleri yoktur. Şubat 2009’da Devlet Konseyi, Ocak 2011’de yürürlüğe giren Atık Elektrikli ve Elektronik Ürün Geri Dönüşüm Yönetimi Yönetmeliğini ilan etmiştir. 2011 yönetmeliği, e-atığın çeşitli şekillerde toplanmasını ve merkezi bir işleme sisteminde geri dönüştürülmesini şart koşmaktadır.
Üreticiler, ürünleri kendileri toplayıp geri dönüştürebilir veya toplama işlemini satıcılara, satış sonrası hizmet acentelerine veya e-atık geri dönüştürücülere emanet edebilir ve geri dönüşüm/imha işlemini yetkili kuruluşlara emanet edebilir. Ancak şu anda yönetmeliğin
atık elektrikli ve elektronik ürünler işleme yönetmeliğinde PV paneller yer almamaktadır.
Mevcut düşük atık hacmi nedeniyle, Çin’in gelişmiş bir PV panel geri dönüşüm endüstrisi yoktur. Çin, 2012’den 2015’e kadar Çin’in Ulusal Yüksek Teknoloji Ar-Ge Programı PV Geri Dönüşümü ve Güvenli İmha Araştırması kapsamında c-Si PV için iki geri dönüşüm yöntemine odaklanarak PV geri dönüşüm teknolojilerine ilişkin Ar-Ge’ye sponsor oldu.
Bu yöntemler ya fiziksel ya da termal geri dönüşüme dayalıdır. Fiziksel yöntemde - ezme, kriyojenik öğütme ve ayırma dahil olmak üzere - çeşitli işlemler alüminyum, cam kırıntısı,
bakır, etilen-vinil-asetat ve arka tabaka parçacıklarının yanı sıra bir silikon tozu karışımı verir.
Geri dönüşüm oranı kütlece yaklaşık %90’dır ancak silikon düşük saflık nedeniyle PV endüstrisinde kullanılmak üzere geri dönüştürülmüştür. Termal yöntemde, temiz hücre kalıntıları termal bir süreçten geçer ve daha sonra silisyum, gümüş ve alüminyumun geri dönüşümü için kimyasal deneylerde kullanılır ve düşük saflık nedeniyle PV endüstrisinde kullanılmak üzere geri dönüştürülmüştür.
Termal yöntemde, temiz hücre kalıntıları termal bir süreçten geçer ve daha sonra silisyum, gümüş ve alüminyumun geri dönüşümü için kimyasal deneylerde kullanılır.
Çin için Görünüm Özeti
Çin’in şu anda ömrünü tamamlamış PV panelleri için özel bir düzenlemesi yoktur ve ilgili teknoloji araştırmaları daha yeni başlamıştır. Bununla birlikte, Ulusal Yüksek Teknoloji Ar-Ge Programı PV Geri Dönüşümü ve Güvenli İmha Araştırması, gelecek için politika ve teknoloji işaretleri sağlamaktadır.
Politika tarafında, kullanım ömrü sonunda PV panel geri dönüşümü için özel yasa ve yönetmeliklere duyulan ihtiyaç, geri dönüşüm oranları için hedefler ve gerekli finansal çerçevelerin oluşturulması yer alır.
Teknoloji ve Ar-Ge tarafında, öneriler, c-Si ve ince film PV paneller için yüksek verimli, düşük maliyetli ve düşük enerji tüketimli geri dönüşüm teknolojileri ve süreçleri geliştirmeye ve göstermeye odaklanmaktadır. Bu nedenle, c-Si PV enerji santralleri için yerinde/mobil geri dönüşüm ve bertaraf platformunun iyileştirilmesine özel önem verilmelidir.
Hindistan: Büyüyen Pazar Olmadan Pv’ye Özgü Atık Yönetmeliği
PV Pazarı ve Atık Projeksiyonu
2012’den bu yana, Hindistan yılda 1 GW’ın üzerinde PV kurmuştur ve 2015’te yaklaşık 5 GW’lık bir kümülatif kapasiteye ulaşmıştır. Bu, Hindistan’ı bugün dünyadaki ilk on PV pazarı arasına yerleştirmiştir. Hindistan elektrik sektörü iki ana zorlukla karşı karşıyadır.
İlk olarak, enerji yoksulluğunu hafifletmesi gerekmektedir (Hindistan nüfusunun üçte birinden fazlasının elektriğe erişimi yoktur). İkincisi, hızlı ekonomik büyümeden kaynaklanan artan elektrik talebini karşılaması gerekmektedir (elektrik talebinin
yüzyılın ortasına kadar beş ila altı kat artacağı tahmin edilmektedir). Bu, PV de dahil olmak üzere yenilenebilir enerji için önemli bir fırsatı temsil etmektedir.
Jawaharlal Nehru Ulusal Güneş Misyonu (JNNSM), 2022 yılına kadar 100 GW şebeke bağlantılı PV sistemi kurmayı hedeflemektedir. Hindistan’daki PV ayrıca geleneksel şebekelere bir alternatifi temsil etmektedir ve JNNSM, 2 GW’lık şebeke dışı sistemler
kurmayı hedeflemektedir.
Büyük ölçekli PV kurulumu yalnızca yakın zamanda gerçekleşmiştir, bu nedenle Hindistan’da kullanım ömrü sonu büyük PV atık hacimlerinin 2030 sonrasına kadar beklenmeyebilir. Şekil 4, Hindistan’ın 2016-2050 yılları arasında beklenen kullanım ömrü sonu PV paneli atık hacimlerini göstermektedir.
Buna göre 2016’da minimum atık öngörülmüştür. Ancak, 2030’a kadar atık ortalama 50.000-320.000 ton olabilir ve muhtemelen 2050’ye kadar 4,4-7,5 milyon tona ulaşmaktadır (seçilen senaryoya bağlı olarak).
Düzenleyici ve Düzenleyici Olmayan Çerçeveler
Hindistan’da, kullanım ömrü sona eren PV panellerin toplanmasını, geri kazanılmasını ve geri dönüştürülmesini zorunlu kılan herhangi bir düzenleme yoktur. Bu, günümüzde üretilen atık PV panellerinin genel atık düzenlemeleri kapsamında olduğu anlamına gelir.
Atık, Çevre, Orman ve İklim Değişikliği Bakanlığı tarafından 2016 Katı Atık Yönetimi Kuralları ve Tehlikeli ve Diğer Atıklar (Yönetim ve Sınır Ötesi Hareket) Kuralları kapsamında yönetilmektedir. Ve yakın zamanda değiştirilen Tehlikeli Atık Kuralları, Toksisite Karakteristik Süzme Prosedürünün kullanımını içermektedir.
Tehlikeli atıkların taşınması, Devlet Kirlilik Kontrol Kurulu’ndan izin alınmasını gerektirir
ve eyaletler arası taşımaya belirli koşullar altında izin vermektedir. Genel e-atık gerekliliklerini ve elektronik ürünlerde tehlikeli maddelerin kullanımına ilişkin kısıtlamaları
kapsayan mevzuat, 2016 tarihli E-atık (Yönetim ve Taşıma) Kurallarında yer almaktadır.
Ancak, bu kurallar yalnızca ev elektroniği için geçerlidir, PV için geçerli değildir. Buna göre, Hindistan’da endüstriyel ölçekte bir e-atık geri dönüşüm altyapısı zaten vardır, ancak PV’yi değil, yalnızca ev elektroniğini kapsamaktdır.
Hindistan için Görünüm Özeti
2015 yılında, 2022 yılına kadar 20 GW’lık şebekeye bağlı PV sistemlerini içeren orijinal JNNSM dağıtım hedefi, 2022 yılına kadar 100 GW olarak güncellenmiştir. Finansman ve şebeke altyapısı tarafından desteklenirse, güncellenen hedefe doğru ilerleme, kullanım
ömrü sonu PV paneli atık hacmini 2030 ve özellikle 2050 yılına kadar Hindistan için projeksiyonları artırmayı hedeflemektedir.
Bir sonraki yazımızda ömrünü tamamlayan PV panellerden değer yaratma konusunda devam edeceğiz. Sevdiklerinizle sağlıklı günler dilerim.
Dr. Öğretim Üyesi Cemil Koyunoğlu
Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü
Mühendislik Fakültesi
Yalova Üniversitesi
