Recykling Zużytych Ogniw I Modułów Fotowoltaicznych - Stan Obecny

In comparison to other energy producing techniques, photovoltaics (PV) is one of the most promising options: no emission of any matter into the environment during operation; extremely long operation period (estimated average: 25 years), minimum maintenance, robust technique, aesthetic aspects. The use of photovoltaics is rapidly increasing, and the respective market is developing accordingly. Although PV manufacturing equipment is now excluded from the scope of RoHS, according to the Kyoto Protocol and the EU Directives WEEE and RoHS the use of hazardous substances in electric/electronic devices has to be reduced stepwise to approximately zero level. Furthermore, a total recycling of nearly all materials involved is aimed. Thus, major attention is directed to avoidance of environmental pollution through combustion or landfill, to regain valuable material, to promote the development and use of renewable energy sources. As the lifetime of PV cells themselves is much longer than that of PV modules and the manufacturing process of cells requires much energy consumption, the reuse of base material of the cells is economically justified. The aim of this work was to develop and evaluate existing methods of PV cells and modules recycling. The article discusses the main outcomes and analyses the significance of recycling in relation to the environmental profile of the production and total life cycle of photovoltaic cells and modules.W porównaniu do innych metod produkcji energii, technologia fotowoltaiczna jest jedną z najbardziej obiecujących opcji: brak emisji z substancji do środowiska podczas pracy, bardzo długi okres eksploatacji (szacowany średnio na 25 lat), minimalna konieczność konserwacji, solidna technika, atuty estetyczne. Rynek modułów fotowoltaicznych na świecie rozwija się intensywnie, a stale rosnący udział modułów fotowoltaicznych (PV) w światowej produkcji energii elektrycznej powoduje, iż zwiększająca się ilość odpadów - w postaci zużytych lub uszkodzonych ogniw i modułów PV - spowoduje w najbliższych latach konieczność bardziej racjonalnego ich zagospodarowania. Aby moduły fotowoltaiczne pozostały bez negatywnego wpływu na środowisko, konieczne jest wprowadzenie długofalowej strategii obejmującej kompletny „cykl życia” wszystkich elementów systemu: od fazy produkcji, poprzez montaż i eksploatację aż do utylizacji. Recykling odpadów produkcyjnych i zużytych systemów jest istotnym elementem tej strategii. Korzyści środowiskowe recyklingu są związane nie tylko z ograniczeniem miejsca na składowiskach odpadów, ale również z oszczędnością energii, surowców i ograniczeniem emisji. Celem pracy było przedstawienie i ocena istniejących metod recyklingu ogniw i modułów fotowoltaicznych oraz wpływu tego procesu na środowisko naturalne

Wytłoki rzepakowe - produkt uboczny w produkcji biodiesla - jako doskonałe źródło energii odnawialnej

Vegetable oils are renewable feedstock currently being used for production of biofuels from sustainable biomass resources. The existing technology for producing diesel fuel from plant oils, such as rapeseed, soybean, canola and palm oil are largely centered on transesterification of oils with methanol to produce fatty acid methyl esters (FAME) or biodiesel. Rapeseed pellet - crushed seed residue from oil extraction is a byproduct of biodiesel production process. As other types of biomass, it can either be burned directly in furnaces or processed to increase its energetic value. The interest to use different types of biomass as fuels has grown rapidly during the last years as a mean to reduce the CO2 emissions of energy production. Biomass is renewable, abundant and has domestic usage, the sources of biomass can help the world reduce its dependence on petroleum products and natural gas. Energetically effective utilization of rapeseed pellet could substantially improve the economic balance of an individual household in which biodiesel for fulfilling the producer’s own energetic demand is obtained. In this article the experimental results of analyzing the emissions levels of different pollutants in exhaust fumes during different stages of biomass boiler operation were presented. It has been proved that that the pellet, a byproduct of biodiesel production, is an excellent renewable and environmentally-friendly energy source, especially viable for use in household tap water heating installations.Oleje roślinne są obecnie - jako surowce odnawialne - wykorzystywane do produkcji biopaliw. Produktem odpadowym w produkcji biopaliw z roślin oleistych są wytłoki roślinne, pozostałe po uzyskaniu oleju metodą mechaniczną lub chemiczną. Odpady te, zwane też makuchami lub pelletem, mogą być wykorzystane jako dodatkowe źródło energii (np. do ogrzewania pomieszczeń) w gospodarstwach rolnych lub domowych. Zainteresowanie stosowaniem różnych rodzajów biomasy jako paliwa gwałtownie wzrosło w ostatnich latach i traktowane jest jako sposób na zmniejszenie emisji CO2 w procesie produkcji energii, a także na ograniczenie zależności od produktów naftowych i gazu ziemnego. Tak jak inne rodzaje biomasy, pellet rzepakowy może być albo spalany bezpośrednio w piecach, albo przetwarzany w celu zwiększenia jego wartości energetycznej. Energetycznie efektywne wykorzystanie odpadu rzepakowego może znacznie poprawić równowagę ekonomiczną indywidualnego gospodarstwa domowego, w którym biodiesel produkowany jest dla zaspokojenia własnego zapotrzebowania. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych analizy poziomu emisji substancji, zawartych w spalinach, podczas różnych etapów pracy kotła na biomasę. Udowodniono, że pellet, produkt uboczny produkcji biodiesla, jest doskonałym odnawialnym i przyjaznym dla środowiska źródłem energii, szczególnie opłacalnym do stosowania w instalacjach centralnego ogrzewania i podgrzewania wody użytkowej w gospodarstwach rolnych

Key issues of the recycling process of the 1st and 2nd generation end of life photovoltaic modules

W ramach technologii fotowoltaicznych wyróżniamy obecnie trzy generacje. Pierwsza z nich to ogniwa z mono- i polikrystalicznego krzemu (c-Si), druga obejmuje ogniwa wykonane na bazie technologii cienkowarstwowej, zarówno z krzemu amorficznego (a-Si), jak i diseleneku indowo-miedziowo-galowego (CIGS), tellurku kadmu (CdTe) oraz arsenku galu (GaAs). Trzecia generacja to najnowsze technologie, takie jak: organiczne ogniwa słoneczne, ogniwa uczulane barwnikami czy ogniwa hybrydowe. Przyjmuje się, że średnia długość życia modułu fotowoltaicznego wynosi około 17 lat, co w połączeniu ze wzrastającym zainteresowaniem technologią fotowoltaiczną wiąże się ze zwiększona ilością odpadów, trafiających na składowiska. Oszacowano, że w 2026 roku liczba odpadowych modułów fotowoltaicznych osiągnie 5 500 000 ton. Będą to zarówno pozostałości po procesie produkcji, elementy uszkodzone podczas użytkowania oraz zużyte moduły fotowoltaiczne. Rozwój technologii fotowoltaicznych prowadzi również do doskonalenia istniejących i badań nad opracowaniem nowych metod recyklingu, dostosowanych do procesów produkcji modułów. W pracy zaprezentowano stan wiedzy na temat opracowanych technologii recyklingu modułów, wykonanych z krystalicznego krzemu oraz modułów cienkowarstwowych. Przedstawiono wyniki badań własnych nad procesem delaminacji modułów oraz roztwarzania elementów ogniw wykonanych w obu technologiach. W wyniku przeprowadzonych badań określono minimalną temperaturę, która powinna zostać zastosowana podczas dekompozycji materiału laminującego. U dowodniono, że folie wykonane przez różnych producentów ulegają procesom delaminacji w różnym stopniu, co może być spowodowane różnicami w stopniu usieciowana i stosunkowi polietylenu do polioctanu winylu. Przy wykorzystaniu metody trawienia sekwencyjnego podczas usuwania metalizacji można odzyskać nawet 1,6 kg srebra na 1 t połamanych mono- i polikrystalicznych ogniw krzemowych.At present we divide photovoltaic technologies into three generations. The first generation are monoand polycrystalline silicon solar cells (c-Si), the second one includes thin film technology both amorphous silicon (a-Si) and copper-gallium-indium diselenide (CIGS), cadmium telluride (CdTe), or gallium arsenide (GaAs). The third generation are newest technologies such as: organic solar cells, cells sensitized with dyes or hybrid cells. It is assumed that the average lifespan of the module is about 17 years, which in addition with the growing interest in solar technology results in an increasing amount of electronic waste in the land fields. I t has been estimated that in 2026, the number of waste photovoltaic modules will reach 5,500,000 tons. These will include both residues from the production process, components damaged during usage and end of life solar modules. Advanced photovoltaic technologies lead to the research and development of new methods of recycling adapted to the production processes. The article presents the state of knowledge regarding recycling technologies for modules from crystalline silicon and thin films. The results of own research of the delamination process and the recovery of cells elements in both technologies are introduced. As a result of the tests, the minimum temperature which should be used during the decomposition of the laminating material was determined. I t has been proven that foil made by different manufacturers is processed in varying degrees. That might be caused by differences in the cross-link degree and the ratio of polyvinyl acetate. U se of the sequential etching method to remove metallization, provides a possibility to recover up to 1.6 kg of silver per 1t of broken mono- and polycrystalline silicon cells

Fitting-out of phase with production biofuel glicerynowej

Malejace zasoby paliw kopalnianych, a co za tym idzie drastyczny wzrost cen oraz globalne ocieplenie i zanieczyszczenie srodowiska powoduje due zainteresowanie odnawialnymi i niekonwencjonalnymi zródłami energii [1, 2]. Jednym z takich zródeł odnawialnej energii jest biopaliwo do silników wysokoprenych , tzw. biodiesel, otrzymywane w wyniku transestryfikacji triglicerydów z olejów roslinnych i zwierzecych metanolem. Przewidywany wzrost produkcji tzw. biodesla, zarówno w Polsce jak i na swiecie, niesie za soba koniecznosc zagospodarowania produktów ubocznych tego procesu, co moe w znaczacy sposób przyczynic sie do obnienia cen tego paliwa. Jednym ze znaczacych produktów ubocznych powstajacych w trakcie produkcji biopaliwa jest faza glicerynowa zawierajaca w swoim składzie glicerol(propano-1,2,3-triol) -50-60%, metanol, mono-, diacyloglicerole, wolne kwasy tłuszczowe oraz mydła [3]. W niniejszym opracowaniu przedstawiono moliwosci zagospodarowania fazy glicerynowej zarówno w postaci oczyszczonej jak i surowej.Dwindling fossil fuel resources, thereby drastically increased prices and global warming and environmental pollution causes great interest in renewable energy sources and niekonwencjonalnymi [1, 2]. One such sources of renewable energy is biofuel diesel fuel. biodiesel, derived from the Transesterification of triglycerides of plant and animal oils with methanol. The expected increase in production. biodesla, both in Poland and worldwide, involves the need for management of by-products of the process, which can significantly contribute to lower prices of fuels. An important by-product arising during the production of biofuels is phase glicerynowa containing in its composition glycerol (propane-1,2,3- triol)-50-60% methanol, mono-, diglyceride, free fatty acids and soap [3]. This capacity planning phase glicerynowej in purified and crude

Reliable renewable energy – application of electrochemical capacitors for electrical energy storage

W artykule przedstawiono urządzenia służące do magazynowania energii, jakim są kondensatory elektrochemiczne, i przybliżono zasadę ich działania. Omówiono również najważniejsze materiały elektrodowe wykorzystywane w technologii wytwarzania superkondensatorów. W części doświadczalnej opisano badania własne nad nowym nanokompozytem składającym się z wielościennych nanorurek węglowych oraz polimeru przewodzącego, a także przedstawiono wyniki badań nad możliwością oraz zaletami zastosowania komercyjnych superkondensatorów do akumulowania energii elektrycznej wytworzonej w ogniwach fotowoltaicznych.This paper presents electrical energy storage devices such as electrochemical capacitors, their principle of operation and electrode materials most commonly used in their manufacturing technology. Moreover, our research on development of new nanocomposite materials based on multi-walled carbon nanotubes and conducting polymer is shown. Additionally, the possibility and advantages of application of supercapacitors for accumulation of electrical energy generated by photovoltaic cells are presented

Thermogravimetric analysis/pyrolysis of used tyres and waste rubber

The process of pyrolysis is investigated in this paper. The pyrolysis results of two samples: waste tyres and rubber at different heating rates (10, 20, 50 K/min), were compared. In other experiments the degradation of two pyrolysis products, char and oil was examined. The kinetic study using the thermogravimetry equipment (TG) was done, which allowed determination of the kinetic mechanism of the process. The elemental analysis of the samples was performed

A review of methods of utilizing crude glycerine phase from biodiesel production

Zagospodarowanie fazy glicerynowej - produktu odpadowego, powstającego podczas wytwarzania estrów metylowych oleju rzepakowego (RME - Rapeseed Methyl Esters), jest ważnym elementem wspierającym produkcję biopaliw zarówno w aspekcie ekonomicznym, jak i ekologicznym. Rafinerie wytwarzające biodiesla na skalę przemysłową stosują najczęściej technologie oczyszczania fazy glicerynowej do postaci czystej gliceryny, możliwej do zastosowania w przemyśle kosmetycznym, spożywczym czy farmaceutycznym. Oczekiwana skala produkcji biodiesla będzie oznaczać jednak bardzo wysoki poziom wytwarzania fazy glicerynowej, której nie będą w stanie zagospodarować wspomniane sektory gospodarki. Niezmiernie ważne jest więc zaproponowanie efektywnych metod wykorzystania tego odpadu, w tym zagospodarowania na cele energetyczne, przy jak najmniejszych nakładach związanych z jego przetwarzaniem. Jeszcze trudniejsze, a jednocześnie jeszcze bardziej znaczące w aspekcie ekonomicznym jest efektywne zagospodarowanie fazy glicerynowej w sektorze produkcji indywidualnej biodiesla. Wykorzystanie wartościowych energetycznie odpadów z przetwarzania rzepaku w olej, a następnie w biodiesel jest często warunkiem rentowności całego procesu. W niniejszym artykule przedstawiono najczęściej stosowane rozwiązania oraz dokonano rozważań na temat potencjalnych metod zagospodarowania fazy glicerynowej zwłaszcza w indywidualnej produkcji RME.The utilization of glycerłne phase - a waste substance from RME (Rapeseed Methyl Esters) manufacturing process -is a vital element improving the ecological and economical worthwhileness of tnę whole biodiesel technology. Industrial refmeries most commonly purify and prepare glycerine for pharmaceutical, cosmetic or food production purposes. However, the expected future ratę of biodiesel production will cause a great increase of amount of crude glycerine produced, and the mentioned industries' demand will not be enough to consume this amount of waste. Therefore, it is crucial to further develop different methods of effective glycerine phase utilization, including energetic use of glycerine, requiring as little preparation efforts as possible. Also, it is difficult and, in the same time, very important from an economical point of view, to research methods of glycerine utilization in a household biodiesel production facility. Energetically efficient use of glycerine waste in individual production may have a great impact on the economical balance of the implemented technology. A review of most popular crude glycerine utilization methods and a study on perspectives of glycerine use in a household biodiesel installation have been presented in this paper

Phase change materials for temperature stabilization of road asphalt pavement

W artykule przedstawiono możliwość wykorzystania lekkiego kruszywa budowlanego modyfikowanego materiałem zmiennofazowym (PCM), jako dodatku do nawierzchni asfaltowej, w celu zwiększenia jej stabilności termicznej przy zachowaniu dotychczasowych właściwości mechanicznych. Cel ten może zostać osiągnięty przez nasączenie porowatych granulek lekkiego kruszywa odpowiednim materiałem zmiennofazowym, co umożliwi magazynowanie określonych ilości ciepła. Dzięki użyciu odpowiedniej ilości materiału PCM można stabilizować temperaturę nawierzchni asfaltowej na określonym poziomie. Przeprowadzono analizę termiczną wybranego materiału PCM (cerezyna) oraz zmodyfikowanego kruszywa (np. keramzyt, pollytag) za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Dzięki tej metodzie określono najważniejsze parametry termofizyczne tych materiałów.The paper presents possibility of using the lightweight aggregate, modified by phase change material (PCM), as an addition to the asphalt road surface in order to increase its thermal stability. This objective can be achieved by saturating pores of the aggregate with suitable PCM which allow to storage large amount of heat. Through the use of the appropriate amount of PCM the temperature of the asphalt road pavement can be stabilized at a certain level. The thermal analysis of the selected PCM (Ceresin) and modified aggregates was performed using differential scanning calorimetry (DSC). This method allows determining the most important thermophysical parameters of these materials

Metody produkcji biopaliw ciekłych na przykładzie bioetanolu

Ethanol is used in chemical and food industry, mainly either in the synthesis or as a solvent. The newest application of ethanol is as a fuel. This alcohol, produced on an industrial scale from crop waste, is widely known under the name bioethanol. It could be used as a fuel by itself or in a mixture with gasoline. Today, there are several technologies for bioethanol production known. The relatively simple method of obtaining bioethanol is through the mechanism of fermentation. There is an interest in use and improvement of this and other production mechanisms. Given the increasing demand for alternative fuels, ethanol today is one of the most supported research and implementation issues in the fuel sector. This paper summarizes the current knowledge on the subject. In this article, data from the largest producers of ethanol in the world and an analysis of use of biofuels in each country are presented. Identified characteristics of bioethanol production and its mechanism for the main technologies of production are presented. The paper contains a forecast on the future use of biofuels - the construction of a new generation of biorefineries.Etanol, poza wykorzystaniem w przemyśle spożywczym oraz chemicznym, gdzie służy jako rozpuszczalnik i substrat syntezowy, w ostatnich czasach zyskał równie ważne zastosowanie w branży paliwowej. Produkowany jest na skalę przemysłową, głównie z substratów nienadających się do spożycia, i występuje pod zwyczajową nazwą bioetanol, pełniąc funkcję biopaliwa lub dodawanego do benzyny w różnych proporcjach biokomponentu. Z uwagi na stosunkowo prosty sposób produkcji, wykorzystujący mechanizm fermentacji, znanych jest dziś kilka technologii produkcji bioetanolu, a zainteresowanie ich wykorzystywaniem i ulepszaniem jest wciąż znaczne. Biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na paliwa alternatywne, bioetanol jest dziś jednym z najbardziej nośnych tematów badawczych i wdrożeniowych w sektorze paliwowym. Niniejsza praca stanowi podsumowanie dotychczasowej wiedzy w tym obszarze. Przytoczono w niej dane, dotyczące największych producentów etanolu i bioetanolu na świecie oraz analizę wykorzystania tego biopaliwa w poszczególnych krajach. Przedstawiono charakterystykę bioetanolu, mechanizm jego produkcji i schematycznie zaprezentowano najważniejsze technologie produkcji. Praca zawiera również opis najbardziej prawdopodobnego przyszłego wykorzystania biopaliw - budowę biorafinerii nowej generacji