Fotovoltaik (PV) Panel Atık Hacimleri-2

02 Eylül 2020

PV atığı için yönetim planları, her ülkenin veya bölgenin kendine özgü koşullarına uyarlanmalıdır. Almanya ve İngiltere ile ilgili vaka çalışmalarının raporlarında belirtildiği gibi, AB WEEE Direktifi’nin ulusal uygulamasından farklı atık yönetimi çerçeveleri ortaya çıkmıştır.

Bu deneyimler, diğer PV pazarlarının yararlanabileceği çeşitli dersler ve en iyi uygulamaları da sağlayabilir. Japonya, Hindistan ve Çin gibi hızla genişleyen PV pazarları, PV panel atığını kapsayan belirli düzenlemelerden hâlâ yoksundur.

Ancak, Ar-Ge ve uzun vadeli politika hedefleri belirleyerek gelecekteki atık akışlarına hazırlanmaya başladılar. Yeterli atık hacimlerinin veya ülkeye özgü teknik bilginin yokluğunda, atık yönetimi ve geri dönüşüm tesisleri için bölgesel pazarlar da PV atığından değer yaratmayı en üst düzeye çıkarmaya yardımcı olur.

Enerji ve atık sektörleri arasındaki koordinasyon mekanizmaları, PV kullanım ömrü sonu yönetimini desteklemek için gereklidir.

Bir PV projesinin sökme, geri dönüştürme ve bertarafını içeren hizmetten çıkarma aşamasında genellikle çok çeşitli enerji paydaşları yer alır. Bu paydaşlar arasında proje geliştiricileri, inşaat şirketleri, panel üreticileri ve diğer kuruluşlar bulunmaktadır.

Geleneksel olarak, atık sektörü yalnızca sınırlı bir şekilde konuya dahil edilmiştir (örneğin, PV panel atığının düzenli depolama sahalarında ve/veya genel atık arıtma ile bertaraf edilmesi).

Bununla birlikte, artan atık hacimleri ve ilgili geri dönüşüm fırsatları ile atık yönetimi şirketleri, PV kullanım ömrü sonu faaliyetlerinde önemli bir aktör haline gelecektir. Bu, birkaç AB ülkesinde zaten böyledir.

Genişletilmiş üretici sorumluluğu ilkesine uygun olarak, bu ülkelerdeki üreticiler atık yönetimi için finansman sağlamakta ve PV panellerinin işlenmesi ve geri dönüştürülmesini atık sektörüne devretmektedir.

Enerji ve atık sektörü paydaşları arasında iş birliğini teşvik eden endüstriyel kümelenmelerin geliştirilmesi, yeniliği teşvik etmede ve yayılma etkilerine katkıda bulunmada etkili olabilir.

PV kullanım ömrü sonu panellerinden ek değer yaratmayı desteklemek için Ar-Ge ve beceri geliştirmeye ihtiyaç vardır. PV panel kullanım ömrü sonu yönetimi hakkında önemli teknolojik ve operasyonel bilgi birçok ülkede zaten mevcuttur.

Bu, etkili atık yönetimi çözümlerinin geliştirilmesine rehberlik ederek, PV panel atıklarında öngörülen büyük artışın ele alınmasına yardımcı olabilir.

PV panel fiyatlarını düşürme baskısı, halihazırda daha verimli seri üretim ve malzeme kullanımını, malzeme ikamelerini ve yeni, daha yüksek verimli teknolojilerin kullanılmasını teşvik ediyor.

Daha da iyileştirmek için ek becerilerin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Araştırma ve eğitim programları, yalnızca teknik hedeflere ulaşmak için değil, aynı zamanda gelecek nesil bilim adamlarını, mühendisleri, teknisyenleri, yöneticileri vb. eğitmek için de kritik öneme sahiptir.

Artan PV atık akışlarına ek olarak, PV panel onarımları hakkında özel eğitim ve öğretim, erken arızaları gösteren PV panellerin ömrünü uzatmaya yardımcı olabilir. PV paneller için malzeme geri dönüşümü başka bir engelle karşı karşıyadır:

Geri kazanılan hammaddeler genellikle maksimum potansiyel değeri elde etmek için gereken kaliteden yoksundur çünkü geri dönüşüm süreçleri tam olarak geliştirilmemiştir.

PV panel kullanım ömrü sonu arıtma teknolojileri ve teknikleri için artan Ar-Ge, bu boşluğu kapatmaya yardımcı olabilir ve hammaddelerin ve bileşenlerin iyileştirilmiş ve verimli bir şekilde geri kazanılmasını sağlayabilir.

Sosyal getirileri en üst düzeye çıkarmak, zararlı sonuçları en aza indirmek ve istenmeyen sonuçlardan kaçınmak için teknolojik Ar-Ge, ileriye dönük teknoekonomik ve çevresel analizlerle birleştirilmelidir.

Önümüzdeki yıllarda politika yapıcılar ve PV paydaşları, panel atıklarının yükselişine hazırlanmalı ve ortaya çıkan fırsatlardan yararlanmak için sistemler tasarlamalıdır. PV panellerinden kullanım ömrü sonu değerinin kilidini açmak, yukarıda açıklananlar gibi hedeflenen eylemleri ve en önemlisi, uygun şekilde tasarlanmış çerçeveler ve düzenlemeleri gerektirir.

Doğru koşullar sağlandığında, güneş enerjisi PV’si için ömrünü tamamlamış endüstriler, sürdürülebilir bir enerji geleceği için altyapının önemli bir ayağı olarak gelişebilir.

PV teknolojisinin kullanımı son yıllarda önemli ölçüde artmış ve 2015 sonunda 222 GW kümülatif küresel kurulu kapasiteye ulaşmıştır. PV, ekonomik ve çevre dostu elektrik üretimi sunar, ancak her teknoloji gibi yaşlanır ve nihayetinde (sökme, geri dönüştürme ve bertaraf dahil) çalışmadan çıkarma gerektirir. PV giderek küresel bir meta haline geldikçe ve sürdürülebilir geleceğini garanti altına almak için, ürün yaşam döngüsünün her adımına dahil olan paydaşlar, sorumlu kullanım ömrü sonu muamelesi de dahil olmak üzere sağlam çevresel süreçler ve politikalar uygulamalıdır.

Yaşam döngüsü yönetimi tekniklerinin ve teknolojilerinin erken gelişimini destekleyen düzenleyici çerçeveler, bu tür süreçleri ve politikaları teşvik edecektir.

Bu çalışma, eğrinin ilerisine bakmayı, önde gelen güneş enerjisi pazarlarında gelecekteki PV paneli atık hacimlerini öngörmeyi ve mevcut PV atık yönetimi yaklaşımlarından dersler çıkarmayı amaçlamaktadır.

Diğer bir amaç, ülkelerin daha sonra PV panel atıklarıyla ilgilenen teknolojik ve düzenleyici sistemlerle öğrenme eğrisinde daha hızlı ilerleyebilmeleridir.

Avrupa veya ABD’deki otomobil gibi ürünler için olgun ve doygun pazarlarda, atıkların yeni ürünlere oranı aşağı yukarı sabittir. Buna karşılık, atık panellerinin yeni kurulan panellere oranı şu anda çok düşüktür (yaklaşık 43.500 metrik ton atık ve 2016 sonunda tahmin edilen 4 milyon metrik ton yeni kurulum).

Bunun nedeni küresel PV pazarıdır. Halen genç ve PV sistemleri tipik olarak 30 yıldır. Bu çalışmadaki bulgular, 2030 civarında küresel olarak PV atıklarında büyük bir artışın ortaya çıkmasının beklendiğini gösterir.

AB gibi bazı bölgeler, 1990’lardan beri daha geniş ölçekte PV benimsemeleri nedeniyle daha erken önemli atık hacimlerini üretmeye başlayacaktır. Küresel PV panel atığının yeni kurulumlara oranının zaman içinde istikrarlı bir şekilde artacağı, 2030’da %4, %14’e ulaşacağı ve 2050’de %80’in üzerine çıkacağı tahmin ediliyor.

Kullanım ömrü sonu PV sistemlerini yönetmenin bir yolu olarak çevresel etkiler ve kaynak verimliliği açısından malzeme geri kazanımlı kullanım ömrü sonu yönetimi, bertarafa tercih edilir.

Geri dönüşüm süreçlerinin kendisi verimli olduğunda, geri dönüşüm yalnızca atıkları ve atığa bağlı emisyonları azaltmakla kalmaz, aynı zamanda enerji kullanımını ve işlenmemiş malzeme üretimiyle ilgili emisyonları azaltma potansiyeli sunar.

Bu, özellikle gerekli saflık seviyelerine ulaşmak için genellikle enerji yoğun ön işlem gerektiren yüksek düzeyde safsızlık içeren hammaddeler için (örn. Yarı iletken öncü malzeme) önemli olabilir. Geri dönüşüm, PV’de kullanılan kaynakları kısıtlı metallerin uzun vadeli yönetimi için de önemlidir.

PV geri dönüşüm endüstrisinin önümüzdeki 10-15 yıl içinde önemli ölçüde genişlemesi bekleniyor. Bu çalışmanın modeline göre, yıllık kullanım ömrü sonu PV panel atığının 2050 yılına kadar kümülatif olarak 6078 milyon metrik tonun üzerine çıkması bekleniyor.

Bu artan ölçek, geri dönüşümün maliyet etkinliğini ve enerji/kaynak verimliliğini artırırken, hızla gelişen PV teknolojilerinde kullanılan çok çeşitli malzemeleri işlemek için gereken teknik yenilikleri teşvik etmelidir. Bu çalışma, esnek düzenleyici çerçeveler geliştirmenin önemi ve faydasını vurgulamakta ve göstermektedir.

Sürdürülebilir PV kullanım ömrü sonu yönetimi sağlarlar ve ürün ve malzeme geri kazanım süreçleri için ekonomik ve çevresel açıdan verimli süreçler ve teknolojileri sağlarlar. Değerli materyallerin geri kazanılması gibi ilişkili sosyo-ekonomik faydaları teşvik eder ve yeni endüstrileri ve istihdamı teşvik ederler.

Geniş ölçekli PV dağıtımına tanık olan ilk bölge olarak AB, 2000’lerin başında sürdürülebilir PV yaşam döngüsü yönetimini teşvik etmeye başladı. Gönüllü genişletilmiş üretici sorumluluğu (EPR) 3 girişimi PV CYCLE (PV CYCLE, 2016) bir örnektir.

Bu, pilot ve endüstriyel ölçekli geri dönüşüm tesislerinin geliştirilmesine ve ayrıca PV panelleri hakkında ilk kapsamlı yasal çerçevenin geliştirilmesine yol açmıştır: 2012 Atık Elektrikli ve Elektronik Ekipman (WEEE) Direktifi (Avrupa Parlamentosu ve Konseyi, 2012).

Dünyanın bazı bölgelerine bakıldığında, kullanım ömrü sona ermiş PV panellerin işlenmesine ilişkin henüz çok az özel mevzuat vardır ve atıklar, her ülkenin genel atık işleme ve bertarafı için yasal ve düzenleyici çerçevesi kapsamında ele alınmaktadır.

Amaç, PV panel kullanım ömrü sonu atık yönetimi ile ilgili en iyi uygulama dahil olmak üzere mevcut teknolojik ve düzenleyici bilgi ve deneyimi iletmek olmalıdır. Çalışma ayrıca, PV panel atığının 2050’ye kadar olan yeni projeksiyonlarına dayalı olarak potansiyel çevresel ve sosyo-ekonomik faydaları analiz ederek, kullanım ömrü sonu PV’den değer yaratma fırsatlarını da tanımlamaktadır.

PV paneli atık akışları, dünya çapındaki PV dağıtımıyla birlikte artacaktır. 2050’ye kadar olan dönemde potansiyel PV paneli atık akışları çalışmanın ilerleyen sayılarında da irdelenecektir.

Şekil 1’de ana hatlarıyla belirtildiği gibi, zamanla PV panel atığını ölçmek için üç aşamalı bir yaklaşım kullanılır. İlk olarak, atık hacmi tahmininin ana girdisi olan 2010’dan 2050’ye kadar eğilimleri ve gelecekteki küresel güneş PV büyüme oranlarını analiz eder.

PV panel atık yaklaşımı

Şekil 1. PV panel atık yaklaşımı

Küresel Güneş PV Büyümesi

2015 yılında yenilenebilir enerji üretme kapasitesi, rekor seviyedeki en yüksek yıllık büyüme oranı olan %8,3 veya 152 GW artmıştır. 2015 yılında eklenen küresel güneş PV kapasitesi, bu artışın 47 GW’nı oluşturdu ve 2014’te 175 GW’dan 2015 sonunda 222 GW’a yükselmiştir.

Bu yeni kurulumların büyük bir kısmı geleneksel olmayan PV pazarlarında yapılmıştır ve büyük PV oyuncularındaki değişimi pekiştirmiştir. Avrupa ve Kuzey Amerika gibi geleneksel PV pazarları 2015 yılında sırasıyla %5,2 ve %6,3 büyümüştür.

Buna karşılık Latin Amerika ve Karayipler %14,5 ve Asya %12,4 oranında büyümüştür. Sadece Asya, böylece 2015 yılında güneş PV kapasitesinde %50 artışa tanık olmuştur, Çin’de 15 GW yeni PV kapasitesi ve Japonya’da 10 GW daha PV kurulmuştur.

Bugün ana küresel PV liderleri arasında Çin (43 GW kümülatif kurulu kapasite), Almanya (40 GW), Japonya (33 GW) ve ABD (25 GW) bulunmaktadır.

Solar PV için mevcut ve gelecekteki atık akışlarını hesaba katmak için, küresel PV büyüme oranları 2050’ye kadar tahmin edilmiştir. Bunlar hem IRENA hem de IEA tarafından PV tahminlerine ilişkin önceki çalışmalardan elde edilen sonuçlara dayanmaktadır.

2030 projeksiyonları için, IRENA’nın yenilenebilir enerjinin küresel payını ikiye katlama yol haritası kullanılmıştır. 2030 -2050 için, projeksiyonlar IEA’nın Güneş Fotovoltaik Enerjisine İlişkin Teknoloji Yol Haritası’na dayanmaktadır.

Şekil 2’de gösterildiği gibi, küresel kümülatif PV dağıtımı 2010’dan sonra hızlanmış ve katlanarak büyümüş 2030’da 1.632 GW’a ve 2050’de yaklaşık 4.512 GW’a ulaşması beklenmektedir.

Şekil 2. Kümülatif PV kapasitesi

 

Bazı seçilmiş ülkelerde, öngörülen siyasi ve ekonomik belirsizlikler nedeniyle bireysel büyüme oranları daha yüksek veya daha düşük ayarlanabilir. Model projeksiyonunu 2050’ye genişletmek için, 2030-2050 için yıllık büyüme oranı yaklaşık %2,5 olan daha muhafazakâr büyüme tahminleri varsayıldı.

Bu ekstrapolasyon, IEA’nın PV Teknolojisi Yol Haritası tahminiyle eşleştirildi. 2050’ye kadarki küresel PV büyümesinin nihai tahminleri Tablo 1’de gösterilmektedir ve bir sonraki yazımızda küresel atık akışlarını modellemek için kullanılacaktır. İyi bir yaz tatili ve esenlikler dilerim…

 

 

Cemil Koyunoğlu

Cemil Koyunoğlu

Yalova Üniversitesi
Mühendislik Fakültesi
Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü