Recycling van zonnepanelen op komst

Het artikel in MIT
MIT Technology Review van 19 aug 2021 schrijft over de recycling van zonnepanelen die er dringend moet komen. Immers, die dingen gaan 25 tot 30 jaar mee en er valt dus binnen afzienbare tijd een exponentieel groeiende stroom  afgedankte panelen te verwachten.

Exponentiële groei van de massa aan panelen in Europa (in ton = 1000kg)

Mondiaal noemt MIT 8 miljard kg, opgeteld in 2030, en 80 miljard kg, opgeteld in 2050.

In de VS bestaat op federaal niveau geen recycleverplichting. Daarom wordt slechts 10% van de panelen gerecycled – voor wat dat op dit moment waard is. Maar het materiaal, dat in afgedankte zonnepanelen zit, kon in 2050 wel eens $2 miljard per jaar waard zijn- nog afgezien van de taferelen die men soms in de mijnbouw ziet.
Op niveau van de afzonderlijke staten begint wel wetgeving te komen, zoals van Wahington State ( ( https://ecology.wa.gov/Waste-Toxics/Reducing-recycling-waste/Solar-panels ). Maar die ziet vooral op het inzamelen, niet op wat er daarna precies gebeurt.

Tweedehands gebruik ligt volgens MIT niet echt voor de hand (althans, in de VS). Als een nieuw paneel $55 kost, kost een tweedehands paneel typisch $22 en de som van de componenten nog minder. Maar omdat de paneelkosten hooguit de helft zijn van de totale kosten van het leggen van zonnepanelen, en omdat de prestatie van zonnepanelen jaarlijks met ca 0,5 tot 2% afneemt, is  de vraag of een gebruiker financieel veel wijzer wordt van een na 25 jaar afgedankt paneel.

Wat  niet opnieuw gebruikt wordt (nog steeds in  de VS), gaat naar de stort of wordt primitief gerecycled, hetgeen betekent dat de aluminium lijst er af gesloopt wordt en de rest met de grote hoop mee vermalen, waarna men voor  het gruis nog een paar dollar hoopt te vangen als bouwmateriaal.

Wat zit er in een zonnepaneel?
In het overgrote deel van de commercieel verkrijgbare PV-panelen is de actieve stof uiterst zuiver silicium, beheerst verontreinigd met geringe hoeveelheden drie- en vijfwaardige elementen als gallium of fosfor (respectievelijk p- en n-doping). Om de stroom in te zamelen lopen er dunne zilverdraden over de oppervlakte, die die stroom vervolgens afleveren aan koperen bedrading. De zonnecellen zitten in een transparant plastic, over het geheel zit aan de voorkant speciaal glas en aan de achterkant beschermend plastic (bijv. PET).

ROSI
Omdat MIT Technology Review al snel uitgepraat is over de VS, gaat het grootste deel van het artikel vervolgens over recycling in de EU, waar wel wetgeving bestaat (de Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) Directive (2012/19/EU) ).
Een lezenswaardig artikel is te vinden op https://www.newenergysolar.com.au/renewable-insights/renewable-energy/solar-panel-recycling en op https://www.greenmatch.co.uk/blog/2017/10/the-opportunities-of-solar-panel-recycling . In de EU moet de recycling van zonnepanelen bijdragen aan het recente initiatief “European Raw Materials Alliance”. Zie European Raw Materials Alliance (ERMA) .
Veolia heeft in de buurt van Parijs een verwerkingsinrichting specifiek voor zonnepanelen, maar die doet nog steeds alleen maar mechanische recycling, hoewel wel beter dan in de VS, want gespecialiseerd.

De ster in opkomst is echter de startup  ROSI ( https://www.rosi-solar.com/ ) , die in 2022 een fabriek in Grenoble hoopt te bouwen.  Daarover gaat de rest van het MIT-verhaal, maar dat haal ik dan liever bij ROSI zelf. IK geef de beweringen weer zoals ze er staan: ik kan niet controleren in hoeverre ROSI de volledige waarheid spreekt.

ROSI werkt samen met Envie 2E Aquitaine, welk laatste (sociaal) bedrijf de inzameling doet, repareert en  kijkt of de panelen  nog ergens als zodanig te gebruiken zijn, en die, indien niet, die het voortraject doet (aluminium en glas eraf). ROSI doet het silicium, zilver en koper.
De opdrachtgever is SOREN, de publieke non-profit onderneming die in Frankrijk belast is met de inzameling en behandeling van gebruikte zonnepanelen ( https://www.soren.eco/ ). Van 2015 tot 2020 heeft SOREN 15000 ton afgedankte PV-panelen ingenomen.

De website van ROSI legt uit dat het loont om naar de Life Cycle assessment (LCA) van zonnepanelen te kijken. Het prepareren van silicium is een uiterst energievretend proces. Elke  MW zonnepaneel brengt voor het siliciumdeel 200 ton CO2 de lucht in.
Als die 1MW in Nederland geplaatst zou zijn, en als de jaarproductie daarvan dezelfde hoeveelheid energie uit gas zou vervangen, heb je de energetische investering in dat silicium er in ongeveer een jaar uit. De eenmalige energetische investering is dus geen argument tegen zonnepanelen.
Voor een LCA-benadering echter is het wel relevant om naar deze eenmalige investering te kijken.

Let wel dat hier de financieële waarde van de materialen staat en niet hun massa!
(Samenstelling in gewichts%. Dit verhaal gaat over Silicon based PV-panels. De afbeelding komt uit https://www.greenmatch.co.uk/blog/2017/10/the-opportunities-of-solar-panel-recycling ).

Zo ook voor de materialen. Gangbare serieuze recycling (bijvoorbeeld Veolia, maar ROSI noemt geen namen) haalt het glas, het aluminium en het koper uit het afval, samen goed voor 35% van de waarde. ROSI  wil de rest van de waarde eruit halen (silicium en zilver).

ROSI wil twee afvalstromen bewerken.
De eerste heet ‘KERF’ . Bij het in dunne plakken zagen van het  PV-grade silicium verdwijnt 40% van dat dure spul als gruis met de zaagspoeling. ROSI wil dat poeder (gewoon dus fijngemalen  hoogwaardig silicium) weer in de productie brengen. IN 2019 zou dat ongeveer 200.000 ton afval geweest zijn, goed voor een mondiaal verlies van ca $1,5 miljard.
Het tweede betreft de eigenlijke panelen op het einde van hun levensduur. ROSI zegt de lagen in die panelen  van elkaar af te kunnen prutsen met mechanische, thermische en chemische methodes (welke chemische methodes niet agressief zouden zijn). ROSI legt niet uit of het n-silicium en p-silicium kan scheiden of zuiveren.

Deutsche Umwelthilfe (DUH)
De Deutsche Umwelthilfe is een grote milieuorganisatie met een breed takenpakket. Ook de DUH heeft aandacht gewijd aan de recycling van zonnepanelen. Dat heeft tot een witboek geleid dat te vinden is op https://www.duh.de/projekte/photovoltaikmodule/ of (rechtstreeks) op. https://www.duh.de/fileadmin/user_upload/download/Pressemitteilungen/Kreislaufwirtschaft/210310_Wei%C3%9Fbuch_Kreislaufwirtschaft_Solarmodule_st%C3%A4rken_DEU_FINAL.pdf .

De drie belangrijkste bottlenecks:

  1. Vanwege de kosten en inspanningen zijn bestaande inzamelingsprocessen vaak niet aantrekkelijk voor eigenaren van gebruikte PV-panelen, zodat zij op zoek gaan naar alternatieven zoals illegale export, wat leidt tot negatieve milieueffecten
  2. Gebruikte modules zijn vaak nog functioneel, maar worden vernietigd door inadequate behandeling en kunnen niet worden hergebruikt.
  3. Modules zijn moeilijk te recyclen en de recycling van modules leidt vaak tot verlies van waardevolle materialen en downcycling, hoewel er betere technische mogelijkheden kunnen worden ontwikkeld.

Marktwerking
Het financiële succes van ondernemingen als ROSI hangt van de grondstofprijzen af. Een hoge zilverprijs is voor ROSI veel winstgevender als een lage. Grondstoffenprijzen wisselen nog al eens.

Als je vindt dat silicium essentieel is, zoals EU-president Von der Leyen zegt, en als je daarmee ook vindt dat een essentiële onderneming niet mag falen, moeten die niet op marktgerichte basis worden opgezet. Dan moet men ze tot Nutsbedrijf (of tot iets wat daarmee in praktijk gelijk te stellen is) verklaren en op basis van bijvoorbeeld een heffingssysteem laten werken.

En essentieel is de sector. Zonder circulariteit op termijn geen energietransitie.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.