Kalifornie patří mezi průkopníky využívání obnovitelných zdrojů energie. Obyvatelé nejbohatšího amerického státu si zakládají na zdravém, udržitelném a ekologickém životním stylu a fotovoltaické panely na střeše domu patří takříkajíc k základům dobrých mravů.

A to tím spíš, že tamní úřady od roku 2006 instalaci domácích solárních elektráren mohutně podporují. Na dotace tehdy z rozpočtu vyhradily přes tři miliardy dolarů. Od roku 2020 platí dokonce povinnost, aby každý nový dům o více než třech podlažích osadil střechu fotovoltaickými panely.

Výsledkem je, že tento obnovitelný zdroj v současnosti dodává více než čtvrtinu z celkové produkce elektrické energie, což z Kalifornie činí jasného amerického lídra. Ostatně kdo jiný by měl jít příkladem než oblast, která se může pochlubit v průměru více než 280 slunečnými dny v roce?

Nyní se ale před Kalifornií začíná rýsovat velký problém. Nejstarší solární elektrárny dospěly ke konci své životnosti a ukazuje se, že politici v tažení za čistou energií zanedbali otázku, co s vysloužilými panely.

Místní firmy zabývající se recyklací fotovoltaiky nemají ani zdaleka potřebné kapacity k tomu, aby tuny odpadu zpracovaly. Tamní legislativa navíc nevyžaduje, aby majitelé své elektrárny nechali ekologicky zlikvidovat. Deník Los Angeles Times píše, že se kvůli tomu aktuálně daří recyklovat jen asi desetinu z nich.

Zbytek končí na skládkách. A to buď přímo v Kalifornii, nebo v rozvojových zemích. Do nich se část vysloužilých, méně výkonných panelů vyváží, aby si před definitivní „smrtí“ odsloužily posledních pár let. Kromě toho, že je takový přístup neudržitelný ekologicky, jde navíc o trestuhodné plýtvání cennými surovinami.

Miliony tun

Kalifornie má v zavádění obnovitelných zdrojů náskok, dříve či později ale stejný problém dožene státy na celém světě. Průměrná životnost solárních panelů se pohybuje mezi pětadvaceti a třiceti lety. „Na odpočinek“ tak zatím odcházejí jen ty nejstarší elektrárny; další významnou část odpadu představují mechanicky poškozené či jinak závadné panely.

Objem solárního odpadu ale bude v příštích letech rychle narůstat. Podle deníku The Wall Street Journal loni celosvětově skončila životnost solárních panelů o celkové hmotnosti asi třicet tisíc tun. V roce 2035 to už ale bude milion, a v roce 2050 dokonce deset milionů tun.

Zatímco Spojené státy nechávají zatím problematiku recyklace spíš neviditelné ruce trhu, Evropská unie, světový lídr v regulacích, má i pro tuto oblast své směrnice. Ty od roku 2015 nařizují povinnou recyklaci. Zjednodušeně řečeno, cílem směrnice je, aby na skládkách nekončila více než pětina zbytkových materiálů ze slunečních elektráren.

Otázkou je, zda se tyto smělé cíle podaří naplnit. Problém není v tom, že bychom „odpadní“ solární panely, respektive materiály, z nichž jsou vyrobeny, neuměli využít. Firmy zabývající se recyklací ale nemají dostatečné kapacity a zřejmě je jen tak mít nebudou.

Důvod? Linky na sofistikované, průmyslové rozebírání fotovoltaiky se zatím v malém objemu ekonomicky nevyplácejí. „Zatím spatřujeme v oblasti recyklace solárních panelů jediný problém, a tím je velmi malé množství vysloužilých panelů určených k recyklaci, což je způsobené jejich vysokou životností a odolností,“ konstatuje Radek Brychta ze společnosti REsolar, která se recyklací zabývá.

Nečistá recyklace

Dobrou zprávou je, že dnešní technologie už umějí zpracovat přes devadesát procent materiálů, z nichž se panely skládají. Největší částí křemíkových panelů, které tvoří drtivou většinu fotovoltaiky v Česku, je sklo – mezi šedesáti a sedmdesáti procenty celkové hmotnosti. Dalších dvacet procent představuje hliníkový rám. Zbytek připadá na plasty, elektrické komponenty a další kovy – především měď, křemík a stříbro.

Nejjednodušší je získat ze solárního odpadu hliník. „K sendvičové konstrukci je fixován silikonovým tmelem, takže jej lze odstranit mechanicky. Rámeček je z kvalitní slitiny, a proto není problém jej předat k přepracování do kovohutí,“ popisuje Tomáš Pešek ze společnosti Rema PV Systém. Vytěžení zbylých materiálů je už ale podstatně větší výzvou.

Aby bylo možné recyklovat a dál použít sklo, je potřeba z něj nejprve odstranit krycí plastovou vrstvu. Ta je ovšem kvůli dosažení dlouhé životnosti panelu „přilepená“ velmi pevně a oddělení vyžaduje postupy, které na první pohled nevypadají zrovna ekologicky. V současnosti se podle Tomáše Peška používají tři různé metody.

Tomáš Novák, týdeník Hrot

První, nejméně sofistikovaná spočívá v rozdrcení panelu. Výsledkem jsou skleněné střepy, které se ale kvůli znečištění nedají znovu využít ve sklářství. Nevyužité zůstávají navíc také další složky včetně kovů a plastů. K získání neporušené skleněné tabule je nutné použít jiný postup: odřezání pomocí diamantového drátu nebo laseru. Zbytky plastů se poté smyjí organickými rozpouštědly. Druhou metodou je zahřátí panelů na teplotu 500 stupňů Celsia, při které se plasty jednoduše „vypaří“. Zbytek panelu se poté rozebere mechanicky. Třetí a zároveň nejméně ekologickou možností je oddělení skla působením různých chemikálií.

V Česku funguje hned několik firem, které se zpracováním solárního odpadu zabývají, přičemž většina z nich využívá mechanický způsob recyklace, tedy drcení. „Nejčastějším způsobem využití solárních panelů je tedy sejmutí a prodej hliníkového rámečku, nadrcení sendvičové konstrukce, případně separace barevných kovů a využití zbylé drtě jako náhrady kameniva ve stavebnictví. Náš průmysl tím přichází o velmi kvalitní suroviny,“ vysvětluje Pešek.

Stříbrný poklad

Na použité technologii recyklace závisí také ekonomická stránka věci. Separováním hliníku a prostým rozemletím zbytku panelu vznikne zmiňovaná směs vhodná pro stavebnictví. Její prodejní cena je ale s ohledem na náklady zanedbatelná. Jinak řečeno, tento způsob recyklace je prodělečný, což je ostatně důvodem, proč ve Spojených státech končí na skládkách devět z deseti solárních panelů: je to levnější.

V Evropě včetně Česka tento problém zčásti řeší povinné recyklační poplatky. Konkrétně u nás se platí minimálně 8,50 koruny za kilogram. Tyto peníze výrobci nebo dovozci panelů odvádějí na vázaný bankovní účet, z něhož se pozdější recyklace financuje. Ani tento poplatek náklady kompletně nepokryje; stačí zhruba na polovinu výdajů, které jsou s dopravou a zpracováním vysloužilých solárních panelů spojené.

Aby recyklace solárů vydělávala, je tedy nutné získat i další kovy. Kromě mědi zajímá recyklační firmy především stříbro. Technologií, která umožňuje stříbro vytěžit, se v Česku zabývá třeba společnost Aquatest. Kombinuje přitom mechanické a chemické postupy. Náklady na oba procesy jsou přibližně patnáct korun za kilogram a firma spočítala, že k dosažení kladného ekonomického výsledku musí panel obsahovat více než 0,13 procenta bílého kovu.

Recyklovat křemík se údajně českým firmám nevyplácí kvůli nízké výkupní ceně. Například němečtí vědci z Fraunhoferova centra pro fotovoltaiku ve Freiburgu ale už vyvinuli metodu, jak vyrobit nové solární články ze stoprocentně recyklovaného křemíku.

Metody recyklace tedy procházejí překotným vývojem a lze očekávat, že vytěžení starých solárních panelů bude postupně stále efektivnější a díky úsporám z rozsahu i levnější. Spolu s překotným rozvojem obnovitelných zdrojů energie a masivně rostoucí poptávkou po surovinách navíc rostou (a porostou) také ceny materiálů potřebných pro jejich výrobu. To bude mít na výnosnost recyklačního byznysu také pozitivní vliv.

Obavy údajně není třeba mít ani z těžkých, zdraví škodlivých kovů, které některé typy fotovoltaiky obsahují – například olovo nebo kadmium. „Solární panely pro životní prostředí nebezpečné nejsou. Amorfní panely mohou částečně tvořit některé těžké kovy, tyto panely se ale dnes již téměř nevyužívají,“ uklidňuje specialista na fotovoltaické systémy ve společnosti E.ON Vít Pokorný.

Hroby větrníků

Ještě větší problém než solární panely bude ale v budoucnu představovat druhý nejvýznamnější zdroj obnovitelné energie: větrné elektrárny. Také v jejich případě nejstarší generace v těchto letech postupně „odchází do penze“ – jen v příštích několika letech bude potřeba v Evropě odstranit na dvanáct tisíc větrných turbín.

Na rozdíl od solárů jde o skutečná monstra: celková hmotnost včetně základů se počítá na stovky tun. Na této hmotnosti se největší měrou podílí beton – asi z šedesáti až pětašedesáti procent. Další třetinu tvoří ocel, která se používá do základů a z níž je také samotný tubus větrníku. Zbytek elektrárny se skládá ze dřeva, elektroniky a kovů jako měď a hliník.

Všechny tyto materiály se dají recyklovat poměrně snadno a výzvou je spíš logistika a přeprava obrovitých dílů. Největší problém tak představuje paradoxně součást elektrárny, která se na její hmotnosti podílí jen asi třemi procenty: lopatky. Jelikož musejí vydržet velké tlaky nebo změny teplot, vyrábějí se z obzvláště odolných kompozitních materiálů, které se jinak používají třeba v leteckém průmyslu.

Právě kvůli extrémní odolnosti je mimořádně komplikované a nákladné listy větrníků recyklovat. Například ve Spojených státech se tak řešení odkládá do doby, než se vymyslí odpovídající technologie. Velká část lopatek z větrných elektráren se „pohřbívá“ do země, například v poušti ve Wyomingu.

Německá firma Neocomp ale před dvěma lety představila přece jen sofistikovanější řešení. Listy větrníků nejprve rozřeže na menší části a ty poté drtí zhruba na milimetrové kousky. Výsledný produkt se pak přimíchává do cementu a používá na stavbách – obsahuje totiž velký podíl písku.

Společnost Siemens zase od letošního roku rozjela produkci lépe recyklovatelných listů větrníků s názvem RecyclableBlade. Lopatky větrných turbín jsou vyrobeny z kombinace materiálů odlitých společně s pryskyřicí a tvoří silnou a flexibilní konstrukci. Po skončení životnosti se lopatky ponoří do speciálního roztoku, který jednotlivé komponenty oddělí od sebe. Dál se recyklují tradiční cestou. 

25–30 let je průměrná životnost solárních elektráren.

1 mil. tun odpadu ze slunečních elektráren bude nutné recyklovat už v roce 2035.

10 mil. tun bude roční objem odpadu z fotovoltaiky v roce 2050.