Apa yang terjadi pada modul PV surya setelah masa operasinya yang diharapkan mencapai 25 tahun? Dengan sekitar 2 TW PV atap dan skala utilitas yang telah digunakan di seluruh dunia, dan sejumlah besar di antaranya telah dipensiunkan sebelum beroperasi selama 15 tahun, jumlah modul PV yang dibuang terus bertambah setiap tahun. Karena modul PV semakin murah setiap harinya, dan dengan peningkatan efisiensi modul PV yang terus-menerus, banyak pembangkit listrik PV skala utilitas mulai ditenagai kembali bahkan sebelum mencapai masa operasi yang diharapkan mencapai 25 tahun. Banyak dari modul ini masih berkinerja baik. Dapatkah modul-modul ini digunakan untuk masa pakai kedua guna menyediakan listrik tenaga surya selama beberapa tahun lagi?
Sistem PV yang dibangun dengan panel yang digunakan kembali
Gambar: Ricardo Ruther/ISES
Badan Energi Internasional (IEA) memperkirakan pada tahun 2020 bahwa kapasitas terpasang kumulatif global fotovoltaik akan melampaui 1 TWp pada tahun 2025 (PVPS TASK, 2020). Namun, sebelum akhir tahun 2024, angka ini akan berlipat ganda menjadi lebih dari 2 TW. Prakiraan produksi energi terkini menunjukkan bahwa peningkatan besar diperlukan, dengan target 75 TW kapasitas PV global pada tahun 2050 untuk membatasi kenaikan suhu global hingga 1.5 C dan mengurangi dampak perubahan iklim.
Secara luas diakui bahwa fotovoltaik surya (bersama dengan angin darat berskala besar) adalah teknologi konversi energi yang paling berkelanjutan dan berbiaya paling rendah. Penggunaan tenaga surya global harus tumbuh sekitar 40 kali lebih besar dari saat ini untuk sepenuhnya mendekarbonisasi dunia. Ini akan tercapai pada tahun 2042 jika tingkat pertumbuhan saat ini sebesar 20% per tahun terus berlanjut.
Pertumbuhan pembangkitan PV dalam skala global pasti akan menghasilkan sejumlah besar limbah dari modul PV di masa mendatang. Di sisi lain, PV surya menghindari emisi karbon dioksida. Setiap kg panel surya menghasilkan sekitar 0.9 MWh selama masa pakainya, yang memungkinkan penghindaran sekitar 900 kg karbon dioksida dari pembakaran batu bara – rasio 900:1. Perhitungan ini mengasumsikan massa modul PV masa depan sebesar 25 W/kg (tidak termasuk rangka), faktor kapasitas sebesar 16%, dan masa pakai modul selama 25 tahun.
Jika kita berasumsi bahwa 10 miliar orang memerlukan 100 TW PV surya (masing-masing 10 kW) untuk dekarbonisasi global, maka 400 W/orang modul surya akan berhenti beroperasi setiap tahun. Ini berarti 16 kg limbah modul surya per orang per tahun, yang sebagian besar berupa kaca dengan sedikit plastik, silikon, dan logam. Aliran limbah kaca saat ini di AS sekitar 11 juta ton atau 32 kg per orang. Dengan demikian, PV surya menambahkan 50% ke aliran limbah yang ada sambil menghindari emisi karbon dioksida yang 900 kali lebih besar. Limbah modul surya masa depan sebesar 16 kg per orang per tahun hanya 2% dari 800 kg per orang per tahun limbah padat tahunan di AS.
Singkatnya, limbah modul surya merupakan masalah kecil. Namun, apakah ada alternatif selain membuang panel surya ke tempat pembuangan akhir? Setelah tidak digunakan lagi, apakah modul PV masih memiliki kemampuan pembangkitan daya yang berguna? Ada penelitian yang sedang dilakukan yang mengusulkan siklus hidup modul surya yang melingkar. Kehilangan efisiensi dalam modul fotovoltaik dapat berkisar antara 0.4% hingga 5% per tahun, tergantung pada iklim dan bahan yang digunakan.
Teknologi manufaktur yang bertujuan untuk meningkatkan daya modul PV berkembang pesat. Ukuran panel semakin besar dan efisiensi sel juga meningkat. Antara tahun 1980 dan 2020, rasio berat terhadap daya modul PV telah berkurang hingga 76%. Ini berarti panel baru dapat dipasang pada struktur pendukung atau pelacak yang sudah ada untuk menghasilkan daya yang jauh lebih besar.
Saat ini, teknologi yang dominan di pasar global adalah silikon kristal tunggal dengan daya modul sekitar 550 W hingga 750 W, dibandingkan dengan 350 W pada tahun 2019, kurang dari 200 W pada tahun 2010, dan di bawah 100 W sebelum tahun 2000. Sejumlah besar modul PV dibuang, dan tidak ada kejelasan mengenai kelayakan teknis, ekonomi, dan sosial untuk menggunakannya kembali dalam masa pakai kedua alih-alih mengarahkannya langsung ke daur ulang. Selain itu, tidak ada kebijakan, standar, dan metodologi yang memandu apakah peralatan dapat digunakan kembali (masa pakai kedua) atau harus didaur ulang. Undang-undang, seperti Petunjuk WEEE di Eropa, menghadirkan tantangan bagi pasar penggunaan kembali.
Ekonomi sirkular: penggunaan kembali dan daur ulang
PV CYCLE adalah organisasi nirlaba berbasis anggota yang didirikan pada tahun 2007 oleh industri PV untuk mengelola berbagai peralatan listrik dan elektronik termasuk modul PV, baterai, kemasan, dan limbah industri. Organisasi ini menawarkan layanan pengelolaan limbah dan kepatuhan hukum bagi perusahaan dan pemegang limbah serta memiliki perwakilan di seluruh dunia. Salah satu anggotanya di Brasil tumbuh 160 kali lipat dalam empat tahun terakhir, memproses 13 ton (430 modul PV = 0.2 MW) pada tahun 2020 ketika perusahaan mulai mengumpulkan modul PV yang dibuang, menjadi 2800 ton (lebih dari 91 ribu modul PV = 45 MW) sejauh ini pada tahun 2024. Pertumbuhan ini diproyeksikan mencapai 4500 ton = 75 MW pada akhir tahun 2024; hampir 80% dari modul ini berasal dari pembangkit listrik PV skala utilitas. Sekitar 10% modul PV yang dibuang berasal dari distributor (baru, rusak selama pengangkutan dan penanganan), dan 10% sisanya berasal dari integrator sistem yang lebih kecil. SunR kini berekspansi ke seluruh Amerika Latin, juga menargetkan pembangkit listrik PV skala besar yang mulai beroperasi kurang dari 10 tahun lalu.
Pada tahun 1999, Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) mengganti generator diesel di pulau satelit kecil (pulau Ratones Grande) di lepas pulau utama Florianopolis, Brasil, dengan sistem PV off-grid 5 kW yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Modul PV silikon polikristalin yang 10% efisien beroperasi terus menerus hingga tahun 2022, ketika diputuskan untuk menggantinya dengan modul baru yang lebih dari dua kali lebih efisien untuk menggandakan kapasitas terpasang di area yang sama di lokasi yang terbatas ruang tersebut. Setelah lebih dari 20 tahun beroperasi di lingkungan lepas pantai ini, sebagian besar dari 76 modul PV masih memiliki output sekitar 80% dari peringkat pelat nama asli dan, alih-alih dibuang/didaur ulang, modul tersebut dipasang kembali di laboratorium penelitian energi surya UFSC dan sedang dipantau dalam proyek penggunaan kembali modul PV masa pakai kedua. Program perumahan sosial di Brasil dan di tempat lain dapat memperoleh manfaat dari modul PV masa pakai kedua yang sangat murah, asalkan kinerja dan keamanannya dapat dijamin setelah garansi pabrik tidak berlaku lagi. Meskipun belum menjadi praktik umum, ada beberapa kelompok penelitian dan perusahaan di Eropa, AS, dan Australia, yang mana aktivitas penggunaan ulang dan masa pakai kedua sedang dikembangkan.
Ekonomi sirkular modul PV dapat mencakup penggunaan ulang dan masa pakai kedua, sebelum daur ulang akhir untuk memulihkan material guna memproduksi modul PV baru. Namun, dengan modul PV canggih dengan garansi 25-30 tahun di bawah $0.10/W, seperti yang kita miliki saat ini, ekonomi modul PV masa pakai kedua merupakan taruhan yang sulit.
Penulis: Prof. Ricardo Rüther (UFSC), Prof. Andrew Blakers/ANU
Andrew.blakers@anu.edu.au
alamat email rruther@gmail.com
ISES, International Solar Energy Society adalah LSM dengan keanggotaan terakreditasi PBB yang didirikan pada tahun 1954 yang berupaya mewujudkan dunia dengan 100% energi terbarukan untuk semua, digunakan secara efisien dan bijaksana.
Pandangan dan opini yang diungkapkan dalam artikel ini adalah milik penulis, dan tidak mencerminkan apa yang dianut oleh majalah pv.
Konten ini dilindungi oleh hak cipta dan tidak boleh digunakan kembali. Jika Anda ingin bekerja sama dengan kami dan ingin menggunakan kembali sebagian konten kami, silakan hubungi: editors@pv-magazine.com.
Sumber dari majalah pv
Penafian: Informasi yang diuraikan di atas disediakan oleh pv-magazine.com secara independen dari Chovm.com. Chovm.com tidak membuat pernyataan dan jaminan mengenai kualitas dan keandalan penjual dan produk. Chovm.com secara tegas melepaskan tanggung jawab apa pun atas pelanggaran yang berkaitan dengan hak cipta konten.
