Reparar, reutilizar y reciclar: Tratar los paneles solares al final de su vida útil

5 de junio de 2023

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por Cecilia Duong, Universidad de Nueva Gales del Sur

Los expertos en energía solar de UNSW Sydney dicen que necesitamos tecnología a medida diseñada para reciclar elementos importantes dentro de los paneles solares.

En Australia, la energía solar es una de las principales fuentes de energía renovable del país con paneles solares fotovoltaicos instalados en techos en más de 3,3 millones de hogares.

Lamentablemente, aproximadamente el 90 % de estos sistemas podrían terminar finalmente en un vertedero una vez que sea necesario reemplazarlos.

Un informe de 2016 de la Agencia Internacional de Energía estima que Australia generará 145 000 toneladas de desechos de paneles fotovoltaicos para 2030.

El experto solar de UNSW, el Dr. Richard Corkish del Centro Australiano de Fotovoltaica Avanzada, con sede en la Escuela de Ingeniería Fotovoltaica y Energía Renovable de UNSW Sydney, dice que los principios de sostenibilidad de "Reducir, Reutilizar y Reciclar" deben aplicarse al final de la vida útil. gestión de todos los módulos fotovoltaicos.

"Hemos visto una gran aceptación en el despliegue de energía fotovoltaica tanto a pequeña como a gran escala en la última década a medida que el mundo avanza hacia fuentes de energía renovables", dice.

"El estándar de la industria para la vida útil de la mayoría de los paneles solares es de 25 a 30 años, lo que significa que los sistemas solares instalados hace más de 15 años pronto se acercarán al final de su vida útil.

"Además, en la última década, estamos viendo una tendencia creciente de reemplazar los módulos fotovoltaicos a pesar de que están en perfectas condiciones de funcionamiento. Mucha gente instaló sistemas pequeños y costosos hace algunos años, pero en lugar de agregarles, han sido convencido de reemplazarlos por completo.

"Desde el punto de vista de la fabricación, la comunidad de investigación fotovoltaica está tratando de alargar la vida útil de los módulos haciéndolos más resistentes al medio ambiente, en particular a la humedad y al oxígeno.

"El objetivo es extender la vida útil, por lo que duran hasta 50 años, lo que significa que no necesitaremos fabricar tantos en el futuro. Si de repente necesitamos aumentar la fabricación, encontraremos que hay algunos materiales, incluidos plata y aluminio, que correrán el riesgo de escasear".

Hasta el 95 % de los materiales utilizados para fabricar un panel solar se pueden reciclar, siendo las partes más valiosas el silicio, los marcos de aluminio y la plata, que se utiliza principalmente en los contactos frontales del módulo.

Para los paneles que se reciclan, el proceso más común en Australia da como resultado que los paneles se pasen por una trituradora estandarizada donde se rompen en pedazos más pequeños. Luego, estas piezas se reciclan en otros productos, como un aditivo en la producción de hormigón de ladrillos de construcción o incluso en la base de la carretera.

El Dr. Rong Deng, investigador de la Escuela de Ingeniería Fotovoltaica y Energía Renovable de la UNSW, dice que el mayor problema con el proceso actual es la incapacidad de extraer los metales raros en los paneles y mantener bajos los costos.

"Para ser reutilizados, los componentes de los paneles solares deben separarse cuidadosamente para evitar la contaminación con otros materiales. Los fabricantes solo reutilizarán materiales que tengan una alta pureza, lo cual es difícil de lograr", dice el Dr. Deng, quien fue nombrado en 2022 Forbes 30 under 30 Healthcare and Science List.

"El proceso actual es una solución temporal. Es fantástico que todos los paneles se reciclen porque queremos evitar que acaben en un vertedero. Pero si pensamos en el futuro, los materiales que estamos usando en este momento no siempre estarán disponibles en el futuro. .

"La plata incrustada dentro de las células es muy buscada debido a su valor en forma pura. Sin embargo, el desafío al que nos enfrentamos es cómo hacerlo de forma económica y sin aumentar nuestra huella de carbono.

"Pero si continuamos por el camino del uso de tecnología no especializada para reciclar módulos fotovoltaicos, seguiremos teniendo piezas contaminadas con otros materiales, lo que no es una solución sostenible".

La gestión y disposición de los módulos fotovoltaicos varía entre cada estado y territorio. En Australia, solo Victoria ha prohibido oficialmente que los paneles solares terminen en vertederos, lo que significa que deben llevarse a los puntos de entrega de desechos electrónicos para ser reciclados. Bajo un nuevo programa de expansión de reciclaje propuesto, pronto se prohibirá a los habitantes de Queensland tirar paneles solares en vertederos en la próxima década.

Sin embargo, los consumidores y las empresas pueden esperar pagar entre $ 10 y $ 20 por panel para reciclar, más cualquier tarifa de flete o retiro. En los estados que no tienen una política sobre el reciclaje de paneles solares, este costo adicional podría ser un gran impedimento para el reciclaje y una razón más para desecharlos en un vertedero, dice el Dr. Deng.

"Si tiene un sistema de 10 paneles en su techo, pagará al menos $ 200 para deshacerse de ellos", dice ella.

"El gobierno australiano ha señalado la posibilidad de agregar módulos fotovoltaicos al Esquema de administración de productos. Ya existen esquemas similares para otros productos, como neumáticos para automóviles y botellas de plástico".

Un Product Steward Scheme es un enfoque que implica asumir la responsabilidad del ciclo de vida completo de un producto. Promueve y apoya los principios de la economía circular y los esquemas pueden ser voluntarios, obligatorios por parte del gobierno o realizados en asociación con la industria.

El Dr. Corkish dice que si todos los que importan, diseñan, producen, venden y usan módulos fotovoltaicos tienen la responsabilidad compartida de reducir el impacto ambiental, esto incentivaría aún más a los fabricantes a invertir en una mejor tecnología de reciclaje fotovoltaico.

"Se necesita un sistema en el lugar donde los costos se recuperen de la industria para que el costo impuesto a los nuevos módulos pueda pagar el reciclaje de los antiguos", dice el Dr. Corkish, director de operaciones del Centro Australiano de Fotovoltaica Avanzada.

"Sin embargo, la advertencia está en la larga vida útil de los módulos fotovoltaicos. Debido a que duran hasta 30 años, las empresas que actualmente están activas en el mercado no son necesariamente las que fabrican los paneles más antiguos en los tejados hoy en día.

"Pero la conclusión es que los sistemas fotovoltaicos al final de su vida útil serán un problema ambiental futuro a menos que lo abordemos ahora".

Para los modelos más nuevos de sistemas fotovoltaicos, los propietarios pueden rastrear y comparar la producción de energía a través de un sistema en línea o una aplicación móvil. Sin embargo, el Dr. Corkish dice que algunos hogares están actualizando prematuramente sus sistemas solares mucho antes de que sea necesario.

"Si bien existe un gran potencial para la reutilización de los módulos fotovoltaicos, la falta de pruebas asequibles para garantizar que los paneles aún cumplan con los estándares de seguridad eléctrica significa que muchos terminan en los vertederos", dice.

"A veces, las láminas traseras son lo primero que se va, pero a veces se pueden reparar o reemplazar. Si los diodos fallan, también se pueden reemplazar.

"A veces, los paneles aún no han alcanzado su vida útil completa y no queremos que eso se desperdicie".

Australia no es ajena al sistema solar fotovoltaico. El profesor de ingeniería de la UNSW, Martin Green, es un experto de renombre mundial que lidera el desarrollo de la tecnología PERC que domina el mercado y que ha mejorado la calidad de la superficie superior y trasera de las células solares de silicio estándar.

El Dr. Deng reconoce que el reciclaje de módulos fotovoltaicos en Australia aún está en pañales, con solo un puñado de instalaciones de reciclaje disponibles en el país. Ella dice que hay mucho que aprender de los países de Europa que están muy por delante en términos de abordar el problema.

Los primeros usuarios de sistemas fotovoltaicos de techo a pequeña escala, como Alemania y los Países Bajos, han estado actuando con mucha más urgencia en términos de encontrar tecnologías viables para reciclar paneles fotovoltaicos más antiguos, que están llegando al final de su vida útil.

"Los países de Europa han construido los prototipos de las tecnologías de separación y tienen varias líneas piloto para probar la viabilidad. Pero lo más importante es que tienen la motivación para hacerlo", dice.

"En Australia, todavía estamos esperando la bomba de desechos que se predice cuando todos estos módulos fotovoltaicos lleguen al final de su vida útil, por lo que hay menos incentivos para que las empresas locales inviertan en la tecnología.

"En algún momento, no habrá suficientes vertederos para desechar los módulos fotovoltaicos, ni habrá suficientes recursos para construirlos. Por lo tanto, es imperativo que encontremos una solución sostenible para reciclarlos ahora".