Metody utylizacji instalacji fotowoltaicznych – przegląd możliwości i ich ograniczeń wraz z oceną skali problemu

• Autorzy: Badyda Krzysztof , Różańska Aleksandra

Warianty tytułu

EN

Methods of photovoltaic panels’ utilization – an overview of the solutions and their limitations along with an assessment of the problem’s scale

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy w obliczu niegasnącej popularności technologii fotowoltaicznych postanowiono podjąć próbę oszacowania jej konsekwencji w następnych dwóch dekadach, kiedy to pierwsze tysiące paneli fotowoltaicznych osiągną kres swej żywotności. Dokonano przeglądu sektora fotowoltaicznego w kraju i oceniono moduły wykonane w technologiach krzemowych krystalicznych jako stanowiące znakomitą większość instalacji PV w Polsce. Następnie podjęto próbę oszacowania ilości modułów odpadowych w kraju w perspektywie najbliższych 20 lat. Na podstawie przeglądu literatury, w której podejmowano się podobnych szacunków, opracowano model obliczeniowy. Jednym z jego głównych założeń jest zastosowanie rozkładu Weibulla o dwóch różnych wartościach współczynnika kształtu, w celu zamodelowana awaryjności modułów fotowoltaicznych dla dwu scenariuszy ubytków. Drugim jest przyjęcie pojęcia proporcji wagowo-mocowej, mającej wyrażać zmiany w czasie uśrednionej mocy zainstalowanej i wagi modułu. Oszacowano ilości odpadów fotowoltaicznych z rozróżnieniem na pięć materiałów składowych o największym udziale masowym. Ponadto sporządzono przegląd metod recyklingu modułów PV.

EN

Facing incessant popularity of photovoltaic technologies, in this paper it was decided to attempt to estimate its consequences in the next two decades, when the first thousands of photovoltaic panels will reach the end of their service life. An overview of the photovoltaic sector in the country was made and modules produced using crystalline silicon technologies were assessed as constituting the vast majority of PV installations in Poland. Then, an attempt was made to estimate the number of waste modules in the country over the next 20 years. Based on a review of the literature, in which similar estimates were made, a calculative model was developed. One of its main assumptions is the use of a Weibull function with two different values of the shape factor in order to model the failure rate of photovoltaic modules for two loss scenarios. The second is to introduce the concept of weight-to-power ratio, which is intended to express changes over time of module’s average power capacity and its weight. The amounts of photovoltaic waste were estimated with distinction of five component materials with the highest mass share. Moreover this paper presents an overview of PV modules recycling.

Słowa kluczowe

PL

energia odnawialna; energia słoneczna; panele fotowoltaiczne; moduły fotowoltaiczne; recykling; OZE; utylizacja OZE; fotowoltaika; delaminacja; odzysk metali; szacowanie ilości odpadów

EN

renewable energy; solar energy; photovoltaic panels; photovoltaic modules; recycling renewables; renewables utilization; photovoltaics; delamination; metals recovery; waste volumes estimation

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 3
• Strony: 43--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 53 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Badyda Krzysztof

• Politechnika Warszawska

autor

Różańska Aleksandra

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Bytniewska A., „GIOŚ: od 2022 r. do Polski wjeżdża mniej odpadów niż wjeżdża”, https://www.pap.pl/aktualnosci/news%2C1601 825%2Cgios-od—2022-r-do-polski—Wjeżdża-mniej-odpadów—niż-wyjeżdza html, dostep [16.05.2024].
• [2] Curkowski A., Wiecka A., Zarzeczna ] ., „Rynek Fotowoltaiki W Polsce 2017”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2017.
• [3] Curkowski A., Wiecka A., Zarzeczna J., Pejas B.„,Rynek Fotowoltaiki W Polsce 2018”, Instytut Energetyki Odnawia1nej 2018.
• [4] Kowalczyk A., „Recykling paneli fotowoltaicznych”, Energia i recykling 2022.
• [5] Kuczyńska-Łażewska A., Klugmann-Radziemska E., Witkowska A., “Recovery of Valuable Materials and Methods Their Management When Recycling Thin-Film CdTe Photovoltaic Modules”, https:// doi.org/ 10.3390/ma14247836, MDPI Materials 2021.
• 6] Kuczyńska-Łażewska A., „Technologie recyklingu zużytych i odpadowych modułów fotowoltaicznych I i II generacji”, Politechnika Gdańska 2018.
• [7] Whiteman A., Akande D., Elhassan N., Escamilla G., Ahmed I., “Renewable energy statistics 2023”, IRENA 2023. = ]
• [8] Wiecka A., Zarzeczna J., „Rynek fotowoltaiki W Polsce””, Instytut Energetyki Odnawialnej 2019.
• [9] Oleszko-Pyka B., „Jak utylizować panele fotowoltaiczne i ile to kosztuje?”, https://swiatoze.pl/jak-utylizowac-panele- fotowoltaiczne-i-ile-to-kosztuje/, dostep [16.05.2024].
• [10] Yu H., Hasanuzzaman M., Abd Rahim N., Amin N., Adzman N., “Global Challenges and Prospects of Photovoltaic Materials Disposal and Recycling: A Comprehensive Review”, https://doi.org/10.3390/su14148567, Sustainability 2022.
• [11] Bolesta J., Zarzeczna ] ., „Rynek Fotowoltaiki W Polsce”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2015.
• [12] Ko J., Kim K, Sohn J ., J ang H., Lee H., Kim D., Kang Y., „Review on Separation Processes of End-of—Life Silicon Photovoltaic Modules”, https://doi.org/10.3390/enl6114327, Energies 2023.
• [13] Spiller J., „Rekordowa liczba odmów wydania warunków przyłączenia do sieci — dane URE”, https://www.teraz-srodo- wisko.pl/aktualnosci/urzad—regulacji-energetyki-ure-odmowy-wydania-warunkow—przylaczenia-do-sieci-2022-; 13424.html, dostep [16.05.2024].
• [14] Komoto K., Lee J., “End-of—Life Management of Photovoltaic Panels: Trends in PV Module Recycling Technologies”, IEA—PVPS 2018.
• [15] Marszałek K., Dyndał K., Lewińska G., e-podrecznik „Fotowoltaika”, Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie 2023.
• [16] Rosołek K, Wiecka A., Santorska A., „Rynek F otowoltaiczny w Polsce 2012”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2013.
• [17] Rosołek K, Wiecka A., „Rynek Fotowoltaiki W Polsce W 2013 roku”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2014.
• [18] Nieto-Morone M.B., Alonso-Garcia M.C., Rosillo F.C., Santos J .D., Mufioz-Garc’ia M.A., “State and prospects of photovoltaic module waste generation in China, USA, and selected countries in Europe and South America”, W “Sustainable Energy Fuels”, The Royal Society of Chemistry 2023.
• [19] Ministerstwo Klimatu i Środowiska, „Minister Anna Moskwa: Złożyliśmy do Komisji Europejskiej skargę na Niemcy za nielegalnie wwiezione odpady. To pierwszy krok postępowania przed TSUE”, https://www.gov.pl/web/k1imat/mini- ster-anna-moskwa-zlozylismy—do-komisji-europejskiej-skarge-na-niemcy-za-nie1egahnie-wwiezione-odpady—to-pierwszy-krok—postepowania-przed-tsue, dostep [16.05.2024].
• [20] Peplow M., „Solar Panels Face Recycling Challenge”, American Chemical Society 2022.
• [21] Schmela M., „European Market Outlook For Solar Power 2022 - 2026”, SolarPower Europe 2022.
• [22] Karwowski P., Pej as B., Wiecka A., Zarzeczna J ., „Rynek Fotowoltaiki W Polsce””, Instytut Energetyki Odnawialnej 2016. ,
• [23] Redakcja Geschaftsstelle der Arbeitsgruppe Emeuerbare Energien-Statistik (AGEEStat), ” Zeitreihen zur Entwicklung der emeuerbaren Energien in Deutschland”, Bundesministerium fijr Wirtschaft und Klimaschutz.
• [24] Redakcja portalu AtumEnegry, „Co zrobić ze zużytymi panelami fotowoltaicznymi”, https://atumenergy.pl/n/co-zrobic- ze—zużytymi-panelami-fotowoltaicznymi, dostep [16.05.2024].
• [25] Redakcja portalu CIRE.pl, „W Polsce ponad 100 tys. paneli fotowoltaicznych niedługo stanie sie odpadem. Konieczne są inwestycje w ich recykling”, https://www.cire.pl/artykuly/materialy-problemowe/ l 87014-w—Polsce-ponad—100-tys-paneli-fotowoltaicznych-niedlugo-stanie-sie-odpadem-konieczne-sa-inwestycj e-w-ich-recykling, dostęp [15.05.2024].
• [26] Redakcja portalu lepiej .tauron.pl, „Utylizacja paneli fotowoltaicznych” , https://lepiej.tauron.pl/zielona-energia/utylizacja-paneli-fotowoltaicznych/, dostep [15.05.2024].
• [27] Redakcja portalu RevoltEnergy, „Utylizacja paneli fotowoltaicznych”, https://www.revoltenergy. eu/pl/blo g /utylizacj a-paneli-fotowoltaicznych, dostęp [15.05.2024].
• [28] Redakcja portalu Statistacom, „Renewable energy in Europe 2022”, https://www. statistacomf study/43 5 75/renewableenergy-in-europe/, dostep [15.05.2024].
• [29] Redakcja Wroconsult Sp. z 0.0. oraz Ekovert Łukasz Szkudlarek, „Badanie ewaluacyjne pn. „Recykling wyeksploatowanych komponentów technicznych odnawialnych źródeł energii oraz akumulatorów pojazdów elektrycznych jako element transformacji W kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym”, Ministerstwo Energii 2019.
• [30] Gahlot R., Mir S., Dhawan N., “Recycling of Discarded Photovoltaic Solar Modules for Metal Recovery: A Review and Outlook for the Future”, American Chemical Society 2022.
• [31] Rozporządzenie Ministra Klimatui Środowiska z dnia 13 grudnia 2022 r. W sprawie metody oraz szczegółowego sposobu obliczania minimalnego rocznego poziomu zbierania zużytego sprzetu elektrycznego i elektronicznego, Ministerstwo Klimatu i Środowiska 2022.
• [32] Weekend S., Wade A., Heath G., “End-of-Life Management: Solar Photovoltaics Panels”, IRENA 2016, TEA-PVPS 2016.
• [33] TAURON Dystrybucja, „TAURON przeprowadził kontrole fotowoltaiki. Są wyniki” https://media.tau- , ron.pl/pr/ 825 82 8/tauron-przeprowadzil-kontrole-fotowoltaiki—sa-wyniki?fbclid==IwARl niVDaokCF7 J2- 5DC3RKTDXVOK90x-qVUJnn84D6uEy7IDmSNfE, dostęp [ 15 .05 2024].
• [34] Wang T., Hsiao J ., Du C., “Recycling of Materials from Silicon Base Solar Cell Module”, Industrial Technology Research Institute 2011.
• [35] Urząd Regulacji Energetyki, "Sprawozdanie z działalności prezesa Urzedu Regulacji Energetyki 2023”, URE Warszawa kwiecień 2024
• [36] Ustawa z dnia ll września 2015 r. o zużytym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym, Kancelaria Sejmu 2015.
• [37] Witryna internetowa przedsiębiorstwa 2LOOPTech S.A., https://emisj a.21oop.tech, dostęp [15.05.2024].
• [38] Witryna internetowa przedsiębiorstwa Thommann Recycling Sp z o.o., https://thornmann.com.pl/recykling-paneli-foto-woltaicznychJ, dostęp [15.05.2024].
• [39] Witryna internetowa przedsiębiorstwa Veolia, „Veolia opens the first European plant entirely dedicated to recycling photovoltaic panels” https: //www.veolia.com/en/newsroom/news/recycling-photovoltaic-panels-circular-economy-france, dostep [15 05.2024].
• [40] Palitzsch W., Loser U. “Integrated PV-Recycling— More Efficient, More Effective” IEEE 2017
• [41] Wang X., Xue J., Hou X., “Barriers analysis to Chinese waste photovoltaic module recycling under the background of "double carbon"”, Elsevier 2023.
• [42] Yi Y., Kim H., Tran T., Hong S., Kim M., „Recovering valuable metals from recycled photovoltaic modules”, Chonnam National University 2014.
• [43] Zespół autorski Agencji Rynku Energii, „Informacja Statystyczna o Energii Elektrycznej” Nr 313-3 62, Ministerstwo Klimatu I Środowiska, Agencja Rynku Energii 2020-2023
• [44] Zespół autorski Agencji Rynku Energii, „Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2018”, Ministerstwo Klimatu I Środowiska, Agencja Rynku Energii 2019.
• [45] Zespół autorski Agencji Rynku Energii, „Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2019”, Ministerstwo Klimatu I Środowiska, Agencja Rynku Energii 2020.
• [46] Zespół autorski Agencji Rynku Energii, „Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2020”, Ministerstwo Klimatu I Środowiska, Agencja Rynku Energii 2021
• [47 ] Zespół autorski Agencji Rynku Energii, „Statystyka Elektroenergetyki Po1skiej 2021”, Ministerstwo Klimatu I Środowiska, Agencja Rynku Energii 2022
• [48] Zespół autorski Agencji Rynku Energii, „Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2022”, Ministerstwo Klimatu I Środowiska, Agencja Rynku Energii 2023.
• [49] Zespół autorski Instytutu Energetyki Odnawialnej, „Rynek fotowoltaiki w Polsce”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2020.
• [50] Zespół autorski Instytutu Energetyki Odnawialnej, „Rynek fotowoltaiki w Polsce”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2021.
• [51] Zespół autorski Instytutu Energetyki Odnawialnej, „Rynek Fotowoltaiki w Polsce 2023”, Instytut Energetyki Odnawialnej 2023. '
• [52] Zespół autorski Międzynarodowej Agencji Energii —— Program Fotowoltaicznych Systemów Energetycznych, „Task 1 Strategic PV Analysis and Outreach — 2023 Snapshot of Global PV Markets”, [EA —- PVPS 2023.
• [53] Zespół autorski Ministerstwa Klimatui Srodowiska, „Scenariusz 3. Do prekonsultacji aktualizacji KPEIK/PEP204O -Analiza dla sektora elektroenergetycznego z uwzględnieniem zmiany sytuacji polityczno-gospodarczej po inwazji Rosji na Ukrainę”, Ministerstwo Klimatui Šrodowiska 2023.