Käytöstä poistuvien aurinkovoimaloiden komponenttien uudelleenkäyttö ja kierrätys : nykytila ja tulevaisuuden mahdollisuudet

Abstract

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on selvittää, miten käytöstä poistuvien aurinkovoimaloiden komponentteja voidaan uudelleenkäyttää ja kierrättää. Aiheen ymmärtämiseksi työssä perehdytään aurinkovoimalan toimintaan sekä sen pääkomponentteihin, kuten aurinkopaneeleihin, inverttereihin ja akkuihin.

Suuri osa aurinkovoimalan jätteestä syntyy piipaneeleista, joiden kierrätykseen hyödynnetään mekaanisia, termisiä ja kemiallisia menetelmiä materiaalien erottamista ja talteenottoa varten. Kierrätysmenetelmiä yhdistämällä saadaan talteen 90–95 prosenttia materiaaleista, kuten pii ja lasi. Suomessa aurinkopaneelit ja invertterit kierrätetään sähkö- ja elektroniikkaromun käsittelyprosessissa. Kierrätystä ohjataan erilaisilla lainsäädännöillä, kuten WEEE-direktiivillä ja Valtioneuvoston asetuksilla, joilla pyritään edistämään kierrätysastetta ja tuottajavastuuta. Komponentteja voidaan uudelleenkäyttää esimerkiksi matalan tehon sovelluksissa, rakennusmateriaaleina tai vähemmän vaativissa järjestelmissä, mikä pidentää komponenttien elinkaarta ja vähentää ympäristövaikutuksia.

Kierrätykseen liittyy teknologisia, taloudellisia ja ympäristöllisiä haasteita. Nykyiset prosessit ovat luotu ensimmäisen sukupolven paneeleille, mutta tulevaisuudessa on huomioitava kehittyneemmät paneeliteknologiat. Kierrätyksen kustannusten arvioidaan olevan tällä hetkellä noin 600–1000 dollaria tonnilta, jonka tulisi puolittua, jotta kierrätys olisi taloudellisesti kannattavampaa. Lisäksi prosessit tuottavat merkittävän määrän jätettä, esimerkiksi 375 kg jätettä jokaista 1000 kg aurinkopaneelia kohden. Paneelien elinkaarta voidaan pidentää 25 vuodesta jopa 50 vuoteen huollon ja teknologian kehityksen avulla.

The aim of this Bachelor’s thesis is to find out how the components of solar power plants that are no longer in use can be reused and recycled. To achieve the research goal, the study starts with the operation of a solar power plant and its main components, such as solar panels, inverters and batteries.

A significant amount of waste from the solar power plant is generated by silicon panels, which are recycled by using mechanical, thermal and chemical methods for material separation and recovery. By combining recycling methods, 90-95 percent of materials such as silicon and glass are recovered. In Finland, solar panels and inverters are recycled as electrical and electronic waste. Recycling is governed by various legislations, such as the WEEE-directive and Government Decrees, which aim to improve the recycling rates and producer responsibility. Components can be used, for example, in low-power applications such as building materials or in less demanding energy systems, which extends the life cycle and reduces the environmental impact of the components.

Recycling faces technological, economic and environmental challenges. The current processes are created for the first-generation panels, but more advanced panel technologies will have to be considered in the future. The cost of recycling is currently estimated to be around 600-1000 dollars per ton, which should be halved to make recycling more economically viable. The recycling processes generate 375 kg of waste for every 1000 kg of solar panels, which is a significant amount. The lifespan of panels can be extended from 25 to up to 50 years with maintenance and technological development.