ولكن ماذا يحدث لوحدة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بعد انتهاء عمرها التشغيلي المتوقع الذي يبلغ 25 عامًا؟ مع وجود حوالي 2 تيراواط من الألواح الكهروضوئية على أسطح المباني وعلى نطاق المرافق العامة، وتقاعد عدد كبير منها قبل تشغيلها لمدة 15 عامًا، فإن كمية وحدات الطاقة الكهروضوئية التي يتم التخلص منها تتزايد كل عام. ومع انخفاض أسعار وحدات الطاقة الكهروضوئية يومًا بعد يوم، ومع التحسن المستمر في كفاءة وحدات الطاقة الكهروضوئية، بدأت العديد من محطات الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق العامة في إعادة تشغيلها حتى قبل أن تصل إلى عمر التشغيل المتوقع لها 25 عامًا. ولا تزال العديد من هذه الوحدات تعمل بشكل جيد. فهل يمكن نشرها لحياة ثانية لتوفير الكهرباء الشمسية لبضع سنوات أخرى؟
نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية المبني باستخدام الألواح المعاد استخدامها
الصورة: ريكاردو روثر/ISES
وتوقعت وكالة الطاقة الدولية في عام 2020 أن تتجاوز السعة التراكمية العالمية المركبة للطاقة الكهروضوئية 1 تيراواط بحلول عام 2025 (PVPS TASK، 2020). ومع ذلك، قبل نهاية عام 2024، سيتضاعف هذا الرقم إلى أكثر من 2 تيراواط. وتشير توقعات إنتاج الطاقة الأخيرة إلى ضرورة زيادة كبيرة، مع هدف 75 تيراواط من السعة العالمية للطاقة الكهروضوئية بحلول عام 2050 للحد من ارتفاع درجة الحرارة العالمية إلى 1.5 درجة مئوية وتخفيف آثار تغير المناخ.
من المعروف على نطاق واسع أن الطاقة الشمسية الكهروضوئية (جنبًا إلى جنب مع طاقة الرياح البرية واسعة النطاق) هي أكثر تقنيات تحويل الطاقة استدامة وأقلها تكلفة. يجب أن ينمو نشر الطاقة الشمسية العالمي بنحو 40 مرة أكبر مما هو عليه اليوم لإزالة الكربون تمامًا من العالم. سيتم تحقيق ذلك في عام 2042 إذا استمر معدل النمو الحالي البالغ 20٪ سنويًا.
إن نمو توليد الطاقة الكهروضوئية على نطاق عالمي سيؤدي حتماً إلى كمية كبيرة من النفايات من وحدات الطاقة الكهروضوئية في المستقبل. من ناحية أخرى، تتجنب الطاقة الكهروضوئية الشمسية انبعاث ثاني أكسيد الكربون. يولد كل كيلوغرام من اللوحة الشمسية حوالي 0.9 ميغاواط/ساعة على مدار عمرها، مما يسمح بتجنب حوالي 900 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون من حرق الفحم - بنسبة 900:1. تفترض هذه الحسابات أن كتلة وحدة الطاقة الكهروضوئية المستقبلية تبلغ 25 وات/كجم (باستثناء الإطار)، وعامل سعة 16٪، وعمر الوحدة 25 عامًا.
إذا افترضنا أن 10 مليارات شخص يحتاجون إلى 100 تيراواط من الطاقة الشمسية الكهروضوئية (10 كيلوواط لكل منها) لإزالة الكربون على مستوى العالم، فإن 400 واط لكل شخص من وحدات الطاقة الشمسية سوف يتم إيقافها كل عام. وهذا يعادل 16 كجم من نفايات وحدات الطاقة الشمسية للشخص الواحد سنويًا، ومعظمها من الزجاج مع كمية صغيرة من البلاستيك والسيليكون والمعادن. يبلغ تيار نفايات الزجاج الحالي في الولايات المتحدة حوالي 11 مليون طن أو 32 كجم للشخص الواحد. وبالتالي، تضيف الطاقة الشمسية الكهروضوئية 50٪ إلى تيار النفايات الحالي مع تجنب انبعاث كتلة أكبر بمقدار 900 مرة من ثاني أكسيد الكربون. إن نفايات وحدات الطاقة الشمسية المستقبلية البالغة 16 كجم للشخص الواحد سنويًا لا تمثل سوى 2٪ من 800 كجم للشخص الواحد سنويًا من النفايات الصلبة السنوية في الولايات المتحدة.
باختصار، تُعَد نفايات الألواح الشمسية مشكلة بسيطة. ولكن هل هناك بديل لإرسال الألواح الشمسية إلى مكبات النفايات؟ هل لا تزال الألواح الكهروضوئية تتمتع بقدرات مفيدة في توليد الطاقة بعد التقاعد؟ هناك دراسات جارية تقترح دورة حياة دائرية للألواح الشمسية. يمكن أن يتراوح فقدان الكفاءة في الوحدة الكهروضوئية من 0.4% إلى 5% سنويًا، اعتمادًا على المناخ والمواد المستخدمة.
تتقدم تكنولوجيا التصنيع، التي تهدف إلى زيادة طاقة وحدات الطاقة الكهروضوئية، بسرعة. تتزايد أحجام الألواح وتزداد كفاءة الخلايا أيضًا. بين عامي 1980 و2020، تم تحقيق انخفاض بنسبة 76% في نسبة الوزن إلى الطاقة لوحدات الطاقة الكهروضوئية. وهذا يعني أنه يمكن تركيب ألواح جديدة على هياكل دعم أو أجهزة تتبع موجودة لإنتاج المزيد من الطاقة.
حاليًا، تعد السيليكون البلوري المفرد هو التكنولوجيا السائدة في السوق العالمية مع طاقة وحدة تقريبية تتراوح من 550 وات إلى 750 وات، مقارنة بـ 350 وات في عام 2019، وأقل من 200 وات في عام 2010، وأقل من 100 وات قبل عام 2000. يتم التخلص من كميات كبيرة من وحدات الطاقة الكهروضوئية، وهناك نقص في الوضوح فيما يتعلق بالجدوى الفنية والاقتصادية والاجتماعية لإعادة استخدامها في حياة ثانية بدلاً من توجيهها مباشرة إلى إعادة التدوير. بالإضافة إلى ذلك، هناك نقص في السياسات والمعايير والمنهجيات التي توجه ما إذا كان يمكن إعادة استخدام المعدات (الحياة الثانية) أو يجب إعادة تدويرها. وتشكل التشريعات، مثل توجيه WEEE في أوروبا، تحديًا لسوق إعادة الاستخدام.
الاقتصاد الدائري: إعادة الاستخدام وإعادة التدوير
PV CYCLE هي منظمة غير ربحية تعتمد على الأعضاء، تأسست في عام 2007 من قبل صناعة الطاقة الكهروضوئية لإدارة مجموعة واسعة من المعدات الكهربائية والإلكترونية بما في ذلك وحدات الطاقة الكهروضوئية والبطاريات والتغليف والنفايات الصناعية. تقدم خدمات إدارة النفايات والامتثال القانوني للشركات وحاملي النفايات ولديها ممثلون في جميع أنحاء العالم. نما أحد هؤلاء الأعضاء في البرازيل 160 مرة في السنوات الأربع الماضية، حيث قام بمعالجة 13 طنًا (430 وحدة طاقة كهروضوئية = 0.2 ميجاوات) في عام 2020 عندما بدأت الشركة في جمع وحدات الطاقة الكهروضوئية المهملة، إلى 2800 طن (أكثر من 91 ألف وحدة طاقة كهروضوئية = 45 ميجاوات) حتى الآن في عام 2024. ومن المتوقع أن يصل هذا النمو إلى 4500 طن = 75 ميجاوات بحلول نهاية عام 2024؛ ما يقرب من 80٪ من هذه الوحدات تأتي من محطات الطاقة الكهروضوئية على نطاق المرافق. يأتي حوالي 10% من وحدات الطاقة الكهروضوئية المستبعدة من الموزعين (جديدة تمامًا، تالفة أثناء النقل والمناولة)، وتأتي النسبة المتبقية (10%) من شركات دمج أنظمة أصغر حجمًا. تتوسع SunR الآن في جميع أنحاء أمريكا اللاتينية، وتستهدف أيضًا محطات الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق التي تم تشغيلها منذ أقل من 10 سنوات.
في عام 1999، استبدلت جامعة سانتا كاتارينا الفيدرالية (UFSC) مولد ديزل على جزيرة قمرية صغيرة (جزيرة راتونيس جراند) قبالة جزيرة فلوريانوبوليس الرئيسية في البرازيل، بنظام كهروضوئي خارج الشبكة بقدرة 5 كيلو وات كما هو موضح في الصور أدناه. عملت وحدات الطاقة الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون متعدد البلورات بكفاءة 10% بشكل مستمر حتى عام 2022، عندما تقرر استبدالها بوحدات جديدة أكثر كفاءة بأكثر من ضعف لمضاعفة السعة المركبة في نفس المنطقة في ذلك الموقع المحدود المساحة. بعد أكثر من 20 عامًا من التشغيل في هذه البيئة البحرية، لا تزال معظم وحدات الطاقة الكهروضوئية البالغ عددها 76 وحدة تنتج حوالي 80% من تصنيف اللوحة الأصلية، وبدلاً من التخلص منها/إعادة تدويرها، أعيد تركيبها في مختبر أبحاث الطاقة الشمسية بجامعة سانتا كاتارينا الفيدرالية ويتم مراقبتها في مشروع إعادة استخدام وحدات الطاقة الكهروضوئية. إن برامج الإسكان الاجتماعي في البرازيل وأماكن أخرى يمكن أن تستفيد من وحدات الطاقة الشمسية منخفضة التكلفة للغاية والتي تم تجديدها، بشرط ضمان أدائها وسلامتها بعد انتهاء صلاحية ضمانات الشركة المصنعة. وعلى الرغم من أنها ليست ممارسة شائعة حتى الآن، إلا أن هناك العديد من مجموعات البحث والشركات في أوروبا والولايات المتحدة وأستراليا، حيث يتم تطوير أنشطة إعادة الاستخدام وإعادة التجديد.
إن الاقتصاد الدائري لوحدات الطاقة الكهروضوئية قد يشمل إعادة الاستخدام وحياة ثانية، قبل إعادة التدوير النهائي لاستعادة المواد اللازمة لإنتاج وحدات طاقة كهروضوئية جديدة. ومع ذلك، مع وحدات الطاقة الكهروضوئية الحديثة ذات الضمان لمدة 25 إلى 30 عامًا والتي تقل عن 0.10 دولار أمريكي/وات، كما هو الحال اليوم، فإن اقتصاديات وحدات الطاقة الكهروضوئية ذات الحياة الثانية تشكل رهانًا صعبًا.
المؤلفون: البروفيسور ريكاردو روثر (UFSC)، البروفيسور أندرو بلكرز / الجامعة الوطنية الأسترالية
Andrew.blakers@anu.edu.au
rruther@gmail.com
ISES، الجمعية الدولية للطاقة الشمسية هي منظمة غير حكومية ذات عضوية معتمدة لدى الأمم المتحدة تأسست عام 1954 وتعمل من أجل عالم يتمتع فيه الجميع بالطاقة المتجددة بنسبة 100٪، ويتم استخدامها بكفاءة وحكمة.
الآراء والآراء الواردة في هذا المقال هي آراء ووجهات نظر المؤلف ولا تعكس بالضرورة آراء وآراء مجلة الكهروضوئية.
هذا المحتوى محمي بموجب حقوق الطبع والنشر ولا يجوز إعادة استخدامه. إذا كنت ترغب في التعاون معنا وترغب في إعادة استخدام بعض المحتوى الخاص بنا، فيرجى الاتصال بـ: Editors@pv-magazine.com.
مصدر من مجلة الكهروضوئية
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات المذكورة أعلاه بواسطة pv-magazine.com بشكل مستقل عن Chovm.com. لا تقدم Chovm.com أي تعهدات أو ضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات. ينكر موقع Chovm.com صراحةً أي مسؤولية عن الانتهاكات المتعلقة بحقوق الطبع والنشر للمحتوى.
