2050년까지 전 세계적으로 태양광발전(PV)의 수명이 다한 80천만 미터톤이 있고, 미국에서만 10천만 미터톤 또는 엠파이어 스테이트 빌딩 30개의 무게가 될 수 있습니다.
태양광 PV 재료의 가치를 극대화하고 낭비를 최소화하기 위해 지속 가능한 수명이 다한 PV 옵션에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 에너지 소재 순환 경제. 지금까지 대부분의 연구는 기술적으로나 경제적으로 PV 재료를 재활용하거나 재사용하는 방법에 초점을 맞추었지만 사회적 행동이 어떻게 영향을 미치는지는 고려하지 않았습니다. 소비자 인식과 행동을 고려함으로써 소비자는 솔루션의 일부가 되고 순환 경제의 채택을 가속화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 구혼.
"소비자 인식과 태도는 PV 순환 경제 연구 및 솔루션에서 고려해야 할 중요한 퍼즐 조각입니다."라는 제목의 새 기사의 주 저자인 Julien Walzberg가 말했습니다. “태양광 재사용 및 재활용 프로그램의 성공을 위한 사회적 요인의 역할” in 자연 에너지. "해법은 기술적으로 실현 가능하지만 소비자가 그렇게 할 동기가 없다면 효과가 없을 것입니다."
Walzberg와 NREL(National Renewable Energy Laboratory) 분석가는 처음으로 수명이 다한 PV 관리에 에이전트 기반 모델링을 적용하여 사람들이 PV 모듈 재활용 또는 재사용에 대한 결정을 내리는 방법을 이해함으로써 이해하는 방식에 큰 변화를 가져왔습니다. 순환 경제 전략의 성공 가능성. 에서 논의한 바와 같이 후속 조치 자연 에너지 기사, NREL 분석은 실제 상황을 반영하고 순환 경제 전략을 가속화하기 위해 동료의 영향력과 재활용에 대한 태도를 고려하는 것의 중요성을 보여줍니다. 2002년 대안 노벨상과 2018년 글로벌 에너지상을 수상한 뉴사우스웨일스 대학의 Martin Green 교수를 포함하여 첨부된 기사의 저자들은 순환 경제 전략에 대한 모든 미래 연구에서 Walzberg와 같은 사회적 요인을 고려하도록 촉구합니다. 처음으로 시연했습니다.
PV 수명 종료 관리의 에이전트 기반 모델링
에이전트 기반 모델링은 고객 그룹을 "에이전트" 또는 그들이 대표하는 사람들을 대신하여 내린 의사 결정을 시뮬레이션하기 위해 데이터를 기반으로 훈련된 독립적인 의사 결정 엔터티로 나타냅니다.
NREL의 연구는 PV 소유자, 설치자, 재활용업체 및 제조업체의 네 가지 에이전트를 모델링했습니다. 에이전트는 다양한 재활용 비용 또는 정책과 같은 다양한 시나리오에서 노후화된 PV 모듈을 수리, 재사용, 재활용, 매립 또는 저장하도록 선택합니다.
에이전트 결정에 따라 이 모델은 매립지에서 피하는 PV 질량과 제조업체 비용 또는 재활용업체 및 설치업체의 순수익과 같은 사회 비용을 계산합니다. 이 모델은 또한 모듈 재활용에 대한 학습 효과 또는 대용량 및 기술 발전으로 인한 재활용 비용 감소를 고려합니다.
오늘날의 상황은 PV 재활용을 장려하지 않습니다.
오늘날의 조건을 반영하는 기준 시나리오에서 500년까지 미국에 2050기가와트의 PV가 설치되어(104년의 2020기가와트와 비교) 9.1만 미터톤의 PV 폐기물이 발생한다고 가정합니다. 오늘 공개된 제한된 정보를 기반으로 저자는 모듈당 평균 재활용 비용 $28, 모듈당 수리 비용 $65, 매립 비용을 모듈당 $1.38로 모델링했습니다. 여기서 사용한 모듈은 새 모듈 가격의 36%로 판매되도록 모델링되었습니다.
모델링된 기준선 조건에서 2020년부터 2050년까지 모듈의 약 80%가 매립되고, 1%가 재사용되고, 10%가 재활용됩니다. 오늘날의 재료 회수율로 재활용된 질량은 0.7년까지 총 2050만 미터톤 또는 약 8%에 불과합니다.
Walzberg는 "오늘날의 기술로는 PV 모듈을 분리하기가 어렵고 이 프로세스는 대부분 저부가가치 재료를 회수합니다."라고 말했습니다. “이 때문에 현재 높은 비용을 상쇄할 만큼 재활용 수익이 충분하지 않기 때문에 재활용되는 덩어리가 거의 없습니다. 우리 모델은 이것이 2050년까지 심각한 폐기물 문제로 이어질 수 있음을 보여줍니다.”
재활용 비용 절감 재활용률 증가
모델링된 대로 재활용 비용이 낮으면 더 많은 재활용 PV 모듈이 생성됩니다. 예를 들어 모듈당 재활용 비용이 18달러(오늘날보다 10달러 낮음)는 36년에 재활용률을 2050%까지 높일 수 있습니다.
그러나 재활용 비용이 여전히 상대적으로 높더라도 사회적 영향은 재활용률을 높일 수 있습니다. PV 소유자가 재활용하는 동료 PV 소유자를 알고 재활용에 대해 일반적으로 긍정적인 태도가 있을 때 비율이 증가합니다. 이는 얼리 어답터가 다른 사람들이 따라야 할 추세를 설정하는 데 도움이 될 수 있음을 나타냅니다.
Walzberg는 "사회적 영향으로 인한 재활용의 충돌은 사회적 관점을 채택하는 것이 더 높은 물질 회수를 완전히 실현하고 달성하는 데 중요하다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.
이 연구의 또 다른 시나리오는 보조금이 재활용률에 미치는 잠재적 영향을 조사했습니다. 시뮬레이션에 따르면 보조금을 통해 재활용 비용을 크게 줄이면 재활용을 장려하고 재활용된 양을 늘려 선순환으로 이어질 수 있으며, 나중에 채택한 사람들의 비용을 낮추고 재활용량을 더 늘릴 수 있습니다.
더 높은 물질 회수 경제적 승리
오늘날의 PV 모듈에 대한 기계적 재활용 프로세스는 일반적으로 덜 가치가 있는 품질이 낮은 재료를 회수합니다. 새로운 고회수 재활용 프로세스는 다시 사용할 수 있는 은, 구리 및 실리콘과 같은 더 가치 있는 재료를 회수합니다.
회수율이 높은 시나리오에서 재활용업체의 누적 순이익은 1.3년에 2050억 달러 증가합니다. 재활용률을 높이거나 재활용 비용을 낮추면 재활용된 PV 모듈의 가치가 더욱 높아집니다.
재사용은 PV 순환 경제를 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다
PV 모듈을 재사용하는 것은 순환 경제 접근 방식으로서 몇 가지 가능성을 보여줍니다. PV 모듈의 보증 기간이 더 길고 사람들이 새 모듈과 중고 모듈을 동일한 가치로 인식하면 재사용률이 1%에서 23년에 2050%로 증가합니다. 그 시나리오. 그러나 전반적인 매립 회피율은 여전히 증가하고 있습니다. 게다가, PV 재사용에 대한 거의 모든 제한이 제거되더라도 재사용된 모듈의 공급은 증가하는 PV 수요의 1/XNUMX만 충족할 수 있습니다.
Walzberg는 "PV 모듈을 재사용하는 것은 가능하지만 두 번째로 동일한 전력 효율성과 기대 수명을 가지지 못하기 때문에 주요 PV 순환 경제 전략으로 재사용에 초점을 맞추는 데 한계가 있습니다."라고 말했습니다. “재사용 및 재활용 전략은 함께 개발될 수 있습니다. 이러한 상호 작용을 이해하는 것은 재생 에너지 생성을 최대화하면서 매립을 피하는 솔루션으로 나아가는 데 중요합니다.”
NREL에 대해 더 알아보기 에너지 분석 연구.
기사 제공 NREL.
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