Ιδρυματικό Αποθετήριο
Πολυτεχνείο Κρήτης
EN  |  EL

Αναζήτηση

Πλοήγηση

Ο Χώρος μου

Ανάπτυξη τεχνικών ανακύκλωσης σε απόβλητα φωτοβολταϊκά πλαίσια 1ης και 2ης γενιάς

Savvilotidou Vasiliki

Πλήρης Εγγραφή


URI: http://purl.tuc.gr/dl/dias/8EBCD56B-1C2B-45D0-9658-C0AD85D975DE
Έτος 2019
Τύπος Διδακτορική Διατριβή
Άδεια Χρήσης
Λεπτομέρειες
Βιβλιογραφική Αναφορά Vasiliki Savvilotidou, "Development of recycling techniques in 1st and 2nd generation waste photovoltaic panels", Doctoral Dissertation, School of Environmental Engineering, Technical University of Crete, Chania, Greece, 2019
Εμφανίζεται στις Συλλογές

Περίληψη

Τα απόβλητα ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού (ΑΗΗΕ) αποτελούν μία από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες και πιο πολύπλοκες κατηγορίες αποβλήτων παγκοσμίως. Με στόχο τη βιώσιμη παραγωγή και κατανάλωση ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού (ΗΕΕ), η Ευρωπαϊκή Οδηγία για τα ΑΗΗΕ (2012/19/ΕΕ) θέτει στόχους για τη συλλογή, επαναχρησιμοποίηση, ανακύκλωση και ανάκτησή τους. Από τις 15 Αυγούστου 2018 και στο εξής το πεδίο εφαρμογής της Οδηγίας περιλαμβάνει έξι κατηγορίες ΑΗΗΕ, όπως ορίζονται στο παράρτημα III της Οδηγίας, καθώς ολοκληρώνεται η μεταβατική περίοδος η οποία αφορούσε 10 κατηγορίες ΑΗΗΕ. Τα φωτοβολταϊκά (Φ/Β) πλαίσια στο τέλος του κύκλου ζωής τους αποτελούν ένα από τα πλέον πρόσφατα ΑΗΗΕ (κατηγορία 4) και συνάμα μια τρέχουσα και μελλοντική πρόκληση αναφορικά με τη διαχείρισή τους. Με βάση την συνεχή ανάπτυξη στην αγορά Φ/Β συστημάτων και την επερχόμενη αύξησή τους, εκτιμάται ότι τα απόβλητα Φ/Β πλαίσια θα ανέρχονται συνολικά σε 1.7-8.0 εκατομμύρια τόνους μέχρι το 2030 και 60-78 εκατομμύρια τόνους έως το 2050. Αναμφισβήτητα, τα φωτοβολταϊκά είναι μία από τις πλέον περιβαλλοντικά "καθαρές" τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας με θετικό αντίκτυπο στην ενεργειακή ασφάλεια και την κλιματική αλλαγή. Ωστόσο, η ορθή διαχείριση των φωτοβολταϊκών πλαισίων είναι ένα κρίσιμο και καθόλα επίκαιρο περιβαλλοντικό ζήτημα που πρέπει να τεθεί υπό μελέτη.Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής επικεντρώνεται στην ανακύκλωση, ανάκτηση και αξιοποίηση των πολύτιμων υλικών που περιέχονται σε απόβλητα φωτοβολταϊκά πλαίσια, λαμβάνοντας υπόψη ότι μπορεί να αποτελέσουν μία σημαντική πηγή δευτερογενών πρώτων υλών. Καθώς τα φωτοβολταϊκά πλαίσια διαφέρουν ως προς τη σύσταση και τη δομή τους, μελετήθηκαν τέσσερις διαφορετικές τεχνολογίες πλαισίων - οι πιο συχνά απαντώμενες - δηλαδή πολυκρυσταλλικού πυριτίου (p-Si) και μονοκρυσταλλικού πυριτίου (m-Si) πλαίσια τα οποία κατατάσσονται στην πρώτη γενιά φωτοβολταϊκών, καθώς και χαλκού ινδίου σεληνίου (CIS) και άμορφου πυριτίου πλαίσια τα οποία κατατάσσονται στη δεύτερη γενιά φωτοβολταϊκών, αντίστοιχα. Προς την κατεύθυνση της ολοκληρωμένης και βιώσιμης διαχείρισης των Φ/Β πλαισίων, αναπτύχθηκαν διάφορες τεχνικές, οι οποίες αποτελούνται από πολλαπλά στάδια επεξεργασίας και αποσκοπούν: (α) στην αποστρωματοποίηση της δομής των πλαισίων, (β) στην ανάκτηση πολύτιμων μετάλλων (ημιαγωγών), καθώς και «συμβατικών» υλικών, (γ) στην αξιοποίηση γυαλιού ή πλαστικού για την παραγωγή τσιμεντοκονιαμάτων, και (δ) στην αξιοποίηση του γυαλιού για την παραγωγή υαλοκεραμικών με χρήσεις στον κατασκευαστικό τομέα.Ένα από τα κύρια προβλήματα στη διαχείριση των πλαισίων είναι η σύνθετη και πολυστρωματική δομή τους, η οποία διαφέρει ανάλογα με την τεχνολογία των κυττάρων. Στο πρώτο μέρος της διατριβής, διερευνήθηκε η αποστρωματοποίηση της δομής με διάφορες τεχνικές επεξεργασίας, όπως θερμικές, μηχανικές και χημικές μεθόδους. Έπειτα, πραγματοποιήθηκε συνδυασμός των μεθόδων επεξεργασίας προκειμένου να επιτευχθεί αποτελεσματικός διαχωρισμός των κύριων υλικών (γυαλί, κελιά, μεταλλικά ηλεκτρόδια, οργανικά μέρη). Η επιλογή του βέλτιστου συνδυασμού μεθόδων επεξεργασίας προσδιορίστηκε με βάση την απόδοση αποστρωματοποίησης, καθώς επίσης και βάσει των ισοζυγίων μάζας των πολύτιμων (άργυρος) και κρίσιμων (ίνδιο) μετάλλων, που απαρτίζουν τα Φ/Β κύτταρα, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειές τους. Πρέπει να σημειωθεί ότι τα μέταλλα αυτά συμπεριλαμβάνονται στον Ευρωπαϊκό κατάλογο κρίσιμων πρώτων υλών και η ανακύκλωσή τους αποτελεί προτεραιότητα στα πλαίσια της κυκλικής οικονομίας δεδομένου ότι εμφανίζουν υψηλό κίνδυνο διαθεσιμότητας σε παγκόσμιο επίπεδο. Ως εκ τούτου, το δεύτερο μέρος της διατριβής αφορούσε τον προσδιορισμό (α) της περιεκτικότητας του αργύρου και ινδίου στο επεξεργασμένο υλικό, και (β) της απόδοσης προ-συγκέντρωσης και των απωλειών για κάθε συνδυασμό μεθόδων επεξεργασίας λαμβάνοντας υπόψη την περιεκτικότητα στην επεξεργασμένη μάζα ως προς την αρχική περιεκτικότητα στη μη επεξεργασμένη μάζα φωτοβολταϊκού. Επίσης, επιλεκτική ανάκτηση αυτών των μετάλλων επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας υδρομεταλλουργικές διεργασίες, όπως έκπλυση και κατακρήμνιση. Εκτός από την ανάκτηση υψηλής αξίας υλικών, συμβατικά υλικά, όπως γυαλί και πλαστικό που περιέχονται στα πλαίσια, ανακυκλώθηκαν και επαναχρησιμοποιήθηκαν ως μερική αντικατάσταση λεπτόκοκκων αδρανών ή τσιμέντου για την παραγωγή τσιμεντοκονιαμάτων. Μελετήθηκαν διάφορες παράμετροι, όπως ο τύπος αποβλήτου (γυαλί ή πλαστικό), η ποσότητα (%) και το μέγεθος των σω

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες

Στατιστικά