Как пиролиз помогает разделять композитные материалы: инсайты проекта Jinpeng в Янчжоу
Солнечная панель может вырабатывать электроэнергию в течение двадцати-тридцати лет. Однако, когда она достигает конца своего срока службы, начинается новая проблема. То, что кажется простой комбинацией стекла и алюминиевой рамы, на самом деле представляет собой плотно ламинированный многослойный композит. Восстановление её материалов означает разделение этих слоев, не повреждая при этом стекло, кремниевые элементы и металлы, и не перекладывая экологическое бремя на другой процесс.
Солнечная панель - это стекающийся материал, удерживаемый вместе по дизайну
Наиболее заметными частями кристаллическо-кремниевого фотоэлектрического модуля являются переднее стекло и алюминиевая рамка. Под стеклом находятся пленки-капсулянты EVA или POE, кремниевые ячейки, медные ленты, контакты с содержанием серебра и задняя крышка. Эти материалы ламинируются вместе, чтобы модуль мог выдерживать десятилетия жары, влаги, ветра и воздействия ультрафиолета.
Эта прочность создаёт основную проблему переработки: чем сильнее связь в период использования, тем труднее разделить материалы в конце их жизненного цикла. Прямое дробление достаточно простое, но оно может разрушать стекло, кремний и металлы на смешанные частицы, снижая эффективность разделения и стоимость материалов. Химические методы могут воздействовать на отдельные слои, но необходимо учитывать расход реагентов, обработку жидких отходов и стоимость. Сжигание при высоких температурах также требует тщательного контроля выбросов, особенно при наличии фторированных защитных слоёв.
Почему пиролиз может служить этапом разделения слоев
Проект по переработке фотовольтаических модулей в настоящее время устанавливается в Янчжоу, провинция Цзянсу. Подход заключается не в сжигании целых панелей. Сначала удаляются алюминиевые рамки, распределительные коробки и кабели. Затем оставшуюся структуру модуля нагревают в запечатанной среде с ограниченным доступом кислорода, чтобы инкапсулянт и выбранные полимеры задней панели разрушались и постепенно теряли свою связывающую функцию.
Если устаревший модуль сравнивать с плотно сжатым ламинатом, прямое дробление похоже на раздавливание всего слоя сразу. Пиролизное расслаивание больше напоминает ослабление клея между слоями сначала. Цель состоит в том, чтобы по возможности сохранить относительную целостность стекла, ячеек и лент, создавая лучшие условия для последующего разделения, очистки и переработки материалов.
Как модуль в конце срока службы проходит процесс переработки
Сводка процесса: идентификация и разборка модулей → уменьшение размера там, где это необходимо → запаянная пиролизная деламинация с ограничением кислорода → конденсация масла и газа и обработка побочного газа → разделение стекла, ячеек и лент → последующая переработка материалов и их повторное использование.
1. Идентифицируйте и демонтируйте модуль. Модули с задней стеклянной панелью, двойным стеклом и различными составами задней панели не требуют одинаковой предварительной обработки или стратегий контроля выбросов. После идентификации можно снять алюминиевые рамы, распределительные коробки и кабели, чтобы материалы, не требующие термической обработки, не попадали в систему пиролиза.
2. Выполните контролируемую пиролизную деламинацию. Инкапсулирующие полимеры разлагаются при нагревании в условиях ограниченного доступа кислорода. Образующиеся пары поступают в системы конденсации и очистки газов. При соблюдении требований безопасности процесса и управления, неконденсируемый горючий газ может использоваться в качестве дополнительного источника тепла для системы. Выход нефти и газа не является фиксированным; он зависит от типа полимера, содержания полимера и условий эксплуатации.
3. Разделите и очистите твердые материалы. После разделения стекло, кремниевые элементы, медные ленты и другие компоненты переходят к очистке, сортировке или переработке. Пиролиз улучшает разделяемость; возможность выхода каждой фракции на рынок с более высокой стоимостью по-прежнему зависит от последующей обработки и требований к качеству принимающей стороны.
Какие материалы можно восстановить после пиролиза?
Пиролиз не превращает фотогальванический модуль в один продукт. Он высвобождает материалы, которые ранее были связаны вместе, чтобы их можно было обрабатывать через отдельные маршруты восстановления. Основная ценность обычно заключается в алюминии, стекле, кремнии и металлах, а не только в относительно небольшом количестве масла и газа, получаемых из полимерных слоев.
| Материал или компонент | Стадия первичной обработки | Возможный маршрут восстановления |
|---|---|---|
| Алюминиевая рама, распределительная коробка и кабели | Разборка передней части | Раздельное восстановление алюминия, меди и компонентов, пригодных для повторного использования |
| Стекло | Пиролизное расслаивание, разделение и очистка | Повторное использование через подходящий канал переработки стекла после контроля качества |
| Элементы или силиконсодержащая фракция | Разделение после расслаивания и дальнейшее доочищение | Восстановление силикона или другие применения материалов |
| Ленты и фракции, содержащие медь/серебро | Физическая сортировка и металлургическая или химическая очистка | Восстановление цветных и драгоценных металлов |
| Полимеры инкапсуляции и выбранные полимеры задней подложки | Пиролиз, конденсация и обработка газов | Сжатая жидкость или газообразное топливо для процессов, подлежащее испытаниям и местным нормам |
Стол1Основные компоненты фотоэлектрических модулей на основе кристаллического кремния в конце срока службы и возможные пути их восстановления.
Означает ли пиролиз автоматически переработку без загрязнения?
Нет. Пиролиз предотвращает прямой контакт материала с открытым пламенем и облегчает сбор технологических газов в закрытой системе. Однако выбор пиролиза не гарантирует автоматическое соответствие выбросов нормативам. Экологические показатели зависят от того, функционируют ли идентификация сырья, герметичная подача, контроль температуры и давления, конденсация паров, управление неконденсируемыми газами, очистка отходящих газов и операционный мониторинг как единая интегрированная система.
Фторсодержащие задние панели требуют особого внимания. Материалы модулей различаются в зависимости от периода производства и производителя. В проекте следует на раннем этапе определить содержащие фтор, хлор и другие чувствительные компоненты и соответствующим образом настроить установку для поглощения, адсорбции или другую установку для обработки газов. Публичные исследования из IEA PVPS Task 12 также показывают, что практическая переработка фотогальванических модулей обычно сочетает разборку, механическую обработку, термическую обработку, химическую обработку и последующую очистку, а не полагается на одну технологию.
Что демонстрирует проект Янчжоу для Jinpeng
Пиролиз наиболее широко известен как метод обработки отходов шин и пластмасс. Основной принцип также может применяться к другим сырьевым материалам, содержащим пригодные для термического разложения органические фракции, включая определённые нефтяные шламы, биомассу и промышленные композитные отходы. Каждое сырьё ведет себя по-разному, поэтому конструкция реактора, рабочая температура, время пребывания, конденсация и обработка газов должны соответствовать материалу. Не существует универсального набора параметров, который мог бы эффективно перерабатывать любой поток отходов.
Для Цзинпэна проект в Янчжоу - это не просто очередная установка реактора. Он применяет проверенный опыт термической обработки в новом контексте композитных материалов. Система должна объединять начальную разборку, стабильную подачу, пиролизное расслаивание, обработку паров, контроль выбросов и интерфейсы разделения на последующих стадиях. Успех зависит не только от того, сможет ли реактор достичь необходимой температуры, но и от того, смогут ли эти стадии быть организованы в практический маршрут восстановления ресурсов.
Основанная в 2008, компания Шанцюй Jinpeng Industrial Co., Ltd. разрабатывает и производит оборудование для пиролиза, дистилляции и связанного с ними оборудования для восстановления ресурсов. Компания поставила более 1,600 комплектов оборудования, имеет более 60 патентов и сертификатов, а также поддерживает ISO 9001, ISO 14001 и соответствующие CE сертификаты.
Эти показатели демонстрируют накопленный опыт, но проект в конечном итоге зависит от непрерывной работы на каждом этапе - анализа сырья, проектирования процессов, производства, установки, ввода в эксплуатацию и обучения операторов. Проект в Янчжоу, таким образом, представляет собой не просто дополнительный пример оборудования: он показывает продолжающееся развитие компании Jinpeng от производителя пиролизного оборудования к инженерному партнеру по комплексным решениям по преобразованию отходов в продукцию.
Переработка фотоэлектрических элементов требует полной цепочки создания стоимости
По мере того как предыдущие поколения солнечных модулей выходят из эксплуатации, отрасли необходимо гарантировать, что оборудование для чистой энергии остаётся надлежащим образом управляемым в конце его жизненного цикла. Эффективность переработки не следует оценивать только по тому, обработан модуль или нет. Также следует оценивать, насколько эффективно разделяются материалы, контролируются выбросы и остатки, и имеют ли восстанавливаемые фракции надёжные дальнейшие направления использования.
Пиролиз не является единственным решением для переработки фотогальванических модулей, и его не следует представлять как короткий путь, заменяющий все остальные этапы. Его практическая ценность более специфична: он может справиться с одной из самых трудных стадий при восстановлении композитных материалов, разрушая полимерные связывающие слои и открывая путь к механической сортировке, переработке и повторному использованию. Проект в Янчжоу демонстрирует, как технологии термической обработки могут развиваться от традиционных применений для отходов к циклическому использованию материалов для новой энергетики.
Примечание к источнику
Технические границы, описанные в этой статье, основаны на публичном отчете IEA PVPS Task 12 о переработке фотогальванических модулей, опубликованной информации о компании Jinpeng и фактической информации о проектах в Янчжоу.
Отказ от ответственности: Производственная мощность, коэффициенты восстановления, распределение продукции и качество продукции зависят от состава сырья, конструкции модуля, эксплуатационных параметров, фактических условий работы завода и требований местного проекта. Данная статья не является гарантией эффективности какого-либо конкретного проекта.