Cirkulär ekonomi inom solcellsbranschen - en mångfacetterad hållbarhetsfråga

Solceller har en betydande roll i vår övergång till ett samhälle som drivs av förnybar energi. Solceller har under de senaste åren vuxit i popularitet och bara från 2018 till 2019 ökade den installerade effekten från 411 MW till 698 MW i Sverige. Ökningen av solcellsanläggningar minskar behovet att använda fossila bränslen för att producera elektricitet.

Just nu är det dessutom ett enkelt sätt för privatpersoner att ta ställning mot klimatkrisen och investera i solceller till sitt eget tak. Enligt Greenmatch ligger återbetalningstiden vanligtvis på 10-20 är, vilket innebär flera år av kostnadsfri elproduktion för privatpersoner, innan solpanelerna slutar fungera efter 30 år, eller mer.

Trots att solcellernas miljöpåverkan är så nära som noll under den tid de installerade och producerar elektricitet, kan man inte säga detsamma om hela produktlivscykeln. Den miljöpåverkan som uppstår både vid produktion, återvinning och avfallshantering bör även förbättras för att solceller ska vara ett långsiktigt hållbart alternativ för elproduktion.

Läs nedan för mer information om hur branschen gör och bör göra för att jobba mer cirkulärt och att skapa en hållbar produktlivscykel för solceller.

Miljöpåverkan av solcellsproduktion

Den största miljöpåverkan som uppstår vid produktion av solceller härstammar från den mängd energi (elektricitet, värme och bränsle) som används. Användningen av elektricitet, värme och bränsle i produktionen leder bland annat till försurning av miljön, ökning av marknära ozon och förtunning av ozonlagret. Detta speciellt om produktionen görs i ett land vars energimix består till stor del av fossila bränslen. Vilket naturligt leder till att påverkan på den globala uppvärmningen är högre.

Flera delar av produktionskedjan för solceller påverkar miljön på ett eller annat sätt. Vid produktion av monokristallina och polykristallina solceller är förädlingen av kisel den största miljöboven. Hela 43 % av den potentiella påverkan på den globala uppvärmningen vid produktion kommer från kiselförädlingsprocessen eftersom att den kräver mycket energi och värme för att genomföras.

Utöver den miljöpåverkan som energianvändningen vid solcellsproduktion bidrar till uppstår även andra miljöbelastningar. Bland annat bidrar produktionen till övergödning av miljön. Detta till stor del på grund av fosfat- och nitrogenutsläpp, som uppstår vid cell och panelproduktion.

När solcellerna väl är installerade producerar de dock utsläppsfri elektricitet som används för att ersätta fossil bränsle. På så sätt kan solcellerna “väga upp” för de utsläpp som uppkommit under hela produktlivscykeln. Om man räknar med att solcellerna deponeras efter användning landar återbetalningstiden för förbrukad energi (energy payback time, EPBT) på 2,6 år. Alltså måste solcellerna producera energi i 2,6 år för att väga upp för de utsläpp som uppkommit under produktion, installation och deponi.

EPBT-uträkningarna har dock baserats på data från Italien och därför räknats med en solinstrålning på 1700 kWh/m2. Solinstrålningen är något lägre i Sverige (Stockholm ca. 1 150–1 200 kWh/m2), och kan därför förlänga återbetalningstiden. Märk att det beroende på vilka antaganden (om solpanelens effektivitet, solinstrålning, energianvändning genom produktlivscykeln) som görs vid beräkning av återbetalningstid har det rapporterats olika siffror. Återbetalningstiden i detta fall är något av ett värsta fall eftersom att det beräknats med deponi och inte återvinning.

Återvinning kan minska miljöpåverkan vid produktion

Den boom vi ser inom solcellsbranschen idag kommer att leda till en boom i solcellsavfall inom de kommande 30 åren. Prognosen för 2050 är att vi kommer ha 60-78 miljoner ton ackumulerat solcellsavfall. Detta är en möjlighet som kan skapa arbete och en helt ny industri men det är även en utmaning att få igång industrin för återvinning för att möjliggöra detta.

För att reglera återvinningen av solpaneler ingår de sedan 2012 under WEEE-direktivet. Producenten som sätter solceller på den svenska marknaden har därav ett producentansvar. Vilket innebär att de bland annat ansvarar för att återvinna och behandla det avfall som uppstår från solcellerna. För solceller gäller dessutom att minst 80 procent ska återvinnas samt minst 70 procent ska återanvändas eller materialåtervinnas.

Den största vinningen vid återvinning av solceller fås genom att återvinna och återanvända kisel, detta eftersom att förädlingen av kisel medför störst miljöbelastning vid produktion. Det finns olika sätt att återvinna kisel från solceller, processerna innefattar till exempel genom att krossa sönder, sila, använda chockvågor och utnyttja kemiska processer. Återvinningsprocesserna är idag dock inte helt felfria och kan inte helt återvinna alla resurser. Samtidigt kräver de även stora mängder energi för att genomföra. Tekniker inom detta område utvecklas dock konstant så vi hoppas se mer effektiva och resurseffektiva återvinningsprocesser implementeras inom den närmaste framtiden.

Vid återvinning av solceller kan man även ta vara på sekundära material som kan användas antingen inom solcellsproduktion eller andra branscher. Till exempel kan man ta vara på silver, aluminium och koppar.

Den beräknade återbetalningstiden inklusive återvinning och återanvändning av kisel genom hela produktlivscykel minskade den från 2,6 till 1,6 år för kiselbaserade solceller. Så redan med dagens tekniker minskar återvinning på solcellernas miljöbelastning under hela produktlivscykeln.

Övergången till cirkulär ekonomi kräver mer än återvinning

Det finns mycket kvar att göra för att främja och utnyttja de möjligheter som finns för cirkulär ekonomi inom solcellsbranschen. Dels behöver processerna för återvinning förbättras för att öka effektiviteten och minska på miljöbelastningen.

Utöver det behöver designen av solceller ta i beaktande återvinning och utvecklas så att det vid återvinning är lättare att tillvarata de resurser och material som finns i solcellerna. Som med all cirkulär ekonomi krävs det även att det satsas mer på reparation och återanvändning av produkterna när de är i brukbart skick.

Solceller är i det hela bra för miljön och under hela produktlivscykeln leder de till mindre utsläpp än motsvarande fossila bränslen för elproduktion. Trots det finns det ännu områden att jobba på för att skapa en mer hållbar produktionsprocess. Återvinning av till exempel kisel är idag standard inom branschen och minskar på miljöbelastningen, men metoderna kan fortfarande utvecklas för att vara mer effektiva och ge bättre avkastning. Branschen går mot att vara en cirkulär ekonomi men ännu finns mycket kvar att utveckla och förbättra.

3 jul 2020

Utbildningar

Lista på lärosäten

 

Ekonomilänkar

Ekonomifakta

 

Företagslänkar

e-resistible

Företagsbloggen

 

Miljölänkar

Humanekologi

Naturvårdsverket

 

Övriga länkar

Bloggfeeden

ekonomibloggar.nu