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Was Es Braucht, Um Eine Kreislaufwirtschaft Für Solar-Photovoltaik-Systemmaterialien Zu Verwirklichen
Was Es Braucht, Um Eine Kreislaufwirtschaft Für Solar-Photovoltaik-Systemmaterialien Zu Verwirklichen

Video: Was Es Braucht, Um Eine Kreislaufwirtschaft Für Solar-Photovoltaik-Systemmaterialien Zu Verwirklichen

Video: Photovoltaik durchgerechnet: Kosten vs. Sparpotenzial 2022, Dezember
Anonim

Die rapide Zunahme von Photovoltaik-Anlagen (PV) hat zu Umwelt- und Lieferkettenproblemen geführt. Die Vereinigten Staaten sind auf Importe von Rohstoffen für die Herstellung von Solarmodulen und Importe von PV-Zellen und -Modulen angewiesen, um die Inlandsnachfrage zu decken. Mit steigender PV-Nachfrage steigt auch die Notwendigkeit, wertvolle Materialien abzubauen – eine Motivation für die Wiederverwendung und das Recycling im Haushalt.

Darüber hinaus könnten stillgelegte PV-Module in den Vereinigten Staaten bis 2030 1 Million Tonnen Abfall oder 1 % des weltweiten Elektroschrotts ausmachen. Dies bietet nicht nur Bedenken hinsichtlich der Abfallwirtschaft, sondern auch Chancen für die stoffliche Verwertung und Sekundärmärkte.

„Ein verantwortungsvolles und kosteneffizientes Management der Hardware von PV-Systemen ist ein wichtiger geschäftlicher und ökologischer Aspekt“, sagte Taylor Curtis, Nachhaltigkeitsanalyst am National Renewable Energy Laboratory (NREL). „Die Reparatur, Wiederverwendung oder Verwertung dieser Geräte würde negative Umweltauswirkungen reduzieren, Ressourcenbeschränkungen verringern und das US-Wirtschaftswachstum ankurbeln.“

Curtis und ein Team von NREL-Forschern haben laufende Analysen zum Umgang mit ausrangierten PV-Modulen geleitet, um die Vision des Labors einer Kreislaufwirtschaft für Energiematerialien zu unterstützen. Das Team führte rechtliche und literaturbasierte Recherchen durch und interviewte Interessenvertreter der Solarindustrie, Aufsichtsbehörden und politische Entscheidungsträger. Sie veröffentlichten eine Reihe von technischen NREL-Berichten, in denen Optionen und Möglichkeiten für die Wiederverwendung und das Recycling von PV-Geräten eingegrenzt wurden.

Technische, wirtschaftliche und regulatorische Faktoren für eine PV-Kreislaufwirtschaft

Heutzutage gibt es aufgrund der aktuellen Marktbedingungen und regulatorischen Hindernissen kaum Anreize für die Privatwirtschaft, in PV-Recycling, -Reparatur oder -Wiederverwendung zu investieren. In den Vereinigten Staaten hat nur ein Hersteller ein „Rücknahmeprogramm“eingeführt, um ausgediente PV-Module wiederzuverwenden oder zu recyceln. Obwohl es eine wachsende Zahl von US-Recyclern von Drittanbietern gibt, die PV-Module akzeptieren, gewinnen die meisten Unternehmen nur Schüttgut zurück und hinterlassen hochwertige Materialien wie Silber, Kupfer und Silizium – so ein Bericht der Studie.

In Zukunft könnte die US-Industrie allein für rückgewonnene PV-Materialien aus Modulen 60 Millionen US-Dollar bis 2030 oder 2 Milliarden US-Dollar bis 2050 betragen Einnahmequellen, fügen Steuervorteile hinzu und schaffen amerikanische Arbeitsplätze.

Um private Investitionen in der Frühphase neuer und erweiterter PV-Marktchancen anzukurbeln, empfehlen die Analysten staatlich finanzierte F&E und Analysen, um einen Teil der Markt- und Regulierungsunsicherheit im Zusammenhang mit der Wiederverwendung und den Alt-PV-Optionen zu verringern. F&E könnte sich auf die Entwicklung von PV-Modulen konzentrieren, die leichter repariert, wiederverwendet oder recycelt werden können, sowie auf die damit verbundenen kostengünstigen Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Richtlinien sind auch für eine PV-Kreislaufwirtschaft von entscheidender Bedeutung, da sie die sichere Handhabung, Lagerung, Behandlung, den Transport, die Wiederverwendung, das Recycling und die Entsorgung von PV-Geräten gewährleisten. Die NREL-Analysten stellten jedoch fest, dass die bestehenden Vorschriften für Verbindungen, Feuer, Gebäude und Elektro in den Vereinigten Staaten die Wiederverwendung von PV-Modulen oder Wechselrichtern für netzgebundene Anwendungen direkt verbieten könnten.

In den Vereinigten Staaten werden PV-Geräte wie Module, die zur Ressourcenrückgewinnung bestimmt sind, oft auf die gleiche Weise reguliert wie Geräte, die zur Entsorgung bestimmt sind. Daher besteht kein Anreiz zum Recycling, insbesondere wenn die Entsorgung weniger kostet. Gebrauchte PV-Geräte, die vor dem Recycling oder der Entsorgung gesammelt oder gelagert werden, können als fester Abfall oder gefährlicher fester Abfall eingestuft werden. Die US-Abfallgesetze variieren je nach Gerichtsbarkeit und schreiben spezifische Handhabungs-, Lagerungs- und Transportanforderungen vor. Transporteure von PV-Geräten unterliegen möglicherweise den Gefahrgutvorschriften des US-Verkehrsministeriums mit spezifischen Verpackungs-, Dokumentations- und anderen transportbezogenen Anforderungen. Wenn PV-Anlagen ins Ausland versendet werden, können sie internationalen Vertragsbestimmungen und Exportbestimmungen unterliegen.

Basierend auf ihrer Analyse empfiehlt das NREL-Team einen vielschichtigen Regulierungsansatz, der Verantwortung über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg verteilt. Konsistente, klar definierte bundesstaatliche, staatliche und lokale Vorschriften könnten Sekundärmärkte vorschreiben und Anreize setzen. Diese Gesetze könnten die Entsorgung von PV-Modulen verbieten, eine Ausnahme von strengen Vorschriften vorsehen oder eine Wiederverwendung verlangen. Der Staat Washington hat beispielsweise eine Richtlinie, die PV-Hersteller verpflichtet, Module ohne Kosten für die Verbraucher zurückzunehmen oder zu recyceln. Es ermöglicht auch, Module unter weniger strengen Anforderungen an festen Abfall zu regulieren, wenn sie recycelt werden.

Best Practices für das PV-Management am Ende des Lebenszyklus

In einem anderen Bericht im Rahmen der Forschungsbemühungen untersuchen NREL-Analysten eingehendere Alternativen für das Management von stillgelegten PV-Systemen. Die beste Option für jedes System, das stillgelegt wird, wird durch die geschätzten Kosten für die Modernisierung oder das Repowering und die prognostizierten Einnahmen aus dem fortgeführten Betrieb bestimmt.

Wenn ein System betriebsbereit ist und keinen größeren Schaden erlitten hat, kann der Leistungszeitraum möglicherweise verlängert werden. Dies beinhaltet die Verlängerung der Genehmigungen und des Versorgungs- und Zusammenschaltungsvertrags. Während bei dieser Option keine Kapitalinvestition erforderlich ist, fallen bei der Reparatur alter Geräte höhere Betriebs- und Wartungskosten an.

Eine Renovierung ist eine Option mit detaillierten physischen und elektrischen Inspektionen und notwendigen Reparaturen. Dies könnte etwa 500 US-Dollar pro Kilowatt kosten. Wenn ein System einen Sturmschaden erlitten hat, können die Kosten 750 US-Dollar pro Kilowatt überschreiten. Die Aufarbeitung wird schwieriger, weil Teile von Altsystemen immer schwerer zu finden sind und Betreiber und Wartungsanbieter möglicherweise nicht über das Know-how verfügen, um mit älteren Systemen zu arbeiten.

Einige ältere PV-Anlagen können repowert werden. Dies beinhaltet die Neugestaltung des Systems und die Installation eines neuen PV-Generators und Wechselrichters, um die Stromquelle umzubauen oder zu ersetzen. Repowering kostet oft 80 % des gesamten Anlagenwertes. Ein repowered PV-System ist in fast jeder Hinsicht neu und kann vorhandene Landnutzung, Genehmigungen, Netzverbindungen und Strombezugspreise nutzen.

Wenn es wirtschaftlich nicht sinnvoll ist, eine Anlage zu reparieren oder zu sanieren, kann die Außerbetriebnahme die richtige Option sein. Dies beinhaltet den Ausbau des PV-Moduls und anderer Geräte und die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands des Grundstücks oder Dachs. Diese reicht von 300 US-Dollar pro Kilowatt bis 440 US-Dollar pro Kilowatt.

Auch steuerliche Auswirkungen können Entscheidungen beeinflussen, da Verträge oft so strukturiert sind, dass Projekte für Steuergutschriften und Abschreibung in Frage kommen.

Wie ist der aktuelle Stand der US-amerikanischen Richtlinien und Initiativen zum PV-Recycling?

Ein Abschlussbericht der Serie analysiert bundesstaatliche und staatliche Vorschriften (bestehende, ausstehende und historische), die sich explizit mit dem Recycling von PV-Modulen in den Vereinigten Staaten befassen.

Die Analysten fanden keine Bundesgesetze oder Verordnungen, die sich explizit mit dem Recycling von PV-Modulen befassen. Allerdings haben sich in Bezug auf das PV-Management am Ende der Lebensdauer staatliche und branchengeführte Richtlinien herausgebildet. Diese staatlich und von der Industrie geleiteten Richtlinien verwenden ihre eigenen Rahmenbedingungen, die auf spezifische Optionen für die Stilllegung von PV-Modulen zugeschnitten sind, und wirken sich dadurch auf verschiedene Teile der solaren Wertschöpfungskette aus.

Einige Bundesstaaten wie New Jersey und North Carolina haben im Jahr 2020 Gesetze erlassen, die die Untersuchung von Optionen für das PV-Management am Ende ihrer Lebensdauer vorschreiben, um Optionen für gesetzliche oder behördliche Überlegungen zu entwickeln. Diese Forschung könnte auch wertvolle, öffentlich zugängliche Informationen über die Kosten und Verbindlichkeiten im Zusammenhang mit PV-Recycling- und Ressourcenrückgewinnungsmöglichkeiten liefern. Darüber hinaus hat Kalifornien universelle Abfallvorschriften erlassen, die die Entsorgung, den Transport, die Lagerung, die Ansammlung und die Behandlung ausrangierter PV-Module betreffen.

Ab Mai 2020 hat Hawaii eine anhängige Gesetzgebung, die eine umfassende Untersuchung von Fragen im Zusammenhang mit dem Recycling von PV-Modulen und dem Entsorgungsmanagement erfordert. Rhode Island hat eine anhängige Gesetzgebung, die, wenn sie erlassen wird, ein Programm zur Verwaltung und Rücknahme von PV-Modulherstellern schaffen würde. Kalifornien hat auch anhängige Gesetze zur Untersuchung und Empfehlung von Richtlinien, die die Wiederverwendung oder das Recycling von PV-Modulen am Ende ihrer Lebensdauer sicherstellen.

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„Eine Kreislaufwirtschaft für Solar-PV-Materialien wird alle entlang der Wertschöpfungskette einbeziehen, von Projektbesitzern und Finanziers bis hin zu Herstellern“, sagte Curtis. „Gemeinsam kann die Branche sicherstellen, dass Haftungen wie Gefahrstoffe vermieden werden und das End-of-Life-Management den größtmöglichen wirtschaftlichen Wert und die geringstmögliche Umweltbelastung erzielt.“

Erfahren Sie mehr über die Vision von NREL für eine Kreislaufwirtschaft für Energiematerialien.

Die Zukunftsvision von NREL:

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