A réz szerepe a fotovoltaikus energiaellátás területén

A réz kulcsfontosságú anyag a napelemes energiaellátás töretlen fejlődése, és a fenntartható energiaellátás felé való átmenet költséghatékony megvalósításának biztosítása terén.

A  napelemes  energia  szektor  folytatja  a  csúcsok  döntögetését.  A  SolarPower  Europe  szerint  2017-ben  a  globálisan  üzembe  állított  szolár  fotovoltaikus  (PV)  kapacitás  minden  egyéb  más  energiatermelő  technológiát  megelőzött:  több  volt,  mint  az  új  fosszilis  és  nukleáris  kapacitás  összesen.  2017-ben  összesen  99,1  GW  hálózatra  kapcsolt  szolár  kapacitást  helyeztek  üzembe,  ami  majdnem  30%-os  év/év  alapú  növekedés  a  2016-os  76,6GW  értékhez  képest.  Ez  azt  jelenti,  hogy  a  globális  napelemes  energiatermelési  kapacitás  jelenleg  400  GW  értéken  áll.  Érdekes  adat,  hogy  2017-ben,  egy  év  alatt  annyi  szolár  kapacitás  létesült,  mint  amennyi  globálisan  2012-ig  összesen  állt  rendelkezésre.  Ez  egyértelműen  mutatja  a  szektor  jelentős  növekedését  az  elmúlt  években.

A  kapacitás  folyamatos  növekedésének  egyik  legfontosabb  oka  a  fotovoltaikus  energia  árának  folytatódó  csökkenése.  Ennek  egyik  legjobb  példája  a  2018  februárjában  Szaúd-Arábiában  kiírt  300  MW-os  tender,  amelyet  egy  világrekordot  jelentő,  2,34  USD  cent/kWh  áramdíjjal  nyertek  el.

Kilenc  ország  létesített  1GW  feletti  kapacitást  2017-ben;  ez  a  szám  is  nőtt  a  2016-os  hat  országhoz  képest.  Kína  vezeti  a  sort,  amely  az  globális  összkapacitás  több  mint  felét  (53,3%át)  létesítette  2017-ben.  Az  Egyesült  Államok  (a  világ  második  legnagyobb  PV  piaca  2017-ben)  10,6  GW-ot  létesített,  ez  lényegesen  alacsonyabb,  mint  a  2016-os  15,1  GW  rekord.  2017  rekordot  döntött  Indiában:  a  kumulatív  létesített  összkapacitás  meghaladta  a  19  GW-ot,  évi  nettó  9,6  GW  növekménnyel  –  elképesztő,  127%-os  növekménnyel  az  előző  évi  4,3  GW  adatról.    India  ezzel  át  is  vette  Japántól  a  világ  3.  legnagyobb  piacának  helyét,  és  jó  eséllyel  üldözi  az  USA-t  is  a  második  helyért.

A  képzeletbeli  skála  túloldalán  az  EU  28  tagállama  áll,  ahol  csak  5,91  GW  kapacitás  létesült2017-ben  (2016-ban  5,89  GW);  az  Egyesült  Királyság  „szolár  kilépése”  jelentős  szerepet  játszott  a  gyenge  eredményben.  A  teljes  Európa  2017-es  eredményei  pozitívabbak,  9,2  GW  hozzáadásával,  30%-os  növekménnyel  az  előző  évi  7  GW-hoz  képest.  A  török  szolár  piac  jelentős  növekedése  ehhez  nagyban  hozzájárult.  Törökországban  az  éves  létesített  kapacitás  939  MW-ról  közel  3  GW-ra  nőtt,  év/év  alapon  ez  217%-os  növekedés.

Mennyi  rézre  van  szüksége  a  fotovoltaikus  iparnak?

Egy  fotovoltaikus  erőmű  az  alábbi  alegységekre  bontható  (lsd.  ábra):

1.  PV  cella
2.  Modul  kábelek
3.  Panel  összekötő  kábelek
4.  String  kontroll  doboz  (SCB)  tápkábelei
5.  Fő  kötődoboz  (MJB)  tápkánelei
6.  Inverter  tápkábelei
7.  Inverter
8.  Transzformátor  tápkábelei  (AC)
9.  Transzformátor
10.  Földelés
11.  Napkövetés  tápkábelei  (fix  szerelés  esetén  nincs)

Minden  alegység  esetén  számítható  a  rézszükséglet,  pl.  egy  1MW  fotovoltaikus  erőmű  esetén.  Ez  a  méret  reprezentatív  az  áramszolgáltatói  szektorban,  amely  a  PV  termelés  zömét  képviseli  (75%  2016-ban  és  növekedés  várható).

Egy  1  MW-os  PV  erőműben  átlagosan  3,1  és  4,8  tonna/MW  rezet  használnak,  az  inverter  tápkábeleinek  (#6  alrendszer)  fajtájától  függően.  Ez  a  szám  mintegy  0,4  tonnával  emelkedik,  ha  napkövetést  (#11  alrendszer)  is  használunk.

A  SolarPower  Europe  előrejelzése  szerint  az  újonnan  létesített  PV  kapacitás  globális  értéke  a  2018-2022  periódusban  mintegy  621,7  GW  lesz  összesen,  amely  kb.  124  GW  éves  átlagos  értéket  jelent.  Ha  átlagosan  4  tonna/MW  értéket  veszünk,  akkor  az  újonnan  létesített  PV  erőművek  által  generált  rézigény  496  000  tonna  lesz  évente.

Mennyi  rezünk  van?

Az  Egyesült  Államok  Geológiai  Szolgálatának  (USGS)  legújabb  (2016)  tanulmánya  szerint  a  réz  tartalékok  mennyisége  700  millió  tonna,  míg  a  réz  forrásoké  a  jelenlegi  becslések  szerint  több  mint  5  000  millió  tonna.  (A  tartalékok  a  felfedezett,  felmért,  kiértékel  és  gazdaságossági  szempontból  profitábilisnak  talált  ásványkincs.  A  források  sokkal  nagyobbak,  és  magukba  foglalják  a  felfedezett,  és  potenciálisan  profitábilis  kincset,  és  az  előrejelzett,  de  még  fel  nem  tártat).  Történelmileg  (USGS  adatok),  1950  óta  mindig  is  átlagosan  körülbelül  40  évre  elegendő  réz  tartalékkal  és  a  több  mint  200  évnyi  forrással  számoltak.

Ezen felül,  a  réz  újrahasznosítása  fontos  szerepet  játszik  a  réz  rendelkezésre  állásában.  Ellentétben  egyéb  anyagokkal,  mint  pl.  az  élelmiszerek  vagy  az  energia,  a  rezet  nem  „fogyasztjuk”  el.  A  réz  azon  kevés  anyagok  közé  tartozik,  amelyek  korlátozás  nélkül  újrahasznosíthatók  tulajdonságaik  változása,  romlása  nélkül.

A  ma  elsődleges  (bányászott)  reze  a  holnap  másodlagos,  vagyis  újrahasznosított  alapanyaga.  Napjainkban  évente  8,5  milló  tonna  réz  az  „idős”  hulladék  (életciklusuk  végét  elért  termékekből  származik)  és  a  „fiatal”  hulladék  (a  termelés  és  gyártás  során  keletkezett)  újrahasznosításából  származik.  Ez  azt  jelenti,  hogy  a  globális  rézfelhasználás  30%-át  az  újrahasznosítás  fedezi.  Európában  ez  az  arány  közel  45%.

Ebből  következik,  hogy  a  fotovoltaikus  és  egyéb  megújuló  energiák  által  generált  jövőbeli  igény  kielégítésére  szükség  lesz  a  bányák  elsődleges  nyersanyagára,  illetve  az  újrahasznosított  anyagra  egyaránt.  Ugyanakkor  a  szabályozások,  irányelvek  és  az  innovatív  technológiák  hozzájárulása  révén  tovább  kell  javítani  az  újrahasznosítás  és  az  anyaggazdálkodás  hatékonyságát.

A  réz  és  a  körkörös  gazdaság  a  fotovoltaikus  iparban

Tekintettel  a  létesített  kapacitások  szignifikáns  növekedésére,  és  a  jelentős  rézmennyiségre,  ami  ehhez  szükséges  lesz,  az  élettartamuk  végét  elért  PV  modulok  számának  jelentős  emelkedése  várható  a  következő  évtizedekben,  ami  esetleg  aggodalomra  adhat  okot  a  hulladék  PV  modulok  környezetbarát  és  költséghatékony  kezelésével  kapcsolatban.

Az  IEA-PVPS,  melynek  a  Rézszövetség  is  tagja,  felmérte  az  EU  jelenlegi  újrahasznosítási  folyamatait,  és  a  réz  visszanyerésének  arányát  85%-osnak  találta  (két  anomim  válaszadó  szerint).  Ez  a  csoport  vizsgálta  az  újrahasznosítás  lehetséges  módjait  az  egyéb  elektronikus  hulladék  tapasztalataira  támaszkodva,  ezek  ugyanis  sokkal  fejlettebbek  min  a  PV  újrahasznosítás.  Két  fő  opciót  azonosítottak,  melyekkel  elérhető  a  80%-os  és  a  95%-os  hasznosítható  arány.  Egyébként  egyes  források  akár  100%os  arányt  is  említenek  (a  SolarWorld  c-Si  újrahasznosítási  folyamata).

A  PV  modulokon  túl  a  rendszer  további  elemeinek  újrahasznosítását  is  figyelembe  kell  venni.  A  réz  döntő  többségét  a  kábelekben  használjuk,  melyeknek  újrahasznosítása  már  rutinfeladat.  További  rezet  a  transzformátorban  (ez  az  ilyen  típusú  berendezések  újrahasznosításának  útját  követi)  és  az  inverterben  (e-hulladék  kezelése)  találunk.

Következtetés

Köszönhetően  természetes  tulajdonságainak,  mint  a  kiváló  vezetőképesség  és  a  tartósság  a  réz  kulcsszerepet  játszik  a  szolár  energia  gyűjtésében,  tárolásában  és  disztribúciójában.  Beköti  a  PV  modulokat  a  hálózatba,  és  egyes  esetekben  hajtja  a  motorokat,  melyek  a  nap  felé  fordítják  a  szolárpaneleket.  Fontos,  hogy  a  PV  rendszerekben  a  rezet  nem  használjuk  el, mert  az  100%-ban  újrahasznosítható  a  rendszer  élettartamának  végén,  anélkül,  hogy  előnyös  tulajdonságaiból  veszítene.

A  globális  szolár  energiaipar  folytatja  növekedését,  a  réz  iránti  igény  is  emelkedik,  és  a  rézipar  elkötelezett  az  igény  kielégítésére,  ezzel  is  támogatva  a  fenntarthatóbb  jövőt  és  az  energia  átmenetet.