จะเกิดอะไรขึ้นกับแผงโซลาร์เซลล์ PV หลังจากอายุการใช้งานที่คาดไว้ 25 ปี? ในปัจจุบัน แผงโซลาร์เซลล์ PV บนหลังคาและในระดับสาธารณูปโภคถูกนำไปใช้งานทั่วโลกแล้วประมาณ 2 TW และมีการปลดระวางจำนวนมากก่อนจะเปิดใช้งานเป็นเวลา 15 ปี ทำให้จำนวนแผงโซลาร์เซลล์ที่ถูกทิ้งจึงเพิ่มมากขึ้นทุกปี เนื่องจากแผงโซลาร์เซลล์มีราคาถูกลงทุกวัน และประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ก็ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในระดับสาธารณูปโภคหลายแห่งจึงเริ่มผลิตไฟฟ้าใหม่แม้ว่าจะยังไม่ถึงอายุการใช้งานที่คาดไว้ 25 ปีก็ตาม แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้จำนวนมากยังคงทำงานได้ดี จะสามารถนำไปใช้งานใหม่เพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้อีกไม่กี่ปีหรือไม่?
ระบบ PV ที่สร้างขึ้นด้วยแผงโซลาร์เซลล์ที่นำกลับมาใช้ใหม่
ภาพ: Ricardo Ruther/ISES
สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) คาดการณ์ในปี 2020 ว่ากำลังการผลิตติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ทั่วโลกจะเกิน 1 TWp ภายในปี 2025 (PVPS TASK, 2020) อย่างไรก็ตาม ก่อนสิ้นปี 2024 ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็นมากกว่า 2 TW การคาดการณ์การผลิตพลังงานล่าสุดระบุว่าจำเป็นต้องเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยมีเป้าหมายที่ 75 TW ของกำลังการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ทั่วโลกภายในปี 2050 เพื่อจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกให้ไม่เกิน 1.5 องศาเซลเซียสและบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าโซลาร์เซลล์ (ร่วมกับพลังงานลมบนบกขนาดใหญ่) เป็นเทคโนโลยีการแปลงพลังงานที่ยั่งยืนที่สุดและมีต้นทุนต่ำที่สุด การติดตั้งโซลาร์เซลล์ทั่วโลกจะต้องขยายตัวเพิ่มขึ้นประมาณ 40 เท่าจากปัจจุบันจึงจะลดการปล่อยคาร์บอนได้ทั้งหมด ซึ่งจะดำเนินการได้สำเร็จในปี 2042 หากอัตราการเติบโตในปัจจุบันที่ 20% ต่อปียังคงดำเนินต่อไป
การเติบโตของการผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ในระดับโลกจะส่งผลให้เกิดขยะจำนวนมากจากแผงโซลาร์เซลล์ในอนาคต ในทางกลับกัน แผงโซลาร์เซลล์สามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ แผงโซลาร์เซลล์ 0.9 กิโลกรัมจะผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 900 เมกะวัตต์ชั่วโมงตลอดอายุการใช้งาน ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาถ่านหินได้ประมาณ 900 กิโลกรัม ซึ่งคิดเป็นอัตราส่วน 1:25 การคำนวณนี้ถือว่ามวลของแผงโซลาร์เซลล์ในอนาคตคือ 16 วัตต์/กิโลกรัม (ไม่รวมโครง) ปัจจัยความจุ 25% และอายุการใช้งานของแผงโซลาร์เซลล์คือ XNUMX ปี
หากเราถือว่าผู้คน 10 ล้านคนต้องการแผงโซลาร์เซลล์ 100 TW (แผงละ 10 กิโลวัตต์) เพื่อการลดคาร์บอนทั่วโลก แผงโซลาร์เซลล์ 400 W ต่อ 16 คนจะหมดอายุใช้งานทุกปี ซึ่งเท่ากับขยะแผงโซลาร์เซลล์ 11 กิโลกรัมต่อคนต่อปี ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแก้ว มีพลาสติก ซิลิกอน และโลหะในปริมาณเล็กน้อย ขยะแก้วในสหรัฐฯ ในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 32 ล้านตันหรือ 50 กิโลกรัมต่อคน ดังนั้น แผงโซลาร์เซลล์จึงเพิ่มขยะที่มีอยู่ 900% ในขณะที่หลีกเลี่ยงการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีมวลมากกว่า 16 เท่า ขยะแผงโซลาร์เซลล์ในอนาคตที่ 2 กิโลกรัมต่อคนต่อปีเป็นเพียง 800% ของขยะมูลฝอย XNUMX กิโลกรัมต่อคนต่อปีในสหรัฐอเมริกา
โดยสรุปแล้ว ขยะจากแผงโซลาร์เซลล์ถือเป็นปัญหาเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม มีทางเลือกอื่นนอกจากการส่งแผงโซลาร์เซลล์ไปฝังกลบหรือไม่ หลังจากเลิกใช้งานแล้ว แผงโซลาร์เซลล์ยังมีศักยภาพในการผลิตพลังงานที่มีประโยชน์หรือไม่ มีการศึกษาวิจัยที่เสนอให้มีวงจรชีวิตแบบวงจรสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ ประสิทธิภาพการสูญเสียของแผงโซลาร์เซลล์อาจอยู่ระหว่าง 0.4% ถึง 5% ต่อปี ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและวัสดุที่ใช้
เทคโนโลยีการผลิตที่มุ่งหวังจะเพิ่มพลังงานให้กับโมดูล PV กำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว แผงโซลาร์เซลล์มีขนาดเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพของเซลล์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ระหว่างปี 1980 ถึง 2020 อัตราส่วนน้ำหนักต่อพลังงานของโมดูล PV ลดลง 76% ซึ่งหมายความว่าสามารถติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ใหม่บนโครงสร้างรองรับหรือตัวติดตามที่มีอยู่เพื่อผลิตพลังงานได้มากขึ้น
ปัจจุบัน เทคโนโลยีที่โดดเด่นในตลาดโลกคือซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่มีกำลังไฟฟ้าของโมดูลประมาณ 550 วัตต์ถึง 750 วัตต์ เมื่อเทียบกับ 350 วัตต์ในปี 2019 น้อยกว่า 200 วัตต์ในปี 2010 และต่ำกว่า 100 วัตต์ก่อนปี 2000 โมดูล PV จำนวนมากถูกทิ้ง และขาดความชัดเจนเกี่ยวกับความเป็นไปได้ทางเทคนิค เศรษฐกิจ และสังคมของการนำกลับมาใช้ใหม่ในชีวิตที่สองแทนที่จะนำไปรีไซเคิลโดยตรง นอกจากนี้ ยังขาดนโยบาย มาตรฐาน และระเบียบวิธีในการแนะนำว่าอุปกรณ์สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ (ชีวิตที่สอง) หรือควรนำไปรีไซเคิล กฎหมาย เช่น คำสั่ง WEEE ในยุโรป ถือเป็นความท้าทายสำหรับตลาดการนำกลับมาใช้ใหม่
เศรษฐกิจหมุนเวียน: การใช้ซ้ำและการรีไซเคิล
PV CYCLE เป็นองค์กรไม่แสวงหากำไรที่ก่อตั้งโดยสมาชิกโดยก่อตั้งขึ้นในปี 2007 โดยอุตสาหกรรม PV เพื่อจัดการอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์หลากหลายประเภท รวมถึงโมดูล PV แบตเตอรี่ บรรจุภัณฑ์ และขยะอุตสาหกรรม PV CYCLE ให้บริการจัดการขยะและปฏิบัติตามกฎหมายสำหรับบริษัทและผู้ถือขยะ และมีตัวแทนทั่วโลก หนึ่งในสมาชิกดังกล่าวในบราซิลเติบโตขึ้น 160 เท่าในช่วงสี่ปีที่ผ่านมา โดยแปรรูป 13 ตัน (โมดูล PV 430 โมดูล = 0.2 เมกะวัตต์) ในปี 2020 ซึ่งเป็นช่วงที่บริษัทเริ่มรวบรวมโมดูล PV ที่ถูกทิ้ง จนถึงตอนนี้มี 2800 ตัน (มากกว่า 91 โมดูล PV = 45 เมกะวัตต์) ในปี 2024 การเติบโตนี้คาดว่าจะสูงถึง 4500 ตัน = 75 เมกะวัตต์ภายในสิ้นปี 2024 โดยเกือบ 80% ของโมดูลเหล่านี้มาจากโรงไฟฟ้า PV ขนาดสาธารณูปโภค แผงโซลาร์เซลล์ที่ถูกทิ้งประมาณ 10% มาจากผู้จัดจำหน่าย (ใหม่เอี่ยม เสียหายระหว่างการขนส่งและการจัดการ) และอีก 10% ที่เหลือมาจากผู้รวมระบบรายย่อย ปัจจุบัน SunR กำลังขยายธุรกิจไปทั่วทั้งละตินอเมริกา โดยมุ่งเป้าไปที่โรงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ที่เริ่มดำเนินการเมื่อไม่ถึง 10 ปีที่แล้ว
ในปี 1999 Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) ได้เปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลบนเกาะบริวารขนาดเล็ก (เกาะ Ratones Grande) นอกเกาะหลัก Florianopolis ของบราซิล เป็นระบบ PV นอกสายส่งไฟฟ้า 5 กิโลวัตต์ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง โมดูล PV ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ที่มีประสิทธิภาพ 10% ทำงานอย่างต่อเนื่องจนถึงปี 2022 เมื่อมีการตัดสินใจเปลี่ยนด้วยโมดูลใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสองเท่าเพื่อเพิ่มกำลังการผลิตเป็นสองเท่าในพื้นที่เดียวกันในสถานที่ที่มีพื้นที่จำกัด หลังจากดำเนินการในสภาพแวดล้อมนอกชายฝั่งนี้มานานกว่า 20 ปี โมดูล PV 76 ส่วนใหญ่ยังคงมีเอาต์พุตประมาณ 80% ของค่าพิกัดป้ายชื่อเดิม และแทนที่จะถูกทิ้ง/รีไซเคิล โมดูลเหล่านี้จะถูกติดตั้งใหม่ที่ห้องปฏิบัติการวิจัยพลังงานแสงอาทิตย์ของ UFSC และได้รับการตรวจสอบในโครงการนำโมดูล PV กลับมาใช้ใหม่ โปรแกรมบ้านพักสังคมในบราซิลและที่อื่นๆ สามารถได้รับประโยชน์จากโมดูล PV นอกสายส่งไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่ำมาก โดยต้องรับประกันประสิทธิภาพและความปลอดภัยได้หลังจากที่การรับประกันของผู้ผลิตสิ้นสุดลง แม้ว่าจะยังไม่ได้เป็นแนวทางปฏิบัติทั่วไป แต่ก็มีกลุ่มวิจัยและบริษัทหลายแห่งในยุโรป สหรัฐอเมริกา และออสเตรเลีย ที่กำลังพัฒนากิจกรรมการนำกลับมาใช้ใหม่และการใช้ชีวิตครั้งที่สอง
เศรษฐกิจหมุนเวียนของโมดูล PV อาจรวมถึงการใช้ซ้ำและอายุการใช้งานครั้งที่สองก่อนการรีไซเคิลขั้นสุดท้ายเพื่อกู้คืนวัสดุสำหรับการผลิตโมดูล PV ใหม่ อย่างไรก็ตาม ด้วยโมดูล PV ที่ทันสมัยพร้อมการรับประกัน 25-30 ปีที่ต่ำกว่า 0.10 ดอลลาร์/วัตต์ เช่นในปัจจุบัน เศรษฐศาสตร์ของโมดูล PV อายุการใช้งานครั้งที่สองจึงถือเป็นการเดิมพันที่ยาก
ผู้เขียน: ศาสตราจารย์ ริคาร์โด้ รูเธอร์ (UFSC) ศาสตราจารย์แอนดรูว์ เบลเกอร์ส /ANU
แอนดรูว์ เบลเกอร์ส@anu.edu.au
rruther@gmail.com
ISES หรือ International Solar Energy Society เป็นองค์กรพัฒนาเอกชนที่ได้รับการรับรองจากสหประชาชาติ ก่อตั้งขึ้นในปีพ.ศ. 1954 โดยมุ่งทำงานเพื่อให้โลกมีพลังงานหมุนเวียน 100% สำหรับทุกคน โดยใช้อย่างมีประสิทธิภาพและชาญฉลาด
ความคิดเห็นและความคิดเห็นที่แสดงในบทความนี้เป็นความเห็นของผู้เขียนเอง และไม่จำเป็นต้องสะท้อนถึงความคิดเห็นที่ถือโดย นิตยสาร pv.
เนื้อหานี้ได้รับการคุ้มครองลิขสิทธิ์และไม่อาจนำไปใช้ซ้ำได้ หากคุณต้องการร่วมมือกับเราและต้องการนำเนื้อหาบางส่วนของเราไปใช้ซ้ำ โปรดติดต่อ: editors@pv-magazine.com
ที่มาจาก นิตยสาร pv
ข้อสงวนสิทธิ์: ข้อมูลที่ระบุไว้ข้างต้นจัดทำโดย pv-magazine.com โดยเป็นอิสระจาก Chovm.com Chovm.com ไม่รับรองหรือรับประกันคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผู้ขายและผลิตภัณฑ์ Chovm.com ขอปฏิเสธความรับผิดชอบใดๆ ต่อการละเมิดลิขสิทธิ์ของเนื้อหา
