По-устойчиви соларни модули, произведени от възобновяеми суровини

Понастоящем соларните модули все още се произвеждат от материали, които не могат да бъдат рециклирани изобщо или могат да бъдат рециклирани само частично. Fraunhofer CSP е разработил модули от биоразградими материали и материали, които могат да се рециклират.

Устойчивостта и ефективното използване на ресурсите във фотоволтаичната индустрия ще окажат значително влияние върху бъдещето на възобновяемите енергии. Понастоящем в соларните модули все още се използват суровини и материали, които изобщо не могат да бъдат рециклирани или могат да бъдат рециклирани само частично и имат слабости по отношение на екологичната съвместимост. Именно тук е мястото на наскоро завършения проект „E2 – E-Quadrat. Възобновяеми енергии от възобновяеми суровини“. Заедно с партньори Центърът за силициева фотоволтаика CSP на Фраунхофер в Хале (Заале) разработи соларен модул, в който компонентите, които не са пряко необходими за преобразуването на светлината в електричество, са изработени от биоразградими материали, рециклируеми материали или възобновяеми суровини.

Екологичният отпечатък на фотоволтаичната индустрия често е по-малък от този на конвенционалните енергийни източници. Фотоволтаичните системи не произвеждат вредни емисии по време на експлоатацията си и следователно допринасят значително за намаляване на замърсяването на въздуха и емисиите на парникови газове. Въпреки това, ако се разгледа целият жизнен цикъл на соларните модули – от добива на суровини до производството, използването и изхвърлянето – слабите места стават очевидни.

Сегашните соларни модули издържат до 25 години

Сегашните фотоволтаични модули се състоят от стъкло, полимери, метали и слънчеви клетки на силициева основа. Добивът на суровини, особено на силиций, може да бъде вреден за околната среда. Отделните компоненти също рядко се връщат в цикъла на суровините. В края на средната фаза на експлоатация и експлоатационен живот на соларните модули, който понастоящем е 20-25 години, старите фотоволтаични модули представляват ценен отпадъчен продукт, който трудно се отделя и за който понастоящем няма конкретна концепция за рециклиране. Голяма част от компонентите понастоящем се изгарят или се „рециклират“ в продукти с по-ниска степен на качество. Подходите за производство на използваните материали от възобновяеми суровини и същевременно за повторното им включване в цикъла биха могли да направят соларната индустрия още по-екологична.

Това е отправната точка за проекта „E2 – E-квадрат“, който е финансиран от германското Федерално министерство на икономиката и опазването на климата (референтен номер за финансиране 03EE1114). Заедно с NOVO-TECH GmbH екип от Fraunhofer CSP разработи и тества материали, които са едновременно изключително надеждни в дългосрочен план при всякакви метеорологични условия и напълно рециклируеми. „Проектът обхвана всички фази от жизнения цикъл на фотоволтаичния модул: От производството на материали, произведени от възобновяеми суровини, през фазата на експлоатация до рециклирането на материалите и връщането им в цикъла на материалите в края на експлоатационния им живот“, казва Ринго Кьопге, научен сътрудник в групата „Фотоволтаични модули, компоненти и производство“ във Fraunhofer CSP и ръководител на проекта.

380-ватовият соларен модул, създаден като „прототип на биомодул“ в рамките на проекта, се характеризира с четири особености в сравнение с конвенционалните модули. Рамката на модула е с високо съдържание на дървесина. Тя може да бъде напълно рециклирана в края на експлоатационния живот на модула и да се използва отново за производството му. Връзките на клетките на модула не са съединени с оловна спойка, както обикновено, а с електропроводимо лепило, съдържащо сребърни частици, което служи като съединител между проводниците и клетките. Понастоящем само около три до четири процента от модулите на световния пазар са свързани без олово. Задният капак на модула се състои от фолио, изработено от 30% рециклиран полиетилен терефталат (PET). Филмът от етиленвинилацетат (EVA), който се използва като прозрачен пластмасов слой при производството на соларни модули и служи като материал за капсулиране на клетките, се състои от 60 процента „етилен от захарна тръстика“ на биологична основа. Понастоящем за модулите се използва само EVA, произведен от изкопаеми суровини, който трябва да бъде рециклиран или изхвърлен.

Екипът на Fraunhofer CSP подложи отделните инсталирани компоненти на различни тестове, включително тестове за ускорено стареене, топлина, влажност и температурни цикли. Беше доказано, че всеки инсталиран компонент отговаря на най-новите стандарти за модули. Резултатите могат да се използват за подобряване на CO₂ отпечатъка в бъдеще чрез използване на възобновяеми суровини и рециклиране на енергоемките суровини (силициева клетка). Доказвайки, че биополимерите са подходящи за използване и във фотоволтаиката, те могат да бъдат използвани в бъдеще и за редица други сложни приложения на открито.

Ринго Кьопге ще представи резултатите от изследванията и модула на тазгодишното издание на EUPVSEC, което ще се проведе във Виена от 23 до 27 септември, под заглавие „Стъпки към соларен модул от 100% възобновяеми материали: Оценяване на заместващите материали за капсулиране и свързване“.

Снимка: Fraunhofer CSP