寿命を迎えた太陽光パネルがリサイクルしにくいのはなぜか？

熱分解が複合材料の分離にどのように役立つか：ジンペンの揚州プロジェクトからの洞察

ソーラーパネルは20年から30年にわたって電力を生み出すことができます。しかし、その使用寿命が終わると、別の課題が始まります。単純に見えるガラスとアルミフレームの組み合わせは、実際には密着してラミネートされた多層複合材です。その材料を回収するには、ガラス、シリコンセル、金属を不必要に損傷させることなく、また環境負荷を別のプロセスに転嫁することなく、それらの層を分離する必要があります。

ソーラーパネルは設計によって結合された素材の積層体です

結晶シリコン太陽光発電モジュールで最も目に見える部分は、前面のガラスとアルミニウムフレームです。ガラスの下にはEVAまたはPOEの封止材フィルム、シリコンセル、銅リボン、銀を含む接点、バックシートがあります。これらの材料はラミネートされており、モジュールは何十年にもわたる熱、湿気、風、紫外線への曝露に耐えることができます。

その耐久性は中心的なリサイクルの問題を生みます：使用中の結合が強いほど、廃棄時に材料を分離するのが難しくなります。直接粉砕は単純ですが、ガラス、シリコン、金属を混合粒子にしてしまい、分離効率や材料価値を下げる可能性があります。化学的手法は特定の層を対象にすることができますが、試薬の消費量や液体廃液処理、コストを考慮する必要があります。高温燃焼も、特にフッ素化バックシートが存在する場合は排出物の管理を慎重に行う必要があります。

パイロリシスがデラミネーションのステップとして機能する理由 熱分解プラント。

太陽光発電モジュールのリサイクルプロジェクトが現在、江蘇省揚州で設置中です。この方法では、パネル全体を燃やすことはしません。まずアルミフレーム、接続ボックス、ケーブルを取り外します。その後、残りのモジュール構造を密閉された酸素制限環境で加熱し、封止材と選択されたバックシートの高分子が分解して徐々に結合機能を失うようにします。

引退したモジュールをぎっしり圧縮された積層板と比較すると、直接破砕は全体のスタックを一度に粉砕することに似ています。熱分解による剥離は、まず層間の接着剤を緩めることに近いです。その目的は、可能な限りガラス、セル、リボンの相対的な完全性を保持し、下流での分離、洗浄、材料精製の条件を改善することです。

廃棄モジュールがリサイクルプロセスを通る流れ

プロセス概要: モジュールの識別と解体 → 必要に応じたサイズの縮小 → 密封酸素制限熱分解剥離 → 油気凝縮および排ガス処理 → ガラス、セル、リボンの分別 → 下流材料の精製と再利用。

1. モジュールを識別して分解します。ガラスバックシートモジュール、二重ガラスモジュール、および異なるバックシートの配合物は、同一の前処理や排出制御戦略を必要としません。識別後、アルミフレーム、接続ボックス、ケーブルを取り外すことで、熱処理を必要としない材料が熱分解システムに入らないようにできます。

2. 制御された熱分解剥離を行う。エンカプセル化ポリマーは酸素制限下で加熱されると分解する。生成された蒸気は凝縮およびガス浄化システムへ送られる。プロセス安全および制御要件に従い、非凝縮可燃性ガスはシステムの補助熱源として優先的に使用できる。石油およびガスの収率は固定されておらず、ポリマーの種類、ポリマー含有量および運転条件によって異なる。

3 固体材料を分離して精製します。積層が剥がれた後、ガラス、シリコンセル、銅リボンなどの部品は洗浄、選別、または精製工程に移行します。熱分解は分離性を高めますが、それぞれの成分がより高付加価値の市場に入れるかどうかは、下流工程および受け取り側の品質仕様に依存します。

熱分解後に回収できる材料は何ですか？

熱分解は、太陽電池モジュールを1つの製品に変換するものではありません。それは、以前に結合されていた材料を解放し、それらが個別の回収ルートで処理できるようにします。主要な価値は通常、アルミニウム、ガラス、シリコン、および金属にあり、ポリマー層から得られる比較的少量の油やガスだけにあるわけではありません。

テーブル1寿命終了の結晶シリコン太陽光発電モジュールの主要成分と潜在的な回収ルート。

熱分解は自動的に無公害リサイクルを意味するのか？

いいえ。熱分解は、材料と開いた炎が直接接触するのを避け、閉鎖系でプロセスガスを収集しやすくします。しかし、熱分解を選択したからといって、排出物が自動的に規制に適合するわけではありません。環境性能は、原料の特定、密閉給料、温度・圧力管理、蒸気の凝縮、非凝縮性ガスの管理、排ガス浄化、および運転監視が一体として機能するかどうかに依存します。

フッ素化バックシートには特別な注意が必要です。モジュール材料は生産時期や製造業者により異なります。プロジェクトでは、初期段階でフッ素、塩素、その他の感受性のある成分を特定し、それに応じて適切な吸収、吸着、またはその他のガス処理装置を構成する必要があります。IEA PVPS Task 12 の公的な研究でも、実際の太陽光発電モジュールのリサイクルは、単一技術に依存するのではなく、通常、分解、機械的処理、熱処理、化学処理、および下流精製を組み合わせて行われることが示されています。

揚州プロジェクトが金鵬に示すもの

熱分解は、廃タイヤやプラスチックの処理で最も広く認識されています。この基本原理は、選択された油泥、バイオマス、産業複合廃棄物など、適切に熱分解可能な有機成分を含む他の原料にも適用できます。各原料は異なる挙動を示すため、反応器の設計、操作温度、滞留時間、凝縮およびガス処理は材料に合わせて調整する必要があります。あらゆる廃棄物流を効果的に処理できる普遍的なパラメータは存在しません。

ジンペンにとって、揚州プロジェクトは単なる別の反応炉設置ではありません。それは確立された熱処理の経験を新しい複合材料の文脈に適用するものです。システムは前処理の解体、安定供給、熱分解による剥離、蒸気の処理、排出制御、下流の分離インターフェースを接続する必要があります。成功は、反応炉が要求される温度に達するかどうかだけでなく、これらの段階が実用的な資源回収ルートとして組織できるかどうかにも依存します。

2008に設立された商丘Jinpeng Industrial Co., Ltd.は、熱分解、蒸留および関連する資源回収装置の開発と製造を行っています。同社は1,600セット以上の装置を納入し、60件以上の特許と証明書を取得しており、ISO 9001、ISO 14001および関連するCE認証を保持しています。

これらの数字は蓄積された経験を示していますが、プロジェクトは最終的には原料分析、プロセス設計、製造、設置、試運転、オペレーター訓練にわたる継続的な提供に依存します。したがって、揚州プロジェクトは単なる追加の機器事例以上のものを示しており、ジンペンが熱分解装置のメーカーから統合型廃棄物から製品へのソリューションのためのエンジニアリングパートナーへと継続的に発展していることを示しています。

太陽光発電のリサイクルには完全なバリューチェーンが必要です

太陽光モジュールの以前の世代が廃棄期に入るにつれて、業界はクリーンエネルギー機器が使用終了時に適切に管理されることを確実にする必要があります。リサイクルの性能は、モジュールが処理されるかどうかだけで判断されるべきではありません。材料が効果的に分別されているか、排出物や残留物が管理されているか、回収された部分が信頼できる下流の行き先を持っているかによっても評価されるべきです。

熱分解は太陽光発電モジュールのリサイクルにおける唯一の答えではなく、他のすべての工程を置き換える近道として提示されるべきではありません。その実際的な価値はより具体的であり、複合材料の回収における最も困難な段階の一つに対応することができ、ポリマー結合層を分解し、機械的分離、精製、再利用への道を開くことができます。揚州プロジェクトは、熱処理技術が従来の廃棄物応用から新エネルギー材料の循環利用にまで拡張できることを示しています。

参考注記

この記事で説明されている技術的境界は、公開されているIEA PVPSタスクによって示されています12太陽光モジュールのリサイクルに関する報告書、晋鹏会社の公開情報および揚州からの実際のプロジェクト情報。

免責事項：処理能力、回収率、製品の分配および製品品質は、原料の組成、モジュール設計、運転パラメータ、実際のプラントの条件、ならびに地域のプロジェクト要件に依存します。この記事は、特定のプロジェクトの性能保証を構成するものではありません。