Villanyszerelők Lapja

A réz szerepe a napelemes energiatermelésben

| |  1127 | |

A réz szerepe a napelemes energiatermelésben

A réz kulcsfontosságú anyag a napelemes energiaellátás töretlen fejlődése, és a fenntartható energiaellátás felé való átmenet költséghatékony megvalósításának biztosítása terén.

A napelemes energiaszektor folytatja a csúcsok döntögetését. A SolarPower Europe szerint 2017-ben a globálisan üzembe állított szolár fotovoltaikus (PV) kapacitás minden egyéb más energiatermelő technológiát megelőzött: több volt, mint az új fosszilis és nukleáris kapacitás összesen. 2017-ben összesen 99,1 GW hálózatra kapcsolt szolárkapacitást helyeztek üzembe, ami majdnem 30%-os év/év alapú növekedés a 2016-os 76,6 GW értékhez képest. Ez azt jelenti, hogy a globális napelemes energiatermelési kapacitás jelenleg 400 GW értéken áll. Érdekes adat, hogy 2017-ben, egy év alatt annyi szolárkapacitás létesült, mint amennyi globálisan 2012-ig összesen állt rendelkezésre. Ez egyértelműen mutatja a szektor jelentős növekedését az elmúlt években.

A kapacitás folyamatos növekedésének egyik legfontosabb oka a fotovoltaikus energia árának folytatódó csökkenése. Ennek egyik legjobb példája a 2018 februárjában Szaúd-Arábiában kiírt 300 MW-os tender, amelyet egy világrekordot jelentő, 2,34 USD cent/kWh áramdíjjal nyertek el.

Kilenc ország létesített 1 GW feletti kapacitást 2017-ben; ez a szám is nőtt a 2016-os hat országhoz képest. Kína vezeti a sort, amely az globális összkapacitás több mint felét (53,3%-át) létesítette 2017-ben. Az Egyesült Államok (a világ második legnagyobb PV piaca 2017-ben) 10,6 GW-ot létesített, ez lényegesen alacsonyabb, mint a 2016-os 15,1 GW rekord. 2017 rekordot döntött Indiában: a kumulatív létesített összkapacitás meghaladta a 19 GW-ot, évi nettó 9,6 GW növekménnyel – elképesztő, 127%-os növekménnyel az előző évi 4,3 GW adatról. India ezzel át is vette Japántól a világ 3. legnagyobb piacának helyét, és jó eséllyel üldözi az USA-t is a második helyért.

A képzeletbeli skála túloldalán az EU 28 tagállama áll, ahol csak 5,91 GW kapacitás létesült 2017-ben (2016-ban 5,89 GW); az Egyesült Királyság „szolár kilépése” jelentős szerepet játszott a gyenge eredményben. A teljes Európa 2017-es eredményei pozitívabbak, 9,2 GW hozzáadásával, 30%-os növekménnyel az előző évi 7 GW-hoz képest. A török szolárpiac jelentős növekedése ehhez nagyban hozzájárult. Törökországban az éves létesített kapacitás 939 MW-ról közel 3 GW-ra nőtt, év/év alapon ez 217%-os növekedés.

Egy fotovoltaikus erőmű az alábbi alegységekre bontható: 1. PV cella, 2. Modulkábelek, 3. Panelösszekötő-kábelek, 4. String kontrolldoboz (SCB) tápkábelei, 5. Főkötődoboz (MJB) tápkánelei, 6. Inverter tápkábelei, 7. Inverter, 8. Transzformátor tápkábelei (AC), 9. Transzformátor, 10. Földelés, 11. Napkövetés tápkábelei (fix szerelés esetén nincs).

Mennyi rézre van szüksége a fotovoltaikus iparnak?

Minden alegység esetén számítható a rézszükséglet, pl. egy 1 MW fotovoltaikus erőmű esetén. Ez a méret reprezentatív az áramszolgáltatói szektorban, amely a PV-termelés zömét képviseli (75% 2016-ban és növekedés várható).
Egy 1 MW-os PV-erőműben átlagosan 3,1 és 4,8 tonna/MW rezet használnak, az inverter tápkábeleinek (#6 alrendszer) fajtájától függően. Ez a szám mintegy 0,4 tonnával emelkedik, ha napkövetést (#11 alrendszer) is használunk.
A SolarPower Europe előrejelzése szerint az újonnan létesített PV-kapacitás globális értéke a 2018-2022 periódusban mintegy 621,7 GW lesz összesen, amely kb. 124 GW éves átlagos értéket jelent. Ha átlagosan 4 tonna/MW értéket veszünk, akkor az újonnan létesített PV erőművek által generált rézigény 496 000 tonna lesz évente.

Mennyi rezünk van?

Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálatának (USGS) legújabb (2016) tanulmánya szerint a réz tartalékok mennyisége 700 millió tonna, míg a réz forrásoké a jelenlegi becslések szerint több mint 5000 millió tonna. (A tartalékok a felfedezett, felmért, kiértékel és gazdaságossági szempontból profitábilisnak talált ásványkincs. A források sokkal nagyobbak, és magukba foglalják a felfedezett, és potenciálisan profitábilis kincset, és az előrejelzett, de még fel nem tártat). Történelmileg (USGS adatok), 1950 óta mindig is átlagosan körülbelül 40 évre elegendő réz tartalékkal és a több mint 200 évnyi forrással számoltak.

Ezen felül, a réz újrahasznosítása fontos szerepet játszik a réz rendelkezésre állásában. Ellentétben egyéb anyagokkal, mint pl. az élelmiszerek vagy az energia, a rezet nem „fogyasztjuk” el. A réz azon kevés anyagok közé tartozik, amelyek korlátozás nélkül újrahasznosíthatók tulajdonságaik változása, romlása nélkül.

A ma elsődleges (bányászott) reze a holnap másodlagos, vagyis újrahasznosított alapanyaga. Napjainkban évente 8,5 milló tonna réz az „idős” hulladék (életciklusuk végét elért termékekből származik) és a „fiatal” hulladék (a termelés és gyártás során keletkezett) újrahasznosításából származik. Ez azt jelenti, hogy a globális rézfelhasználás 30%-át az újrahasznosítás fedezi. Európában ez az arány közel 45%.

Ebből következik, hogy a fotovoltaikus és egyéb megújuló energiák által generált jövőbeli igény kielégítésére szükség lesz a bányák elsődleges nyersanyagára, illetve az újrahasznosított anyagra egyaránt. Ugyanakkor a szabályozások, irányelvek és az innovatív technológiák hozzájárulása révén tovább kell javítani az újrahasznosítás és az anyaggazdálkodás hatékonyságát.

A réz és a körkörös gazdaság a fotovoltaikus iparban

Tekintettel a létesített kapacitások szignifikáns növekedésére, és a jelentős rézmennyiségre, ami ehhez szükséges lesz, az élettartamuk végét elért PV-modulok számának jelentős emelkedése várható a következő évtizedekben, ami esetleg aggodalomra adhat okot a hulladék PV-modulok környezetbarát és költséghatékony kezelésével kapcsolatban.

Az IEA-PVPS, melynek a Rézszövetség is tagja, felmérte az EU jelenlegi újrahasznosítási folyamatait, és a réz visszanyerésének arányát 85%-osnak találta (két anomim válaszadó szerint). Ez a csoport vizsgálta az újrahasznosítás lehetséges módjait az egyéb elektronikus hulladék tapasztalataira támaszkodva, ezek ugyanis sokkal fejlettebbek min a PV újrahasznosítás. Két fő opciót azonosítottak, melyekkel elérhető a 80%-os és a 95%-os hasznosítható arány. Egyébként egyes források akár 100%os arányt is említenek (a SolarWorld c-Si újrahasznosítási folyamata).

A PV modulokon túl a rendszer további elemeinek újrahasznosítását is figyelembe kell venni. A réz döntő többségét a kábelekben használjuk, melyeknek újrahasznosítása már rutinfeladat. További rezet a transzformátorban (ez az ilyen típusú berendezések újrahasznosításának útját követi) és az inverterben (e-hulladék kezelése) találunk.

Következtetés

Köszönhetően természetes tulajdonságainak, mint a kiváló vezetőképesség és a tartósság a réz kulcsszerepet játszik a szolárenergia gyűjtésében, tárolásában és disztribúciójában. Beköti a PV-modulokat a hálózatba, és egyes esetekben hajtja a motorokat, melyek a nap felé fordítják a szolárpaneleket. Fontos, hogy a PV-rendszerekben a rezet nem használjuk el, mert az 100%-ban újrahasznosítható a rendszer élettartamának végén, anélkül, hogy előnyös tulajdonságaiból veszítene.
A globális szolárenergiaipar folytatja növekedését, a réz iránti igény is emelkedik, és a rézipar elkötelezett az igény kielégítésére, ezzel is támogatva a fenntarthatóbb jövőt és az energia átmenetet.

Megújuló energetikaNapenergiaRéz