Odpady zielonej energii pominięte w agendzie klimatycznej

Tuesday, 09 Jan, 2024

Raport

Ilość odpadów gromadzących się po panelach słonecznych i łopatach turbin wiatrowych można mierzyć w tonach. A branża dopiero się rozkręca.
Prawie wszystkie zużyte panele słoneczne w Stanach Zjednoczonych trafiają na wysypiska śmieci, a wiele paneli pierwszej i drugiej generacji już się wyczerpuje, znacznie przed przewidywanym 30-letnim okresem użytkowania.
Jak wynika z badania opublikowanego w Science Direct, do tego należy dodać około 9,8 miliona ton metrycznych martwych paneli, które trzeba będzie usunąć w latach 2030–2060.
Wyrzucenie panelu słonecznego na wysypisko śmieci w USA kosztuje obecnie około 1, może 2 dolarów. Według szacunków podanych przez PV Magazine koszt recyklingu tego samego panelu wzrasta do 20–30 dolarów.
Części turbin wiatrowych stanowią podobne wyzwanie, ponieważ tysiące łopatek trafiło już na wysypiska śmieci i pola w Teksasie, Wyoming, Południowej Dakocie i Iowa.
Zrzucenie ostrza nie jest małym wyczynem. Według Departamentu Energii długość pojedynczej łopaty turbiny wiatrowej może przekraczać 200 stóp lub więcej niż rozpiętość skrzydeł Boeinga 747. Morskie platformy wiatrowe są jeszcze większe.
Według Davida Morgana, dyrektora ds. strategii w Carbon Rivers, centrum recyklingu zaawansowanych materiałów z siedzibą w Tennessee, obecnie w Stanach Zjednoczonych złomowanych jest około 7000 ostrzy rocznie.
Spośród wszystkich odpadów włókien szklanych odbieranych przez firmę Carbon Rivers największym wyzwaniem są łopaty turbin wiatrowych, powiedział Morgan.
„To bardzo wytrzymały i solidny materiał. Są duże i kłopotliwe w obsłudze” – powiedział.
„Duże łopaty turbin wiatrowych, przyczepy podróżne, kadłuby łodzi i inne strumienie odpadów można przekształcić w czyste, wysokiej jakości włókno szklane, które można w ekonomiczny sposób ponownie zastosować w następnym samochodzie, łodzi lub łopatce turbiny” – czytamy na stronie internetowej Carbon Rivers.
W miarę jak cmentarze turbin wiatrowych stały się wirusowymi treściami wideo, przemysł wiatrowy zaczął coraz częściej „rozmawiać” na temat rozwiązań po wycofaniu z eksploatacji, powiedział Morgan, ale nie jest przystosowany do „złożonej gospodarki o obiegu zamkniętym”.
Jeśli chodzi o prawdziwie „zielone” rozwiązania, „gospodarka o obiegu zamkniętym” jest niezbędna, powiedział Morgan. Zasadniczo jest to model biznesowy, w którym priorytetem jest ponowne użycie, naprawa lub regeneracja materiałów, aby kontynuować produkcję w możliwie najbardziej zrównoważony sposób.
Powiedział, że odpady odnawialne to nie tylko problem infrastrukturalny, istnieją także luki w przepisach.
„W tej chwili łopaty wiatrowe można w dużej mierze składować na wysypiskach. Różni się to w poszczególnych stanach.”
Niektóre firmy wspierające energię wiatrową – szczególnie te powiązane z gigantami paliw kopalnych, takimi jak Shell Global i General Electric – wzbudziły wśród krytyków wątpliwości, czy prawdziwy zrównoważony rozwój jest częścią istniejącego planu.
Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA), pod przewodnictwem byłego prezydenta Donalda Trumpa, zidentyfikowała pojawiające się problemy związane ze wzrostem ilości odpadów energii odnawialnej.
„Bez strategii zarządzania wycofaniem z eksploatacji tak zwane zielone technologie, takie jak panele słoneczne, akumulatory pojazdów elektrycznych i wiatraki, ostatecznie spowodują takie same niezamierzone obciążenia dla naszej planety i gospodarki, jak tradycyjne towary” – powiedział były admini- strator EPA Andrew Wheeler.
Rozwijający się przemysł
Wraz z rozwojem tak zwanego przemysłu energii odnawialnej – głównie dzięki ogromnym dotacjom od administracji Bidena – rośnie także marnotrawstwo na zapleczu.
Według raportu Energy Information Administration (EIA), amerykańskiej agencji rządowej, moc wytwarzania energii słonecznej wzrośnie w 2024 r. o ponad 38 procent w 2024 r. Prognozuje się, że moc elektrowni wiatrowych wzrośnie o 4,4 proc.
Pomimo tego zauważalnego wzrostu wykorzystania systemów energii odnawialnej, według EIA, produkcja energii elektrycznej w Ameryce w 2022 r. pochodziła głównie (około 60 procent) z paliw kopalnych – węgla, gazu ziemnego, ropy naftowej i innych gazów.
Odnawialne źródła energii stanowiły około 21 procent, a 18 procent stanowiła energia jądrowa. Dodatkowa frakcja pochodziła z małych układów słonecznych.
Panele słoneczne mają żywotność do 30 lat. Co zrozumiałe, niektóre organizacje ekologiczne podnoszą alarm.
„Jeśli w ciągu najbliższych 25 lat energia słoneczna i jądrowa wyprodukują taką samą ilość energii elektrycznej, jaką wyprodukowała elektrownia jądrowa w 2016 r., gdy odpady nuklearne osiągnęłyby wysokość Krzy- wej Wieży w Pizie” gdyby składowane były na boiskach piłkarskich, to teraz odpady słoneczne osiągnęłyby wysokość dwóch Mount Everestów.” – podała kalifornijska organizacja ds. ochrony środowiska “Stany postępu”.
Morgan powiedział, że na razie dotrzymuje kroku ilości przychodzących odpadów, a firma zwiększa skalę swojej działalności, w tym buduje duży zakład w Teksasie. Firma Carbon Rivers rozszerzyła również swój zakres na produkty „na bazie kompozytów”, w tym na włókno szklane, a nawet części lotnicze i kosmiczne.
E-odpady
Inny obszar odpadów – odpady elektroniczne, powszechnie znane jako e-odpady – rośnie w wykładniczym tempie. Jest to najszybciej rosnący strumień odpadów stałych na świecie i obejmuje produkty odnawialne, takie jak panele słoneczne i akumulatory pojazdów elektrycznych (EV).
Tylko niewielka część jest poddawana recyklingowi.
Opublikowana w tym roku analiza z 2019 r. wykazała, że z 53,6 mln ton elektroodpadów wyprodukowanych na całym świecie zaledwie 17 proc. zostało poddanych recyklingowi.
„Ludzie myślą, że plastik to straszak śmieci... ale ilość elektroodpadów wciąż rośnie” – powiedział Paul Williams, wiceprezes ds. komunikacji w firmie recyklingowej ERI.
Koncentrując się na segregacji i recyklingu wszelkiego rodzaju elektroodpadów, Williams stwierdził, że ERI utrzymuje „wojskowy” poziom niszczenia danych w przypadku elektroniki.
Ochrona prywatności jest ogromnym problemem w przypadku elektroodpadów.
„To nie tylko kwestia ochrony środowiska, nie tylko kwestia praw człowieka, ale także kwestia bezpieczeństwa cybernetycznego. Wiele współczesnych technologii zawiera prywatne dane” – powiedział.
Na początku utylizacji elektroodpadów firmy niedbałe postępowały z nimi w sposób, który stwarzał szerokie pole do kradzieży danych.
„Odkryliśmy, że ci pozbawieni skrupułów po prostu wysyłali te rzeczy do krajów rozwijających się… a ze względu na dane stanowiło to ogromne wyzwanie dla prywatności” – powiedział Williams.
Należy poczynić przygotowania w zakresie bezpieczeństwa danych w przypadku pojazdów elektrycznych, a nie tylko ich potencjalnie ulotnych akumulatorów, ale także komputerów pokładowych pojazdów elektrycznych, gdy ich żywotność dobiegnie końca.
„Samochody są szczególnie przerażające, ponieważ rodzaj przechwytywanych danych jest bardzo osobisty. Zna trasy, wagę i rozmiary osób siedzących na siedzeniach samochodu” – powiedział. „To trochę przerażające, jak o tym myśleć”.
Chociaż ERI nie odnotowuje jeszcze zbyt wielu paneli słonecznych ani odpadów z akumulatorów związanych z pojazdami elektrycznymi, Williams powiedział, że jest na to gotowe.
„Ostatecznie zapukają do naszych drzwi. Nie wyrzucamy żadnych elektroodpadów.”
Stwierdził, że w ciągu ostatnich dwudziestu lat poczyniono ogromne postępy w zakresie usuwania przez społeczeństwo elektro- odpadów.
Williams twierdzi, że na początku XXI wieku, kiedy firma ERI rozpoczynała działalność, wszyscy mieli „stare telewizory w garażu lub na strychu”. Ludzie nie wiedzieli, co z nimi zrobić.”
To samo dotyczy młodszych pokoleń korzystających z wycofanych telefonów komórkowych. Mówi jednak, że nastawienie zmieniło się w ciągu ostatnich 10–15 lat, a w dużej mierze ma to związek z wyzwaniami w zakresie bezpieczeństwa danych związanymi z odpadami elektronicznymi.
Williams nie jest zniechęcony nadchodzącym napływem paneli słonecznych i komponentów pojazdów elektrycznych.
„Nawet w przypadku akumulatorów litowo-jonowych i paneli słonecznych nie są one ostatnią milą. Wiemy, że w pewnym momencie pojawi się coś nowego.”
Powiedział, że przejrzystość była problemem w przypadku firm, które w ubiegłych latach twierdziły, że poddają recyklingowi elektroodpady, reklamując rozwiązania przyjazne dla środowiska, potajemnie wyrzucając swoje e-odpady na składowiska.
„Tak naprawdę najważniejszą rzeczą jest przejrzystość. Kiedy wystartowało ERI, dosłownie montowaliśmy kamery na sufitach. Kiedy nad tym pracujemy, nic nie trafia na wysypisko” – powiedział Williams.
Efekt domina
Recykling zużytych paneli słonecznych, akumulatorów pojazdów elektrycznych i części turbin wiatrowych to główne elementy problemu odpadów, ale wzrost produkcji energii alternatywnej wpływa również na infrastrukturę pomocniczą.
Najważniejszą częścią tej infrastruktury są transformatory elektryczne, co do których znawcy branży twierdzą, że istnieje ogromny popyt zarówno na nowe, jak i regenerowane jednostki.
Czas oczekiwania na nowy transformator to miesiące, a nawet rok, mówi Clayton Saunderson, dyrektor ds. zapasów i zakupów w firmie Maddox Industrial Transformers, która zajmuje się regeneracją transformatorów.
Regeneracja i zwrot istniejących jednostek z farm fotowoltaicznych stała się integralną częścią działalności Maddoxa, powiedział Saunderson.
„Kupujemy praktycznie od każdego i od każdego. Jest ogromne zapotrzebowanie” – stwierdził.
W tej chwili popyt na transformatory przewyższa podaż, także w sektorze odnawialnych źródeł energii, powiedział Saunderson.
„Nie ma znaczenia, w jakim segmencie się znajdujesz.

Naprawdę trudno jest szybko zdobyć transformator... Jeśli masz już projekt i poniosłeś porażkę, często nie możesz czekać 50 tygodni” – powiedział .
Czas realizacji odnowionego transformatora w firmie Maddox wynosi od jednego do czterech tygodni.
Powiedział, że farmy produkujące energię odnawialną zwykle eksploatują swoje transformatory „dość mocno”, co powoduje ich szybsze zużycie.
Renowacja istniejącego transformatora jest najszybszą opcją, natomiast recykling to dłuższy i bardziej intensywny proces wymagający więcej czasu i logistyki, aby powrócić do gospodarki o obiegu zamkniętym.
„Jesteśmy w stanie wziąć produkt i przywrócić go do życia, aby zapobiec jego demontażowi lub wysłaniu do zakładu re- cyklingu” – powiedział.
Jednak zapotrzebowanie branży pojazdów elektrycznych jeszcze bardziej ogranicza zasoby. W segmencie pojazdów elektrycznych toczy się walka o [stacje] ładowarek pojazdów elektrycznych” – powiedział Saunderson, twierdząc, że dodatkowa konkurencja w zakresie transformatorów potrzebnych do zasilania stacji ładowania pojazdów elektrycznych „hamuje” zdolność do wyprzedzenia niedoborów.
„Coraz trudniej będzie dostać produkt na półce” – stwierdził. „Widzimy ogromny wzrost. Jest wyższy niż kiedykolwiek wcześniej.”
Materiał niebezpieczny
Nowa technologia akumulatorów, zwłaszcza litowo-jonowa, która napędza pojazdy elektryczne, stawia przed branżą recyklingową nowy zestaw wyzwań i toksycznych chemikaliów.
„Rzeczy takie jak nikiel są rakotwórcze. Nie chcesz, żeby trafiło to na wysypisko śmieci” – powiedział Marcus Randolph, dyrektor generalny firmy zajmującej się recyklingiem akumulatorów Ecobat.
Zdaniem Randolpha z punktu widzenia gospodarki odpadami istnieje pozytywna strona, jeśli chodzi o przetwarzanie akumulatorów EV. Pomimo złożonego składu akumulatorów pojazdów elektrycznych wierzy, że w dłuższej perspektywie recykling będzie „wyraźnym zwycięzcą” ze względu na ograniczoną podaż kluczowych pierwiastków, takich jak kobalt, wykorzystywanych w ich konstrukcji.
Twierdzi, że wartość minerałów odzyskanych w postaci „czarnej masy” z wycofanych akumulatorów jest zbyt cenna, aby po prostu wyrzucać je na wysypisko śmieci.
Jest to również niezwykle niebezpieczne.
„Nie możemy w dalszym ciągu wyrzucać materiałów niebezpiecznych na wysypiska śmieci. I rozmawiasz z inżynierem górnictwa” – powiedział Randolph.
Nie sprawia to jednak, że akumulatory EV są mniej podatne na awarię.
„Staliśmy z boku i powiedzieliśmy, że baterie litowe są naszym największym zagrożeniem i największą szansą” – powiedział, dodając, że baterie litowe są „znacznie bardziej złożone”.
Ponadto mogą wywołać pożary, których nie da się ugasić tradycyjnymi metodami. Randolph powiedział, że ponieważ tlen nie jest częścią równania spalania w przypadku baterii litowych, woda i niektóre konwencjonalne metody tłumienia nie będą działać.
Staje się to szczególnie niebezpieczne, gdy zapala się więcej niż jedno ogniwo w uszkodzonym akumulatorze, powodując zjawisko zwane „niekontrolowaną temperaturą”.
Szef straży pożarnej hrabstwa Baltimore, Tim Rostkowski, powiedział 11 News Investigates, że gdy akumulatory litowo-jonowe ulegną niekontrolowanemu przegrzaniu, „wygenerują własne ciepło i będą się rozprzestrzeniać lub przemieszczać się z ogniwa do ogniwa do ogniwa. Baterie te mogą nagrzać się do ponad 1000 stopni.
„Jeśli nie schłodzimy go wystarczająco szybko i przez wystarczająco długi czas, wytworzy ciepło i ponownie się zapali”.
I chociaż zjawisko to jest rzadkie, nadal się zdarza.
Pan Randolph powiedział, że Ecobat używa specjalnych pudeł do przechowywania i transportu starych lub uszkodzonych pojazdów elektrycznych. Staje się to krytyczne, ponieważ logistyka transportu akumulatorów EV sama w sobie jest wyzwaniem.
„Jeśli Twoje akumulatory do pojazdów elektrycznych są stare, bardziej prawdopodobne jest, że będziesz mieć problem z dostarczeniem ich do fabryki” – powiedział.
Ecobat rozpoczął swoją podróż od recyklingu akumulatorów ołowiowych, których aż 98 procent krytycznych komponentów można poddać recyklingowi. Tymczasem akumulatory litowo-jonowe pozostają w tyle.
„Ludzie mają trudności z uzyskaniem 65 procent” kluczowych komponentów wydobytych i poddanych recyklingowi, powiedział Randolph.
Powiedział, że Ecobat przetwarza obecnie około 30 000 ton rocznie.
„Trzy zakłady, każdy o wydajności 10 000 ton rocznie”, powiedział. Przygotowują się także do górskich wypraw, w miarę jak pojazdy elektryczne stają się coraz bardziej powszechne.