Recyklace fotovoltaických panelů

Věděli jste že:

Do července loňského roku bylo podle dat získaných Ministerstvem průmyslu a obchodu od Českého sdružení regulovaných elektroenergetických společností (ČSRES) zapojeno v České republice více než 130 000 fotovoltaických elektráren. ¹

První fotovoltaická elektrárna v Čechách byla postavena v Dukovanech v roce 1998, ale největší rozkvět začal až kolem roku 2008, díky možnosti levných dovozů z Číny.² Největší distribuční společností je skupina ČEZ, která má v Česku pod správou navíc i jedny z největších solárních komplexů. Jsou to například elektrárny Ralsko Ra 1, FVE Ševětín a FVE Vranovská Ves, uvedené do provozu v roce 2010, kdy skončil boom velkoplošných solárních elektráren kvůli novele zákona. Následovaly už spíše střešní instalace, které nyní opět zažívají rozkvět kvůli energetické krizi.³

Možná jste si všimli, že se často zaměňuje termín solární a fotovoltaický panel. Pro upřesnění, termín solární se používá pro technologie a systémy, které využívají energii získanou ze slunce. Může to tak zahrnovat jak fotovoltaické systémy, které přeměňují sluneční světlo na elektrickou energii, tak solární tepelné systémy, které využívají sluneční energii k ohřevu vody nebo pro vytápění. V souvislosti s přímou výrobou elektrické energie by se měl využívat výraz fotovoltaický panel, protože termín solární v principu odkazuje na oba typy technologií a může být matoucí.

Vyřazené fotovoltaické panely – odpad nebo zdroj?

V průměru se životnost fotovoltaických panelů podle dodavatelů pohybuje mezi 25-30 lety. Neznamená to, že po těch cca 30 letech už budou panely zcela nefunkční, ale spíše se sníží výkonnost, kterou obchod u těchto výrobků garantuje.⁴ Podle předpovědí Mezinárodní agentury pro obnovitelné zdroje se tak na trhu má brzy začít objevovat větší množství vysloužilých panelů než doposud. Do roku 2050 jsou odhady až 78 milionů tun odpadu, z čehož největší objem bude tvořit sklo.⁵

Nabízí se tak otázka, co pak s nimi? Jaký je závěr životního cyklu fotovoltaických panelů?

Fotovoltaika se řadí k udržitelnému řešení energetiky. Aby tato technologie ovšem mohla bez námitek používat „zelenou nálepku“ a dávala tak smysl celé snaze o zajištění udržitelného zdroje energie, je potřeba vyřešit i poslední fázi životního cyklu všech součástí, ideálně tak, aby byla splněna hierarchie nakládání s odpady, která je nyní ukotvená i v odpadovém zákoně (Zákon č. 541/2020 Sb.).⁶ Ačkoliv je fotovoltaická elektrárna tvořena více komponenty, v tomto příspěvku se zaměříme pouze na panely.

Hierarchie odpadů a fotovoltaické panely:

Předcházení vzniku odpadu je asi nejnáročnější cíl. Navíc u produktů, kde časem zaručeně klesne výkonnost, případně přestanou fungovat úplně, je toto řešení zatím spíše utopické a muselo by se vymyslet už ve fázi designu. Zatím si nejsme vědomi toho, že by něco takového už na trhu existovalo. Pokud o nějakém takovém projektu nebo designu víte, budeme rádi za sdílení!

Je teoreticky možné si odkoupit méně výkonné panely na sekundárním trhu a prodloužit tak jejich životnost i za cenu horších výsledků. Na portálech internetových bazarů lze od soukromníků najít pár kusů panelů i za cenu 200 Kč – 700Kč za kus, případně na online odpadovém tržišti Cyrkl lze najít i 60 000ks panelů z vyřazeného solárního komplexu (3EUR za kus při odběru 10 000ks)⁷. Kvalita ani bezpečnost produktu už ovšem nejsou garantované původními výrobci a je potřeba si produkt a podmínky prodeje řádně ověřit.

Opětovné využití vysloužilých panelů pro jiné účely je spíše kreativní úkol a záleží to vždy na vynalézavosti majitelů. V různých online poradnách už kolují tipy, jak downcyclovat či upcyclovat fotovoltaický panel, který svou výkonností už není pro využití na nemovitosti dostatečný, ale může ještě stačit například jako zdroj energie pro méně náročné projekty. Od zakomponování do nábytku až po využití v kurníku pro slepice, nápadům se meze prostě nekladou. Pokud znáte pěkné příklady z praxe, budeme rádi za sdílení a inspiraci!

Skládkování panelů, které v sobě obsahují cenné i recyklovatelné materiály jde nejen proti logice udržitelné energetiky, ale výrobci jsou navíc vázáni zákonem k tomu, aby byly splněny standardy recyklace a panely nebyly zátěží pro životní prostředí. Podle směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/19/EU o odpadních elektrických a elektronických zařízeních (OEEZ) by měly členské státy přijmout vhodná opatření k minimalizaci odstraňování OEEZ ve formě netříděného komunálního odpadu, k zajištění řádného zpracování všech sebraných OEEZ a k dosažení vysoké úrovně tříděného sběru OEEZ. Patří mezi ně i fotovoltaické panely, u kterých se tak při zpracování vyžaduje zajistit 70 % recyklace a 80 % využití.⁸

A jak jsme na tom s recyklací?

K tomu první potřebujeme vědět z jakých materiálů se takový panel skládá. Na trhu je, jak už bylo zmíněno více variant, ale v České republice se k nejčastěji využívaným panelům řadí monokrystalické a polykrystalické panely. Pro oba tyto typy se k výrobě používají krystaly křemíku, extrahované z křemenného písku. Nejvíce je v panelech obsažené sklo, dále pak hliník, ze kterého je tvořený rám, plasty (EVA a Tedlar) a vzácné kovy (stříbro, železo, cín, měď, indium, galium).⁹

Možná jste za poslední roky zaznamenali více odlišných zpráv týkajících se tématu recyklace fotovoltaických panelů. Z jedné strany se hlásá, že se svět utopí v odpadech z vyřazených panelů, protože recyklace je příliš komplikovaná, nejsme na to množství dostatečně připraveni, je neekonomická, případně i nebezpečná z důvodu obsahu toxických látek. Na druhé straně je zase slyšet, že je to zajímavá příležitost, protože recyklovat panely lze, technologie již existují a nové se stále vyvíjí a lze to vymyslet i tak, aby to bylo zajímavé i ekonomicky. Jedno je každopádně jasné. Téma recyklace fotovoltaických panelů není černo-bílé a bude záležet na kontextu. Pojďme se na to tedy podívat blíže.

První překážkou pro recyklaci je paradoxně to, že na trhu ještě stále není dostatečné množství odpadu z panelů, aby bylo možné v praxi otestovat různé typy recyklací v plném nasazení a v dlouhodobějším měřítku. První recyklační linky se v Evropě teprve rozjíždí a v České republice se teprve testují.

První evropská recyklační linka fotovoltaických panelů byla otevřena v roce 2018 ve Francii, společností Veolia. Podle jejich prohlášení jsou schopni panely recyklovat z 95%.¹⁰ Recyklační linka startupu Rosi v Grenoblu hlásá i 99% recyklovatelnost a zaměřuje se jak na recyklaci panelu, tak i na recyklaci odpadního kalu s vysokým obsahem křemíku vzniklého při výrobním procesu. Podle jejich zpráv lze jejich metodou z odpadních materiálů separovat v dostatečné čistotě i cenné kovy, nejen typické sklo a hliník a celý jejich proces by tak měl být finančně mnohem zajímavější.¹¹ V Drážďanech zase firma Flaxres sází na technologii delaminace pomocí krátkých, silných pulzů. Specializují se i na recyklaci tzv tenkovrstvých neboli amorfních fotovoltaických panelů, které nejsou na trhu tak časté a obsahují i nebezpečné látky.¹²

Nebezpečné látky ve fotovoltaických panelech jsou dalším zajímavým bodem debat okolo recyklace. Při výrobě panelů se totiž používaly a používají různé materiály, které mohou být toxické nebo nebezpečné. Např tellurid kademnatý (CdTe), který se používá u některých typů tenkovrstvých panelů. U jiných se může vyskytovat i olovo (Pb), případně Gallium Arsenid (GaAs). Podle společnosti REsolar s.r.o. je proto pro recyklaci důležité vědět, o jaký typ panelu se jedná, aby se v takových případech dodržovaly přísnější bezpečnostní postupy. Pěkným příkladem z praxe, jak by to mohlo fungovat, je americká společnost First Solar a jejich panely s obsahem telluridu kademnatého, pro které celosvětově garantují zpětný odběr.

Čistota skla je další z důležitých témat recyklace fotovoltaických panelů. Krycí sklo fotovoltaických panelů často obsahuje prvky, kterými se vylepšuje například propustnost světla či odolnost proti povětrnostním vlivům. Podle informací společnosti REsolar byl u starších typů nejčastěji využíván bor (B) nebo fosfor (P), u novějších se používá spíše Galium (Ga), které zlepšuje vodivost a účinnost přeměny slunečního záření na elektrickou energii. To pak ovšem může z důvodu vyšší teploty tavení znamenat náročnější hledání možností využití skla při recyklaci. Zajímavá zpráva k přečtení je i od Evropské aliance pro solární fotovoltaický průmysl. Ta tvrdí, že se na evropském trhu nejčastěji využívá tabulové sklo, které větší problém v recyklaci nedělá, horší to je ale s dovozem z mimo-evropských trhů, kde se může ve skle objevit antimon. Ten už pak pro recyklaci problém vytváří, protože může negativně ovlivnit kvalitu a čistotu sekundárního materiálu. Navíc se jedná o nebezpečnou látku.¹³

Různé typy panelů na trhu tedy znamenají pro recyklátory problém. V recyklačním businessu je velmi důležitá čistota výstupního materiálu, aby bylo možné tento recyklát znovu poslat do oběhu. Nevhodné složení vstupních odpadních materiálů může negativně ovlivnit výsledný produkt a obsah nebezpečných látek může navíc ohrozit i pracovníky recyklačního střediska. Co je konkrétně schované v odpadech za materiál se bez jasného označení od výrobce náročně zjišťuje a recyklátoři pak nemusí být ochotní takový vstupní materiál bez předchozího otestování vzorků přijmout. Konkurenční trh a neustálá snaha o menší, lehčí, designovější, zajímavější, výkonnější, levnější a obecně prostě „lepší“ produkty pak v závěru může znamenat náročnější proces při řešení konce životního cyklu. Myslet na závěr životního cyklu jakéhokoliv výrobku už ve fázi designu a informování koncového uživatele o tom, jak s ním správně naložit tak, aby se všechny použité materiály co nejdéle udržely v oběhu, by v ideálním světě mělo být naprostou samozřejmostí. Byla by tato „omezení“ překážkou inovací? To je opět téma debat a různých úhlů pohledu zainteresovaných stran. Pro někoho to bude v businessu překážka a další náklad, pro někoho zase nová obchodní příležitost.

Jak se recyklují fotovoltaické panely v České republice?

V České republice jsou vysloužilé panely (zatím se jedná o minimální množství odpadu z poškozených či vadných kusů) podle společnosti REsolar především mechanicky zpracovávané a některé typy panelů se musí vozit k recyklaci do zahraničí.¹⁴ Testují se ovšem nové recyklační linky a některé se brzy spustí do provozu. Před spuštěním provozu budou ovšem recyklační linky ze zákona muset ještě získat různé certifikace a povolení k recyklační činnosti. Ty mají jen někteří.

Stručněji řečeno, zatím se panely v České republice nerecyklují, jsme ve fázi výzkumu, příprav a hledání optimálního řešení pro náš trh jak z udržitelného, tak z ekonomického hlediska. Prozatím se tak prakticky řeší pouze zpětné získávání skla a hliníku, kterého je v panelech největší zastoupení. Přestože technologie na zpětné získávání ostatních materiálů existují, tak pro ně na našem trhu zatím není odbyt. Například zpětné získání křemíku je sice technologicky možné i ve velmi čisté podobě, ale vzhledem k tomu, že recyklovaný křemík nemůže 100 % zaručit takovou výkonnost, kterou získáváme od primární suroviny, tak o tento materiál zájem na trhu není. Pro podporu recyklace ostatních materiálů by tak bylo potřeba první zajistit na trhu i pro tyto „koncovky“ poptávku, případně vymyslet v rámci infrastruktury solárních elektráren nějaké pěkné closed-loop projekty. Pokud o nějakých pěkných projektech ze světa už víte, neváhejte sdílet! Za zmínku zde stojí německá společnost Reiling nebo společnost Circular Silicons, které testují recyklaci materiálů i ze sendviče fotovoltaických panelů.

Abychom se vrátili zpátky do Čech, společnost Dekonta IC je jedna z prvních v České republice, která testuje recyklační linku na fotovoltaické panely v Kralupech nad Vltavou. Prototyp linky bude provádět mechanicko-fyzikální recyklaci panelů, pomocí níž se vytřídí druhotné suroviny drcením, rozemletím, rozebráním a separací. Zvlášť se tak získá převážně sklo, nejobsažnější materiál, jehož čistota je, jak už bylo zmíněno důležitým kritériem úspěšné recyklace. Dekonta v rámci tohoto výzkumného projektu testuje technologii na co nejpřesnější separaci skla. Dalšími materiály, které na této recyklační lince testují pro zpětně získávání a další použití jsou hliník, elektroodpad i vzácné kovy. Video reportáž o celém procesu můžete zhlédnout zde.

Další společností, kterou bude zajímavé v tomto tématu sledovat je Technoworld, která podle informací získala recyklační technologii od firmy Aquatest. Technoworld spadá pod známější Asekol, která je i autorizovanou společností pro sběr fotovoltaických panelů. Zajímavou novinkou je zde technologie, které se říká „horký nůž“. Video o tom, jak tato technologie funguje si můžete pustit zde. Technologie do České republiky přijela z Japonska a podle informací by měla být na světovém trhu celkem unikátní. Tento horký nůž funguje tak, že velmi precizně a čistě odřízne krycí sklo a zanechá neporušený sendvič článku. Umožní tím velmi čistou separaci, která zase umožní snazší recyklaci. Aby byla separace úspěšná je potřeba využívat stejné panely nebo alespoň panely s podobnými parametry, aby se materiály na panelech kvůli špatné tloušťce nástavce jednoduše neponičily. Z toho tedy vyplývá, že pro tuto recyklační linku bude mnohem zajímavější odebírat materiál od velkých solárních elektráren, kde bude zajištěn dostatek stejného vstupního materiálu se stejnými parametry, a ne různé panely od jednotlivců ze sběrných dvorů.

V České republice budeme každopádně umět zpětně získávat sklo a hliník. Splníme tím zaručeně alespoň legislativní povinnost. Co se týče ostatních materiálů, a hlavně těch vzácných, to bude ještě chvilku zřejmě otazník. Smysluplnosti z dlouhodobého hlediska ve znovuzískávání vzácných kovů z odpadů už napovídá samotné slovo „vzácné“. Dostupnost nebo cena některých surovin je totiž velmi ovlivnitelná současnou situací na trhu a politickým děním. Vyhazování těchto materiálů na skládku je zbytečné plýtvání, nemluvě o ekologické zátěži.

Přestože technologií na znovuzískávání všech těchto různých materiálů najdeme na trhu už více, hlavní otázkou stejně bude, kdo si pak koupí tento recyklát. Bude po něm dostatečná poptávka, aby to dávalo celé finančně smysl? Recyklační střediska jsou přeci jen soukromé podniky, které se musí nějak uživit. A co se stane s produkty, které tento recyklát zakomponují do svého složení na konci jejich životního cyklu? Půjdou znovu snadno recyklovat nebo budeme muset za dalších cca 30 let vymýšlet další technologie na recyklaci recyklátů?

Zajímavé výzkumy v oblasti recyklace FVE panelů:

1) Využití odpadního skla z panelů v betonu¹⁵:
a. https://www.mdpi.com/1996-1944/14/21/6655
b. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X2400032X
c. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34443001/
d. https://www.researchgate.net/publication/363770004_Alkali-silica_Reaction_Elimination_Potential_of_High-Performance_Concrete_Containing_Glass_Powder

2) Simultánní recyklace odpadních panelů a odbourávání perzistentních organických látek pomocí technologie superkritické vody:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749123013337

3) Mikrovlnná pyrolýza pro recyklaci odpadních panelů pro produkci vysoce kvalitních olejů:
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X23008733

4) Recyklace waferu z FVE panelu:
https://www.fch.vut.cz/zpravy-z-fch-f96620/recyklace-solarnich-panelu-zatim-neexistuje-reseni-nabizi-nova-technologie-z-vut-d247675?aid_redir=1#:~:text=%E2%80%9EV%C3%BDrobn%C3%AD%20spole%C4%8Dnosti%20zpravidla%20tvrd%C3%AD%2C%20%C5%BEe,zvan%C3%A1%20wafer%20zataven%C3%A1%20v%20polymeru.

5) Přehled a hodnocení různých metod recyklace:
https://www.researchgate.net/publication/326372301_A_Review_of_Recycling_Processes_for_Photovoltaic_Modules

Praktické informace na závěr – Co mám tedy dělat s vysloužilým panelem?

V České republice jsou panely ze solárních elektráren zařazeny novelou zákona o odpadech mezi zařízení, podléhající povinnosti zpětného odběru a váže se k nim i tzv. recyklační poplatek. Výrobcům nebo dovozcům tak vznikla povinnost registrovat se do kolektivního systému, který se o likvidaci postará. Vztahuje se to i na provozovatele fotovoltaických elektráren. „Kromě zavedení principu takzvané ekomodulace, která umožňuje promítnout do poplatků za jednotlivé výrobky uváděné na trh jejich dopad na životní prostředí, stanoví zákon také povinnost uvádět viditelný recyklační příspěvek na daňových dokladech“. ¹⁶ Recyklační poplatek je tedy už zakomponovaný v ceně produktu.

Sběr panelů v Čechách zajišťují pouze společnosti autorizované u Ministerstva životního prostředí. Patří mezi ně například ASEKOL Solar nebo RETELA. Zpětný odběr pro majitele vysloužilých panelů znamená pouze kontaktování klientského oddělení některé z autorizovaných společností a podle množství kusů buď objednávka odvozu z vybraného místa, nebo osobní odvoz na určené sběrné místo v České republice.

Zkoušejte se prodejců, ať už se jedná o fotovoltaické panely nebo jakýkoliv jiný produkt, ptát, co se s výrobkem stane na konci jeho životnosti a jestli k tomu nenabízí nějaké zajímavé řešení. Zajímalo by nás, jaké dostanete reakce.