Стремежът да направим чистата енергия още по-чиста: как може да се рециклира соларното и ветроенергийното оборудване?

Тъй като слънчевата и вятърната енергия набират популярност по целия свят, нараства и реакцията срещу генерираните от тях отпадъци, когато оборудването трябва да бъде изведено от употреба. Историите за гробища на вятърни турбини и слънчеви панели, трупащи се в сметища, станаха вирусни, като антизелени активисти се възползваха от изображенията като доказателство, че възобновяемата енергия не е наистина добра за планетата.

Докато пенсионираните панели и остриета от вятърни турбини са форма на отпадъци, те са капка в кофата боклук, генериран всяка година от всичко - от потребителски стоки до строителни материали. Използването на вятърна и слънчева енергия намалява много повече тонове въглерод, отколкото създават тяхното производство и изхвърляне, и те са значително по-чисти от изкопаемите горива. Това показват данните от анализ на  агенция Bloomberg.

В най-добрия случай светът ще се справи с 54 милиона метрични тона изхвърлени слънчеви панели до 2050 г., според оценки на Националната лаборатория за възобновяема енергия.

Този брой може да се утрои, ако качеството на панелите не се подобри и те в крайна сметка имат живот под средния.

Все пак и в двата случая тези пенсионирани панели ще бъдат по-малки от количеството пластмаса, въглищна пепел и битови отпадъци, генерирани годишно, ако няма сериозен тласък за декарбонизация на световната икономика.

По-бавният преход към слънчева и вятърна енергия ще означава, че продължаваме да изгаряме въглища за енергия.

И ако приемем, че битовите отпадъци продължават да растат с настоящите темпове... до средата на века кумулативните слънчеви отпадъци ще бъдат еквивалентни на само около 0,2% от глобалните битови отпадъци.

Все пак това не означава, че чистата енергия не може да стане по-чиста. Компании от Франция до Тайван експериментират с нови материали, индустриални процеси и дизайнерски концепции за повторно използване или рециклиране на слънчево и вятърно оборудване. Те са подтикнати от желанието да създадат по-екологична, по-кръгова икономика, но също и от обещанието, че има пари, които могат да бъдат направени от препродажба на ценните материали, скрити в тези изхвърлени части. И компаниите се подготвят за бъдещето, когато бумът на възобновяемите енергийни източници означава, че повече фирми за чиста енергия ще плащат някой да се занимава с боклука им.

„Имаме ресурси в нашите отпадъци“, казва Никола Дефрен, главен изпълнителен директор на френската агенция за слънчево рециклиране Soren, която организира събирането на използвани панели и гарантира, че те ще бъдат изпратени до различни заводи за рециклиране. „Наистина трябва да положим усилия да отидем и да вземем тези стратегически материали“

Слънчевите панели и вятърните турбини са най-съвременно оборудване, създадено да оцелее в открити полета, океана и на покривите в продължение на десетилетия. Тази устойчивост също ги прави по-трудни за разрушаване, когато дойде време да се изхвърлят.

За да уловят възможно най-много вятърна енергия, лопатките са направени от същите материали като реактивните самолети, така че да могат да бъдат дълги и леки. Слънчевите панели са смесица от космическа ера от специални метали и стъкло, които са 10 пъти по-ефективни от растенията при улавяне на слънчевите лъчи и превръщането им в използваема енергия.

„От друга страна, всичко това се държи много добре за дълго време“, казва Антоан Шало, главен оперативен директор на френската ROSI, компания, която рециклира слънчеви панели. „От друга страна, това затруднява рециклирането.“

От двете, вятърните перки са по-големият проблем. Гигантско острие, което се върти на стотици метри във въздуха, може да се превърне в истинска опасност, след като е работило твърде много години. По-малко рисковано е да оставите слънчев панел да стои на няколко крачки от земята или на покрив след изтичане на срока му на годност. Всъщност някои слънчеви панели, построени през 80-те години на миналия век, все още генерират електричество. Много функционални панели, свалени в САЩ и Европа, могат да бъдат продадени с отстъпка на нововъзникващите пазари, например в страните от Африка или Латинска Америка.

Проблемът, когато става дума за слънчева енергия, е мащабът. Индустрията расте почти два пъти по-бързо от вятъра. Това доведе до изхвърлянето на 97 000 тона панели до 2020 г., цифра, която може да нарасне до 2,6 милиона тона до края на десетилетието според Националната лаборатория за възобновяема енергия – колкото теглото на седем Емпайър Стейт Билдинг. „След 20 години, когато ще трябва да променим всички тези панели, ще имаме предизвикателство с порядък по-голямо от днес“, каза Шало. "В момента сме в началото."

Има и икономически стимул за рециклиране на слънчеви панели. Всяка клетка съдържа малки количества ценни метали като сребро, мед и алуминий. Това накара We Recycle Solar Inc. да разработи оглушителна линия за унищожаване в покрайнините на Юма, Аризона. Панели, които не могат да бъдат препродадени, се подават в машина с три дузини чукове, които ги разбиват на парчета. След това парчетата се сортират, пресяват, намачкват и смачкват, докато могат да бъдат извлечени основните материали.

Процесът е груб, но работи. Няколко седмици компанията продава до 22 500 килограма (50 000 паунда) алуминий като метален скрап; стъклото се превръща в зърнест прах, който може да се използва като материал за пясъкоструене. Компанията е печеливша, казва главният изпълнителен директор Адам Сагей, и се стреми да построи още четири съоръжения в САЩ през следващите пет години.

„Това е страхотен бизнес модел“, казва Сагей. „Няма да останем без запаси.“

Но подходът на We Recycle Solar е елементарен в сравнение с това, което се случва във Франция. Европа забрани изпращането на слънчеви панели на депо за отпадъци. Докато много панели в САЩ в крайна сметка са заровени под земята, във Франция слънчевата индустрия създаде Soren, за да наблюдава целия жизнен цикъл на панела.

ROSI е важна част от този процес. Панелите могат да бъдат рециклирани или чрез раздробяване, или чрез „разслояване“, при което голяма машина с горещо острие отделя стъклото им от „ламината“ – от който могат да бъдат извлечени ценни материали. ROSI използва лазери, висока температура и химикали, за да отдели метали като сребро, като същевременно ги запазва във възможно най-чисто състояние, позволявайки им да бъдат препродадени на производителите на слънчева енергия за повторна употреба в бъдещи клетки.

Как Франция рециклира слънчеви панели?

Soren, инициирана от индустрията организация с нестопанска цел, събира и изпраща панели до множество компании за рециклиране в цялата страна.

Процесът е по-скъп, но позволява на ROSI да възстанови повече от дефицитните метали, което води до около четири пъти повече извлечена стойност в сравнение с раздробяването, казва Шало. Компанията може да рециклира около 3000 тона панели годишно и се стреми да построи нови съоръжения в Германия и Южна Европа.

Пътешествието на Брайън Донохю в света на рециклирането на възобновяеми енергийни източници произтича от неговия опит в Нюйоркския борд по търговия в началото на 2000 г.. Там той бе търговец на стоки, търгуващ с всичко - от петрол до злато и захар, припомня медията.

Години по-късно на места като Тексас, Канзас, Айова и Ню Мексико комуналните компании започнаха да разрушават първото поколение модерни вятърни турбини и да ги заменят с по-нови, по-ефективни версии. Компании идваха при Донохю, чийто опит го улесняваше да намира купувачи за повечето материали, които влизаха в техните вятърни мелници. Има развити пазари за рециклиране на метали, бетон и промишлени смазочни материали.

Но дългите, контурни остриета бяха направени от материали, с които той не се е занимавал преди - високотехнологични, леки композити, направени от пластмаса и стъклени влакна. „Фибростъклото, това беше препятствието“, казва Донохю.

В края на живота на продукта има четири основни възможности: повторно използване, рециклиране, изгаряне или изхвърляне. Не беше безопасно да се използват повторно остриетата след години на износване и разкъсване на полето, а рециклирането на композити е невероятно трудно. Така че повечето компании или смели остриетата, или ги изхвърлиха на сметищата.

Но лопатките на турбините могат да бъдат с размерите на самолети и хората започнаха да се оплакват от огромни купчини от тях, извисяващи се над селските пейзажи. Малкият град Суитуотър, Тексас, се превърна в точка на протести, след като компания, която обеща да обработва остриета, вместо това изостави хиляди, които след това се превърнаха в развъдник на гърмящи змии и комари.

Така Донохю и неговият партньор създадоха компания Canvus, която използва нарязани остриета като рамки за обществени мебели, като паркови пейки и саксии. Canvus се надява в крайна сметка да намери нови домове за около 2000 остриета годишно, в сравнение със стотиците, които рециклира от 2022 г. насам. Други примери за творческа повторна употреба изобилстват, включително мостове в Ирландия, заслони за велосипеди в Дания и рибни ферми в Китай. Но повторното използване на стари лопатки се грижи само за част от 8000-те турбини, пенсионирани в САЩ всяка година, да не говорим за вълната от бъдещи пенсионирания.

Едно възможно дългосрочно решение се оформя в Тайван, където Swancor Holding Co. е една от няколкото компании в световен мащаб, разработващи нови, рециклируеми продукти, които имитират физическите свойства на сегашния материал на острието.

Swancor е основана от Робърт Цай, който е израснал в малко селце в отдалечените планини на централен Тайван. Като момче той пътуваше два часа, за да донесе кофи с питейна вода обратно в дома си, скучна работа, която го научи на стойността и недостига на природни ресурси. Цай имаше умение за химическо инженерство в колежа, което в крайна сметка го накара да създаде Swancor, фокусиран върху изобретяването на нови материали.

За да се направи подсилен с влакна пластмасов композит, който е в основата на съвременната вятърна индустрия, стотици дълги нишки от стъклени или въглеродни влакна се изтеглят заедно и се потапят в пластмасова слуз, която се нагрява, докато образува тънка дъска, която може да бъде дълга стотици метри .

Тази слуз, известна като термореактивна смола, не се превръща лесно обратно в течност, след като се втвърди – това е като да се опитвате да разпържите яйце. Когато остриетата достигнат края на живота си, тази втвърдена смола затруднява извличането на влакната, които са както ценни, така и производството им изисква интензивни емисии.

Swancor и други фирми, като индийската Aditya Birla Group, разработват нова смола, която може да бъде химически разтворена, което позволява влакната да се използват отново в продукти като автомобилни брони и къмпинг оборудване. Процесът отделя около 2 килограма (4 паунда) въглероден диоксид за всеки килограм регенерирани въглеродни влакна, в сравнение с повече от 55 килограма емисии за производството на първичен материал, казва Swancor.

Малка демонстрационна фабрика в централата на Swancor демонстрира зараждащата се технология. Отпадъците от производствения етаж се подават в голям метален котел, съдържащ химически разтворител, където смолата се разгражда. След това центрофуга помага за разделянето на сместа, произвеждайки торби, пълни с черни бучки въглеродни влакна, достатъчно меки, за да бъдат пълнеж на плюшено мече, което може да се използва за направата на полиестер.

Рециклиране на композитни въглеродни влакна

Тайванският производител на материали Swancor управлява експериментална линия за рециклиране за разлагане на плочи от въглеродни влакна

Материалът на Swancor все още е във фаза на тестване. Компании, включително Siemens Gamesa, Vestas Wind Systems A/S и Ming Yang Smart Energy Group Ltd., го изпробват, за да се уверят, че може да издържи на тежките условия на употреба в реалния свят. Но Swancor е оптимистичен – откри втора линия за рециклиране в една от своите фабрики в континентален Китай тази година.

„Хората критикуваха вятъра като „енергия за боклук“ заради нерециклируемите остриета“, казва Цай. „Не бях убеден и инвестирах в нашите усилия за научноизследователска и развойна дейност и след няколко години успяхме да го направим. Променихме материала”, обяснява той.