بازیافت پنل‌های خورشیدی راهکاری برای مدیریت زباله‌های تکنولوژیک

بازیافت پنل‌های خورشیدی که با تولید برق بدون آلایندگی، نقش مهمی در کاهش گازهای گلخانه‌ای و آلودگی هوا دارند یکی از مسائل مهم زیست‌محیطی است. پایان عمر مفید پنل‌های خورشیدی مسئله‌ای چالش‌برانگیز است.

پس از حدود 25 تا 30 سال، این پنل‌ها به پسماند الکترونیکی تبدیل می‌شوند که اگر مدیریت صحیحی روی این موضوع وجود نداشته باشد آسیب‌هایی در پی خواهد داشت.

در این مطلب از مجله انرژی مهرسان  از بازیافت پنل‌های خورشید و جوانب مختلف آن خواهیم گفت.

عمر مفید پنل‌های خورشیدی چقدر است؟

پنل‌های خورشیدی معمولاً بین ۲۵ تا ۳۰ سال عمر مفید دارند. کیفیت ساخت، اقلیم و آب‌وهوای محل پروژه‌های خورشیدی، شیوه نگهداری و فناوری ساخت در عمر این پنل‌ها مؤثرند. پس از پایان عمر مفید، پنل‌ها با افت عملکرد و کاهش راندمان مواجه می‌شوند و در بسیاری از موارد جایگزینی آنها از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر است.

  تولید با کیفیت و نصب در زاویه مناسب، استفاده از پایه‌های مقاوم و عایق‌کاری درست کانکتورها مانع نفوذ آب، گردوغبار و در نتیجه آسیب‌ به پنل‌های خورشیدی می‌شود. در نهایت، با نگهداری منظم مانند تمیز کردن سطح پنل‌ها، بررسی اتصالات و پایش عملکرد سیستم، می‌توان از بروز خرابی‌های زودهنگام جلوگیری کرد و عمر مفید پنل‌ها را به بیش از 25 سال افزایش داد.

نقش شرکت‌های اجراکننده پروژه‌های EPC  در طول عمر پنل‌های خورشیدی چیست؟

برای افزایش عمر مفید پنل‌های خورشیدی، شرکت‌های پروژه‌های EPC  باید از ابتدا در انتخاب مواد اولیه دقت بسیاری داشته باشند؛ مثلاً استفاده از سلول‌های با کیفیت مانند مونوکریستالین، شیشه سکوریت مقاوم در برابر ضربه و تغییرات دما و قاب آلومینیومی ضد خوردگی، پنل‌ها را در برابر عوامل محیطی پایدارتر می‌کند. همچنین لایه‌بندی مناسب و استفاده از مواد ضد رطوبت و اشعه UV نقش مهمی در مرجله اجرای پروژه‌های EPC خورشیدی از فرسایش تدریجی پنل‌ها جلوگیری می‌کند.

چرا بازیافت پنل های خورشیدی پیچیده است؟

با توجه به رشد نصب نیروگاه‌های خورشیدی از دهه ۲۰۱۰، اکنون حجم چشم‌گیری از پنل‌های پایان‌یافته در حال ورود به چرخه پسماند هستند. طبق تخمین IRENA، تا سال ۲۰۵۰ بیش از ۷۸ میلیون تن زباله پنل خورشیدی در جهان تولید خواهد شد. این آمار نشان‌دهنده یک چالش محیط‌زیستی و صنعتی است؛ در‌عین‌حال فرصتی برای توسعه فناوری‌های بازیافت هم محسوب می‌شود.

بازیافت پنل‌های خورشیدی چگونه انجام می‌شود؟

فرایند بازیافت شامل جداسازی قاب آلومینیومی، شیشه، و استخراج مواد ارزشمند مانند سیلیکون و نقره است و تا 95٪ مواد پنل قابل بازیافت‌اند. توسعه زیرساخت‌های بازیافت و چارچوب‌های قانونی برای مدیریت این بخش، نقش کلیدی در پایداری بیشتر انرژی خورشیدی ایفا می‌کند.

برای درک چگونگی بازیافت، باید ابتدا ترکیب فنی پنل‌ها را شناخت که عبارت‌اند از:

• شیشه (۷۰ تا ۸۰٪ وزن): مقاوم، شفاف و قابل بازیافت
• آلومینیوم: در قاب پنل استفاده می‌شود و به‌راحتی بازیافت‌پذیر است
• سلول‌های سیلیکونی: مونوکریستال یا پلی‌کریستال
• فلزات با ارزش: مثل نقره، مس و قلع
• مواد پلیمری و چسب‌ها: مانند EVA و بک‌شیت، که برای جدا کردن نیاز به حرارت یا حلال‌های شیمیایی دارند.

فرایند بازیافت این ترکیب ناهمگون از فلز، شیشه، پلیمر و نیمه‌هادی‌ها، عملیات چندلایه و نسبتاً پرهزینه‌ای  است که به تجهیزات تخصصی و فناوری پیشرفته نیاز دارد. انواع پنل‌های خورشیدی با توجه به ساختار، مواد تشکیل‌دهنده و فناوری ساخت، فرایند خاص خود را دارند. در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:

پنل‌های خورشیدی سیلیکونی  (Silicon-based PV)

رایج‌ترین پنل‌های موجود در بازار پنل‌های خورشیدی سیلیکونی هستند که دو نوع اصلی مونوکریستالین و پلی‌کریستالین را شامل می‌شوند که با جداسازی فیزیکی؛ یعنی جداکردن قاب آلومینیومی و شیشه محافظ با ابزارهای مکانیکی و حذف لایه‌های چسب (EVA) و بک‌شیت، استخراج فلزات، لیچینگ یا الکترولیز و بازیابی سیلیکون بازیابی می‌شوند.

پنل‌های فیلم نازک  (Thin-Film PV)

پنل‌های فیلم نازک  شامل انواع مختلفی است سیلیکون آمورف هستند. بازیافت این پنل های خورشیدی با روش‌های خردایش کامل پنل، فرایند شیمیایی برای استخراج عناصر نیمه‌رسانا، محلول‌های خاص برای جدا کردن فلزاتی مانند کادمیوم، تلورید، ایندیوم، یا سلناید استفاده می‌شوند. همچنین برای بازیافت این پنل‌ها از رسوب‌دهی و تصفیه فلزا هم استفاده می‌شود.

پنل‌های نسل سوم  (Third Generation)

این دسته از پنل‌های خورشیدی با فناوری‌های نوظهوری مانند سلول‌های حساس به رنگ (Dye-Sensitized Solar Cells)، ارگانیک‌ها و پروفسکایت‌ها تولید می‌شوند. فناوری‌های بازیافت این پنل‌ها هنوز در مراحل توسعه هستند. بسته به نوع ماده فعال، می‌توان از ترکیبی از روش‌های حرارتی، شیمیایی یا حتی بیولوژیکی برای بازیافت این پنل‌ها استفاده کرد، اما هنوز تحقیق و توسعه بیشتر نیاز دارند.

در ادامه به مشکلات و پیچیدگی‌های فرایند بازیافت پنل‌های خورشیدی اشاره می‌کنیم:

جدا‌سازی فیزیکی

نخستین مرحله از فرایند بازیافت پنل های خورشیدی، جدا‌سازی فیزیکی شامل جداسازی قاب آلومینیومی و لایه شیشه‌ای است که گرچه با ابزارهای مکانیکی امکان‌پذیر است، به دلیل چسبندگی بالای اجزای داخلی، به نیروی کار دقیق و زمان‌ زیادی نیاز دارد. در بسیاری از موارد، پنل‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که بادوام باشند و این ویژگی بازیافت را پیچیده‌تر می‌کند.

حذف لایه‌های چسب و پلیمر

در فرایند بازیافت پنل های خورشیدی از طریق حرارت یا استفاده از حلال‌های شیمیایی، لایه EVA و بک‌شیت حذف می‌شوند تا ساختار سلولی در دسترس قرار بگیرد. این لایه‌ها معمولاً به‌صورت حرارتی یا با استفاده از حلال‌های شیمیایی جدا می‌شوند که هر دو روش هزینه‌بر، انرژی‌بر و گاهی آلاینده‌اند.

 فرایند حرارتی به دمای بالا نیاز دارد که مصرف انرژی را افزایش می‌دهد. استفاده از حلال‌های شیمیایی هم خطرات زیست‌محیطی به همراه دارد، مگر اینکه سیستم بازیابی حلال‌ها هم جداگانه پیاده‌سازی شود.

استخراج مواد ارزشمند

در مرحله نهایی فرایند بازیافت پنل های خورشیدی، مواد ارزشمند مانند نقره، مس، و گاهی سیلیکون استخراج می‌شوند. این کار با روش‌های شیمیایی مانند لیچینگ (Leaching) انجام می‌شود. خلوص پایین مواد به‌دست‌آمده و پیچیدگی جداسازی عناصر در این روش معمولاً اقتصادی نیست.

 در خطوط پیشرفته بازیافت می‌توان به نرخ بازیافت بالای ۹۰٪ رسید، اما سرمایه‌گذاری سنگین و نبود زیرساخت مناسب در بسیاری از کشورها، مانع توسعه گسترده این صنعت شده است؛ به همین دلیل، توسعه فناوری‌های ساده‌تر، کم‌هزینه‌تر و پایدارتر برای بازیافت پنل‌ها، یکی از چالش‌های مهم در مدیریت بازیافت پسماندهای انرژی خورشیدی است.

وضعیت ایران در زمینه بازیافت پنل‌های خورشیدی چگونه است؟

با رشد بازار انرژی خورشیدی در ایران، به‌ویژه در مناطق مرکزی و جنوبی کشور، به زیرساختی برای مدیریت پنل‌های پایان‌یافته نیاز است؛ با این حال، هنوز ساختار منظمی برای بازیافت این تجهیزات تعریف نشده است و بسیاری از پنل‌ها ممکن است سرنوشت نامشخصی در انتظارشان باشد.

اینجاست که می‌توان با برنامه‌ریزی هوشمندانه، هم یک چالش زیست‌محیطی را حل کرد و هم به توسعه صنعتی کشور در حوزه فناوری‌های سبز کمک کرد.

چگونه می‌توان مسیر بازیافت پنل‌های خورشیدی را در ایران هموار کرد؟

باتوجه‌به اینکه ظرفیت نصب و بهره‌برداری از انرژی خورشیدی در کشور رو به گسترش است، زمان آن رسیده که نگاه جدی‌تری به مدیریت پایان ‌عمر پنل‌ها داشته باشیم. از پژوهشگران، فعالان صنعتی و نهادهای سیاست‌گذار دعوت می‌کنیم تا با همکاری مشترک، مسیر توسعه فناوری‌های بومی بازیافت پنل‌های خورشیدی در ایران را هموار کنند.

همچنین نبود زیرساخت‌های بازیافت، فرصتی برای سرمایه‌گذاری و نوآوری در ایران است. شرکت‌ها و استارتاپ‌های فعال در حوزه محیط زیست، بازیافت و انرژی‌های نو می‌توانند با ورود به این حوزه، نقشی کلیدی در شکل‌گیری زنجیره‌ای سبز و پایدار ایفا کنند.

علاوه‌براین آغاز مطالعات امکان‌سنجی، پروژه‌های پایلوت و همکاری‌های بین‌بخشی می‌تواند گام نخست در مسیر توسعه این ظرفیت حیاتی باشد.

مهرسان نوین پارس؛ دغدغه‌مند حوزه انرژی‌های پاک و بازیافت پنل‌های خورشیدی

مهرسان نوین پارس به‌عنوان یکی از شرکت‌های فعال در حوزه طراحی و اجرای انواع انرژی‌های پاک ازجمله پروژه‌های EPC  انرژی خورشیدی، با نگاهی کل‌نگر به زنجیره ارزش انرژی، همواره تلاش کرده است تا استانداردهای فنی، زیست‌محیطی و اقتصادی را در پروژه‌های خود لحاظ کند.

ما بر این باوریم که آینده انرژی تنها در نصب پنل‌ها خلاصه نمی‌شود؛ بلکه در درک مسئولیت‌پذیرانه نسبت به کل چرخه عمر تجهیزات معنا پیدا می‌کند. در همین راستا، مهرسان آمادگی دارد در تعامل با کارفرمایان، مشاوران و فعالان صنعتی، به شناسایی نیازها و توسعه راهکارهای بلندمدت در زمینه مدیریت پایدار پروژه‌های انرژی کمک کند.

اگر شما در زنجیره انرژی خورشیدی نقش دارید، از طراحی تا سرمایه‌گذاری یا بهره‌برداری، مهرسان نوین پارس آماده است تا با ارائه تجربه، دانش فنی و نگاهی مسئولانه، در این مسیر همراه شما باشد.