O que acontece quando os painéis solares morrem? #ÚltimasNotícias #tecnologia

Até o final de 2024, o mundo terá quase 2.000 Gigawatts de capacidade de geração solar em serviço. Cada painel é feito de silício, vidro, diversos polímeros, alumínio, cobre e uma variedade de outros metais que captam a energia solar. É regra geral que, salvo danos, um painel durará até 30 anos antes de precisar ser substituído. Mas o que acontece com todas essas matérias-primas quando a atual safra de painéis solares se torna obsoleta? Certamente, não estamos apenas desperdiçando tudo, estamos?

O que mata um painel solar?

A sabedoria recebida sugere que os painéis solares duram cerca de 30 anos, mas essa não é toda a história aqui. “30 anos é o nosso melhor palpite”, explicou Garvin Heath do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL). O NREL descobriu que havia uma taxa maior de falhas no início da vida útil de um painel, muitas vezes devido a falhas de fabricação ou instalação. Na meia-idade, apenas alguns painéis falham. Depois, as estatísticas começam a subir para norte, à medida que se aproximam da marca das três décadas, mas, mesmo assim, o número de painéis que se partem é “menos de um por cento” do total em funcionamento nessa altura.

Matt Burnell é o fundador da ReSolar, uma startup britânica que busca reutilizar, repotenciar e reciclar painéis solares. Como parte de seu trabalho, Burnell visitou uma fazenda solar com 40.000 painéis solares, onde 200 painéis foram quebrados durante a instalação. “Peguei cerca de 50 daquele site, testei-os para ver seu valor para reutilização [and] capacidade de geração”, disse ele, a maioria dentro da “faixa de tolerância do fabricante”. Essencialmente, devido a uma estranha rachadura no vidro ou colisão na moldura – o que pode causar problemas no futuro – os painéis funcionavam perfeitamente.

Se um painel sobreviveu ao seu nascimento e instalação, então a maior coisa que mata os painéis solares é o clima. Heath disse que uma causa comum são eventos climáticos extremos que danificam o painel, ou mesmo apenas clima agressivo e regular, causando a degradação das coisas. Infelizmente, uma vez quebrado um painel, muitas vezes não vale a pena o esforço para consertá-lo.

Portanto, os painéis considerados “quebrados” durante a fabricação ou instalação ainda podem ser capazes de produzir energia a partir do sol. Mas também há muitos painéis que estão sendo retirados de serviço após 25 ou 30 anos, mesmo que não estejam quebrados de forma significativa. Há uma razão bastante simples pela qual as fazendas solares não permitem que esses painéis absorvam os raios até que simplesmente parem de funcionar.

É a economia, estúpido.

A questão principal é a perda de eficiência, que ocorre quando os painéis não são capazes de gerar tanta energia como quando instalados pela primeira vez. A maioria dos painéis solares é feita com camadas adesivas laminadas que ficam entre o vidro e as células solares para mantê-los unidos e aumentar a rigidez. A exposição ao sol pode causar a descoloração dessas camadas laminadas, reduzindo a quantidade de luz que pode atingir as células. Isso diminui a capacidade de geração de energia, o que é um problema para as grandes explorações agrícolas comerciais.

“A garantia do fabricante é [solar] desempenho dos módulos por um período de 30 anos”, explicou Garvin Heath. Por exemplo, um fabricante prometerá que os seus painéis serão pelo menos 80% eficientes durante a maior parte da sua vida útil esperada de três décadas. Essas garantias dão aos grandes clientes confiança no que estão comprando e, quando o prazo expira, muitas vezes é muito mais econômico simplesmente descartá-los e substituí-los.

As redes elétricas têm um número limitado de interconexões, essencialmente a rampa de acesso que lhes permite enviar energia para a rede. Cada interconexão tem um limite máximo rígido em termos de energia que pode enviar, portanto os parques solares precisam gerar o máximo de eletricidade permitida em todos os momentos. “[Even when] eles estão trabalhando dentro do desempenho da garantia, o custo de oportunidade de ter um módulo produzindo [more] o poder da sua interconexão é muito valioso”, disse Heath.

Matt Burnell da ReSolar usou um exemplo de um parque solar de 10 Megawatts no Reino Unido que tinha uma interconexão de 15 Megawatts. “Há 10 anos, eles só conseguiam colocar 10 megawatts no espaço que tinham […] mas com módulos mais novos e mais eficientes, agora é financeiramente viável para eles desmontarem o ativo e reconstruí-lo.” “Temos estes grandes fundos de pensões a analisar isto a partir de uma folha de cálculo”, procurando formas de maximizar melhor o seu investimento. O resultado final é que todos esses painéis finos são descartados. “Quando você pensa sobre o carbono incorporado de trazer [the panels] sobre [from China]” disse Burnell “e então eles vão para o fluxo de resíduos […] parece louco.

Mesmo que os painéis pudessem ser reparados com eficiência total, não é provável que oficinas de conserto de painéis solares abram em massa. “Há uma questão séria em torno dos custos trabalhistas de testes e reparos versus apenas comprar um novo painel”, disse Burnell. Ele acrescentou outro exemplo de painéis que tiveram que ser retirados para atender à legislação de segurança contra incêndio, que também corriam o risco de serem descartados porque o esforço para reaproveitá-los era muito grande. Para reduzir o desperdício, a ReSolar acabou coletando e enviando uma remessa desses painéis para a Ucrânia para uso em um hospital.

No lixo

Outra regra é que apenas um em cada 10 painéis solares é reciclado, sendo os nove restantes enviados para aterros sanitários. Não existe um método padrão para rastrear o destino final de um painel e não está claro como tal sistema seria implementado. Mas existe o risco de os aterros ficarem sobrecarregados com o volume de painéis que cairão dos telhados. Los Angeles Timespor exemplo, relatou sobre o excesso de painéis na Califórnia após a pressão do estado para instalar mais energia solar a partir de 2006.

A situação jurídica é apenas uma colcha de retalhos, com Grão descrevendo as coisas em 2020 como o “oeste selvagem”, uma vez que apenas Washington tem qualquer tipo de legislação obrigatória. Os painéis solares desativados são cobertos pelas regras federais sobre resíduos sólidos e perigosos, dependendo dos materiais utilizados em sua construção. Se um painel incluir metais pesados ​​como chumbo e cádmio, então eles não poderão ser enviados para um aterro geral, para que seus venenos não penetrem no solo. Mas isso muitas vezes significa apenas que esses painéis são redirecionados para aterros projetados para lidar com resíduos especializados.

A EPA está, neste momento, a estudar o desenvolvimento de regras que padronizem o processo de reciclagem de painéis solares e baterias de lítio. Mas embora não existam mandatos federais para a reciclagem, ou mesmo legislação rigorosa a nível estadual, a situação está longe de ser ideal. Uma pequena fração dos painéis é, na verdade, enviada para centros de reciclagem, sendo o restante deixado para um destino incerto. Como salienta Heath, o risco é que, embora a reciclagem seja antieconómica e indisponível, veremos enormes cemitérios de painéis solares em funcionamento, empilhados enquanto a situação muda.

No Reino Unido e na Europa, os painéis solares são abrangidos pela directiva Resíduos de Equipamentos Eléctricos e Electrónicos, ou REEE. As regras obrigam as empresas fornecedoras a recolher e reciclar painéis descartados, ou a arcar com os custos para outra entidade fazê-lo. Isso significa que, esperançosamente, não veremos mais toneladas de painéis sendo despejados em aterros, mas também significa que muitas vezes será mais econômico enviar painéis funcionais para reciclagem em vez de reaproveitá-los.

Reciclagem

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Se você deseja liberar as matérias-primas escondidas dentro de um painel solar, existem duas abordagens. Existe a forma mecânica, pela qual você pode triturar os componentes, que é ao mesmo tempo mais simples e mais dispendiosa: pode recuperar vidro e metal, mas pouco mais. Ou existem abordagens térmicas e químicas que procuram separar os componentes, permitindo a recuperação de mais metais mais raros.

“Os recicladores existentes têm mercados tradicionais em torno dos quais sua economia é construída, então os recicladores de vidro olham para um módulo e dizem ‘uau, um módulo contém 80% de vidro em peso, eu sei o que fazer com isso”, disse Heath. “Com os materiais internos, há mais metais preciosos com maior valor”, disse ele, “mas eles estão misturados com as camadas de polímero plástico […] que são difíceis de separar economicamente.” Consequentemente, o silício, a prata e o cobre embutidos nas células são muitas vezes reduzidos a granel e abandonados.

O relatório de 2024 da IEA sobre reciclagem de painéis analisou como esses métodos mecânicos não são bons para as qualidades dos materiais. “Os resultados do processamento mecânico geralmente não são muito puros e produzem melhores rendimentos de materiais de alta qualidade […] especialmente o silício e a prata, devem ser visados”, afirmou. Acrescentou que muitas vezes estes processos de reciclagem não são otimizados para funcionar com painéis solares e, por isso, “há frequentemente alguma degradação da qualidade do material recuperado”, o que dificilmente é um grande passo no caminho para a circularidade.

Também é difícil saber o que acontece em um painel solar. “A variação nos materiais [found in solar panels] é selvagem”, disse Matt Burnell da ReSolar. A litania dos fabricantes ainda não tem qualquer obrigação de partilhar os seus dados de matérias-primas, embora novas regulamentações irão mudar isso em breve. Até então, é difícil para os recicladores saberem o que retirarão dos painéis que pretendem processar.

Além de os recicladores não conhecerem a composição dos painéis, existe o risco de adição de produtos químicos nocivos para agilizar alguns processos. Antoine Chalaux é gerente geral da ROSI Solar, empresa especializada em reciclagem de painéis solares na França. Ele falou sobre a inclusão de produtos químicos como Teflon e antimônio, ambos tóxicos e não podem ser liberados na atmosfera. “Desenvolvemos nossos processos de reciclagem para capturar [them]”, explicou ele, “mas estamos pressionando [manufacturers] para usar menos [in future].”

Burnell acredita que a indústria está realmente no “amanhecer” da reciclagem solar, mas está confiante de que, com o investimento hoje, as soluções serão rapidamente encontradas num futuro muito próximo. “Temos um enorme tempo de preparação”, disse ele, “então sabemos o que está chegando ao mercado hoje e sabemos o que estará entrando no sistema dentro de 25 a 30 anos”. O verdadeiro relógio está relacionado com o excesso de painéis que foram instalados no início da década de 2010 e que começarão a entrar no fluxo de resíduos na próxima década.

Neste momento, os processos da ROSI não são tão baratos como outros recicladores e Chalaux sabe que isso pode ser um problema. “Neste momento, não há razão económica para as empresas [recycle with us]mas tem a questão da imagem”, disse. “Todos os fabricantes e proprietários de projetos fotovoltaicos querem uma boa história para o fim da vida útil de seus painéis.” O outro benefício deste processo, no entanto, é produzir materiais reciclados de alta pureza que podem ser utilizados por fabricantes locais.

O futuro

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Um passo em direção a um painel solar mais reciclável poderia ser eliminar o uso desses polímeros adesivos em sua construção. Se um painel pudesse usar apenas folhas de vidro com células solares imprensadas dentro, seria muito mais fácil de desconstruir. Sem mencionar que você provavelmente obteria um desempenho melhor e mais longo com eles, já que não haveria camadas de polímero para descolorir.

Felizmente, uma equipe do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL) demonstrou que tal produto pode existir. Em vez de colar as camadas, os lasers de femtossegundos soldam os painéis frontal e traseiro de vidro um ao outro. As células solares estão imprensadas dentro, presas pela ligação do vidro ao seu irmão, e nada mais. E quando o painel finalmente chega ao fim da vida útil, que pode ser muito superior a 30 anos, ele pode simplesmente ser reciclado quebrando o vidro.

O projeto, liderado pelo Dr. David Young, diz que se as propostas forem aceitas, poderemos ver uma versão comercial do painel dentro de dois a três anos. Ele acrescentou que a rigidez oferecida pela soldagem será tão resistente e impermeável quanto os painéis com camadas de polímero. Infelizmente, a essa altura, teremos décadas e décadas de painéis feitos com o sistema antigo, com os quais ainda precisaremos lidar. E até conseguirmos uma forma económica e escalável de reciclá-los, a resposta à pergunta ‘O que acontece aos painéis solares quando morrem?’ será ‘nada de bom’.