К 2060 году в мире может накопиться от 297 до 402 млн тонн отработавших солнечных панелей. Пока их переработка в большинстве случаев обходится дороже, чем стоят полученные материалы, однако примерно в 2035–2040 годах ситуация может измениться. Согласно расчетам международной группы ученых, к этому времени стоимость извлекаемых из старых модулей серебра, кремния, меди, алюминия и других материалов начнет покрывать затраты на переработку. А к 2060 году совокупная чистая выгода при наиболее эффективной организации отрасли может составить от 529 до 936 млрд долларов, одновременно позволив избежать до 3,32 млрд тонн выбросов CO₂-эквивалента.
К такому выводу пришли исследователи Шаньдунского университета и Хуачжунского университета науки и технологий в Китае, Университета Аделаиды в Австралии, Гонконгского университета, Тайюаньского технологического университета и Линчепингского университета в Швеции. Ученые смоделировали развитие переработки солнечных панелей в 32 регионах мира и рассмотрели 1708 возможных сценариев. В расчетах учитывались темпы строительства солнечных электростанций, срок службы модулей, цены на содержащиеся в них материалы, развитие технологий переработки и возможность перевозить отслужившие панели между странами.
Масштаб проблемы будет быстро расти по мере старения солнечных электростанций, построенных во время нынешнего бума возобновляемой энергетики. Солнечные модули служат в среднем 25-30 лет, после чего их необходимо демонтировать. По расчетам ученых, ежегодный объем таких отходов увеличится примерно с 0,5 млн тонн в 2030 году до более чем 19 млн тонн в 2060-м. Изменится и их география. До 2040 года более половины отработавших панелей будет приходиться на страны с высоким уровнем доходов, но затем все большая их часть начнет образовываться в развивающихся экономиках. К 2060 году только в Китае может накопиться от 112,8 до 160,5 млн тонн старых модулей – около 36-40% мирового объема. Еще 26,8-35,2 млн тонн придется на Индию.
Главная ценность старых панелей заключается в содержащемся в них сырье. Помимо стекла и алюминия, из модулей можно возвращать в производство медь, кремний и небольшое количество серебра. Особенно важны именно последние два материала: их извлечение сложнее, но они заметно повышают экономическую привлекательность переработки. Сейчас, однако, расходы остаются слишком высокими. В 2020 году материалы, которые можно было получить из тонны старых панелей, стоили от 132 до 304 долларов, тогда как переработка той же тонны обходилась в 342-2550 долларов в зависимости от технологии. К 2040 году стоимость извлекаемого сырья может составить примерно 457 долларов за тонну, а затраты на переработку – снизиться до 56 долларов.
Ученые сравнили три основных способа переработки – механический, термический и химический. Механические методы в основном позволяют разобрать и измельчить модуль, после чего разделить его компоненты. Более сложные термические и химические процессы позволяют извлекать больше ценных материалов, хотя требуют дополнительных затрат и энергии. Наиболее выгодным в расчетах оказался сценарий с более широким внедрением передовых термических технологий. Даже без международной перевозки отходов он может обеспечить к 2060 году около 671 млрд долларов чистой экономической выгоды и предотвратить выбросы примерно 2,44 млрд тонн CO₂-эквивалента.
Еще эффективнее система становится, если старые панели разрешить перевозить между регионами. Стране с небольшим количеством отходов необязательно строить собственный дорогостоящий завод: модули можно отправить туда, где уже работают крупные предприятия и переработка обходится дешевле. Например, панели из развивающихся регионов могут направляться на предприятия Китая. В наиболее благоприятных сценариях такой подход увеличивает общую чистую выгоду до 936 млрд долларов и позволяет избежать 3,32 млрд тонн выбросов CO₂-эквивалента.
Однако для отдельных стран такая схема может оказаться не столь выгодной. Основная прибыль от извлечения и продажи материалов остается там, где расположены перерабатывающие предприятия. В результате государства, у которых уже есть технологии и промышленная база, получают дополнительное преимущество, а менее обеспеченные страны фактически экспортируют вместе со старыми панелями и потенциальный доход от их переработки. По расчетам ученых, международная торговля отходами без дополнительных мер способна увеличить разрыв в экономической выгоде между регионами.
Одним из способов решить эту проблему исследователи называют временную государственную поддержку. Наиболее эффективной оказалась схема снижающихся субсидий: государство помогает запустить переработку, когда она еще убыточна, а затем постепенно сокращает выплаты по мере удешевления технологии. Постоянные субсидии обходятся значительно дороже – по оценке авторов, необходимые расходы могут быть примерно в 9,5 раза выше. Снижающаяся поддержка одновременно позволяет уменьшить разрыв в доходах от переработки между регионами с 1147 до 1061 доллара на тонну.
При этом поддержка через углеродный рынок может дать обратный результат. При высокой стоимости выбросов больше финансирования получают регионы, где уже используются более совершенные и низкоуглеродные технологии переработки. В итоге преимущество богатых стран только усиливается, а разрыв в экономической выгоде может увеличиться еще на 4%.
