Qué se necesita para lograr una economía circular para los materiales de sistemas solares fotovoltaicos

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El rápido aumento de las instalaciones solares fotovoltaicas (PV) ha generado preocupaciones medioambientales y de las cadenas de suministro. Estados Unidos depende de las importaciones de materias primas para la fabricación de módulos solares y de las importaciones de células y módulos fotovoltaicos para satisfacer la demanda interna. A medida que aumenta la demanda de energía fotovoltaica, también aumentará la necesidad de extraer materiales valiosos, una motivación para la reutilización y el reciclaje domésticos.

Además, los módulos fotovoltaicos desmantelados podrían sumar 1 millón de toneladas de desechos en los Estados Unidos para 2030, o el 1% de los desechos electrónicos del mundo. Esto presenta no solo preocupaciones sobre la gestión de residuos, sino también oportunidades para la recuperación de materiales y los mercados secundarios.

“La gestión responsable y rentable del hardware del sistema fotovoltaico es una consideración empresarial y medioambiental importante”, dijo Taylor Curtis, analista de sostenibilidad del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL). “La reparación, reutilización o recuperación de este equipo reduciría los impactos ambientales negativos, reduciría las limitaciones de recursos y estimularía el crecimiento económico de Estados Unidos”.

Curtis y un equipo de investigadores de NREL han estado dirigiendo un análisis continuo de cómo gestionar la retirada de módulos fotovoltaicos en apoyo de la visión del laboratorio de una economía circular para materiales energéticos. El equipo llevó a cabo investigaciones legales y basadas en la literatura y entrevistó a las partes interesadas, reguladores y legisladores de la industria solar. Publicaron una serie de informes técnicos de NREL, que se centraron en las opciones y oportunidades para la reutilización y el reciclaje de equipos fotovoltaicos.

Factores técnicos, económicos y regulatorios para una economía circular fotovoltaica

Hoy en día, hay pocos incentivos para que la industria privada invierta en reciclaje, reparación o reutilización de PV debido a las condiciones actuales del mercado y las barreras regulatorias. En los Estados Unidos, solo un fabricante ha implementado un programa de “devolución” para reutilizar o reciclar módulos fotovoltaicos retirados. Aunque hay un número creciente de recicladores de terceros en EE. UU. Que aceptan módulos fotovoltaicos, la mayoría de las empresas solo recuperan material a granel y dejan materiales de alto valor como plata, cobre y silicio, según un informe en el estudio.

En el futuro, la industria estadounidense de materiales fotovoltaicos recuperados a partir de módulos solo podría totalizar $ 60 millones para 2030 o $ 2000 millones para 2050. El reciclaje de equipos fotovoltaicos podría aumentar la estabilidad de la cadena de suministro y la seguridad de los recursos, disminuir los costos de fabricación, mejorar la reputación ecológica de una empresa, proporcionar nuevos fuentes de ingresos, agregar beneficios fiscales y crear empleos en Estados Unidos.

Para ayudar a impulsar la inversión privada en las primeras etapas de oportunidades de mercado fotovoltaicas nuevas y ampliadas, los analistas recomiendan I + D financiado por el gobierno y análisis para ayudar a aliviar parte de la incertidumbre regulatoria y del mercado asociada con la reutilización y las opciones fotovoltaicas al final de su vida útil. La I + D podría centrarse en diseñar módulos fotovoltaicos para que sean más fáciles de reparar, reutilizar o reciclar, así como en los servicios y modelos comerciales rentables asociados.

La política también es fundamental para una economía circular fotovoltaica, ya que garantiza la manipulación, el almacenamiento, el tratamiento, el transporte, la reutilización, el reciclaje y la eliminación seguros de los equipos fotovoltaicos. Sin embargo, los analistas de NREL encontraron que las regulaciones existentes de interconexión, incendio, construcción y electricidad en los Estados Unidos podrían prohibir directamente la reutilización de módulos fotovoltaicos o inversores para aplicaciones conectadas a la red.

En los Estados Unidos, los equipos fotovoltaicos, como los módulos destinados a la recuperación de recursos, a menudo se regulan de la misma forma que los equipos destinados a la eliminación. Por lo tanto, no hay ningún incentivo para reciclar, especialmente cuando la eliminación cuesta menos. Los equipos fotovoltaicos usados ​​que se acumulan o almacenan antes de su reciclaje o eliminación pueden estar regulados como desechos sólidos o desechos sólidos peligrosos. Las leyes de residuos de EE. UU. Varían según la jurisdicción y exigen requisitos específicos de manipulación, almacenamiento y transporte. Los transportistas de equipos fotovoltaicos pueden estar sujetos a las regulaciones de materiales peligrosos del Departamento de Transporte de EE. UU. Con embalaje, documentación y otros requisitos específicos relacionados con el tránsito. Si el equipo fotovoltaico se envía al extranjero, puede estar sujeto a requisitos de tratados internacionales y regulaciones de exportación.

Basado en su análisis, el equipo de NREL recomienda un enfoque regulatorio multifacético que asigna responsabilidad a lo largo de la cadena de valor. Las regulaciones federales, estatales y locales consistentes y claramente definidas podrían exigir e incentivar los mercados secundarios. Estas leyes podrían prohibir la eliminación de módulos fotovoltaicos, proporcionar una exención de una regulación estricta o requerir su reutilización. Por ejemplo, el estado de Washington tiene una política que requiere que los fabricantes fotovoltaicos retiren o reciclen módulos sin costo para los consumidores. También permite que los módulos se regulen con requisitos de residuos sólidos menos estrictos si se reciclan.

Mejores prácticas para la gestión fotovoltaica al final de su vida útil

En otro informe en el esfuerzo de investigación, Los analistas de NREL profundizan en las alternativas para gestionar los sistemas fotovoltaicos que se retiran. La mejor opción para cada sistema que se está dando de baja está determinada por los costos estimados de reacondicionamiento o repotenciación, y los ingresos proyectados de las operaciones continuas.

Si un sistema está operativo y no ha sufrido daños importantes, es posible que se extienda el período de rendimiento. Esto implica extender los permisos y el acuerdo de servicios e interconexión. Si bien no hay inversión de capital con esta opción, existen mayores costos de operación y mantenimiento para reparar equipos viejos.

La renovación es una opción con inspecciones físicas y eléctricas detalladas y las reparaciones necesarias. Esto podría costar alrededor de $ 500 por kilovatio. Si un sistema ha sufrido daños por tormenta, el costo podría exceder los $ 750 por kilovatio. El reacondicionamiento es más difícil porque las partes de los sistemas antiguos son cada vez más difíciles de encontrar y los proveedores de operación y mantenimiento pueden no tener la experiencia para trabajar con sistemas más antiguos.

Algunos sistemas fotovoltaicos más antiguos se pueden reposicionar. Esto implica rediseñar el sistema e instalar una nueva matriz fotovoltaica e inversores para reconstruir o reemplazar la fuente de energía. La repotenciación cuesta a menudo el 80% del valor total de la planta. Un sistema fotovoltaico reconfigurado es nuevo en casi todos los aspectos y puede aprovechar el uso de la tierra, los permisos, las interconexiones de servicios públicos y los precios de compra de energía existentes.

Si no tiene sentido económico reparar o restaurar un sistema, el desmantelamiento puede ser la opción correcta. Esto implica retirar el módulo fotovoltaico y otros equipos y restaurar el terreno o el techo a su estado original. Esto varía entre $ 300 por kilovatio y $ 440 por kilovatio.

Las implicaciones fiscales también pueden impulsar las decisiones porque los contratos a menudo se estructuran de modo que los proyectos sean elegibles para créditos fiscales y depreciación.

¿Cuál es el estado actual de las políticas e iniciativas estadounidenses para el reciclaje de energía fotovoltaica?

A informe final de la serie analiza las regulaciones federales y estatales (existentes, pendientes e históricas) que abordan explícitamente el reciclaje de módulos fotovoltaicos en los Estados Unidos.

Los analistas no encontraron ningún estatuto o reglamento federal que aborde explícitamente el reciclaje de módulos fotovoltaicos. Sin embargo, han comenzado a surgir políticas dirigidas por el estado y la industria relacionadas con las preocupaciones de gestión de la energía fotovoltaica al final de su vida útil. Estas políticas dirigidas por el estado y la industria utilizan sus propios marcos adaptados a opciones específicas para retirar módulos fotovoltaicos y, por lo tanto, impactan en diferentes partes de la cadena de valor solar.

Algunos estados, como Nueva Jersey y Carolina del Norte, aprobaron leyes en 2020 para requerir el estudio de las opciones de administración de energía fotovoltaica al final de su vida útil para ayudar a desarrollar opciones por consideraciones legislativas o regulatorias. Esta investigación también podría proporcionar información valiosa y disponible públicamente sobre los costos y responsabilidades asociados con el reciclaje de energía fotovoltaica y las oportunidades de recuperación de recursos. Además, California ha promulgado regulaciones universales de desechos, que abordan la gestión, el transporte, el almacenamiento, la acumulación y el tratamiento al final de la vida útil de los módulos fotovoltaicos desechados.

A partir de mayo de 2020, Hawái tiene una legislación pendiente que requeriría un estudio integral de los problemas relacionados con el reciclaje de módulos fotovoltaicos y la gestión del final de su vida útil. Rhode Island tiene una legislación pendiente que, si se promulga, crearía un programa de administración y devolución del fabricante de módulos fotovoltaicos. California también tiene una legislación pendiente para estudiar y recomendar políticas que garanticen la reutilización o el reciclaje de los módulos fotovoltaicos al final de su vida útil.

Aprende más

“Una economía circular para los materiales fotovoltaicos solares involucrará a todos en la cadena de valor, desde los propietarios de proyectos y los financistas hasta los fabricantes”, dijo Curtis. “Juntos, la industria puede garantizar que se eviten responsabilidades como materiales peligrosos y que la gestión al final de su vida útil extraiga el mayor valor económico y haga el menor impacto ambiental posible”.

Aprender más sobre La visión de NREL para una economía circular para materiales energéticos.

Visión de NREL para el futuro:

Artículo cortesía de NREL.

Y eso es todo por ahora, nos vemos en la siguiente noticia. ¡Hasta la próxima!

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