Reciclagem de painéis fotovoltaicos: instalações e logística | Stokkermill

O projeto de uma instalação de reciclagem de painéis fotovoltaicos não pode basear-se apenas na capacidade nominal da linha. Kg/h, painéis por hora, nível de automação e qualidade dos materiais recuperados são parâmetros fundamentais, mas descrevem apenas uma parte do projeto.

Um módulo fotovoltaico é, de facto, um material compósito multicamada: vidro, EVA, células de silício, ribbons e busbars de cobre estanhado, backsheet e, na maioria dos casos, uma moldura de alumínio e uma caixa de junção.

Estes materiais não estão simplesmente montados lado a lado. As camadas interiores estão laminadas em conjunto e devem, por isso, ser libertadas, classificadas e separadas através de um processo coerente com o tipo de painel e com o resultado pretendido.

Por isso, a pergunta certa não é apenas: quantos painéis por hora consegue tratar a instalação? O projeto da reciclagem de painéis fotovoltaicos deveria considerar toda a cadeia.

1. Como escolher uma instalação de reciclagem de painéis fotovoltaicos?

Não existe uma configuração adequada indistintamente a todos os projetos. Antes de definir a tecnologia, é necessário conhecer pelo menos:

• quantidade de material disponível;
• tipologia dos painéis;
• estado físico dos módulos;
• frequência das entregas;
• horas de funcionamento previstas;
• nível de automação exigido;
• qualidade pretendida das frações recuperadas;
• possíveis destinos dos materiais de saída.

Um operador que trata volumes relativamente reduzidos de módulos standard tem necessidades diferentes de um grande centro industrial que deve gerir fluxos contínuos, painéis danificados, módulos bifaciais, vidro-vidro ou materiais fora do padrão.

Por isso, a Stokkermill Solar não baseia a escolha da tecnologia exclusivamente na produtividade nominal. Input, volume e output pretendido devem ser avaliados em conjunto.

2. Como calcular a capacidade de uma instalação de reciclagem de painéis fotovoltaicos?

A capacidade de uma instalação pode ser expressa em kg/h ou em painéis por hora. O dado deve, no entanto, ser sempre interpretado em relação às condições operacionais reais. Entre os elementos a avaliar estão:

• toneladas disponíveis durante o ano;
• dias e horas de funcionamento;
• continuidade das entregas;
• capacidade de armazenamento;
• características dos painéis;
• eventuais picos de material;
• possível crescimento futuro dos volumes.

Uma linha de alta capacidade pode ficar subutilizada se a quantidade de material disponível não permitir uma alimentação suficientemente contínua. Pelo contrário, uma linha projetada para volumes reduzidos pode tornar-se um estrangulamento quando o operador tem de gerir grandes campanhas de desmantelamento, revamping ou repowering.

A capacidade correta não é, portanto, necessariamente a mais elevada. É a que é coerente com o material realmente disponível e com o modelo operacional da instalação.

3. Que tecnologias existem para a reciclagem de painéis fotovoltaicos?

Na reciclagem de módulos fotovoltaicos são utilizadas diferentes abordagens tecnológicas. A Stokkermill Solar trabalha principalmente com duas lógicas de processo:

• delaminação termomecânica, indicada para tipologias específicas de painel e volumes mais reduzidos;
• trituração, libertação e separação de alta produtividade, destinadas a configurações industriais automáticas e a fluxos maiores e mais variáveis.

Não são necessariamente duas filosofias opostas. Em instalações maduras, as diferentes tecnologias podem até tornar-se complementares, em função do material e dos objetivos comerciais.

A escolha deve partir das condições reais do projeto, e não da tecnologia considerada isoladamente.

4. Delaminação ou trituração: que processo escolher?

A delaminação é uma solução direcionada sobretudo quando o fluxo apresenta características suficientemente controladas. Nas plataformas Stokkermill dedicadas, o painel é preparado através da remoção da moldura e da caixa de junção e depois submetido a delaminação. Estas configurações são particularmente adequadas a volumes reduzidos e a módulos monofaciais standard.

Quando aumentam a capacidade, a variabilidade e a complexidade do input, uma plataforma automática baseada em redução de tamanho, libertação e separação permite gerir uma gama mais ampla de painéis.

A escolha não deveria, portanto, ser: delaminação ou trituração? Mas: que processo é coerente com o material, o volume e os outputs pretendidos?

5. Qual é o peso da logística na reciclagem de painéis fotovoltaicos?

Também a logística deve ser considerada no projeto. Os módulos têm de ser recolhidos, movimentados, armazenados e alimentados à linha. As condições logísticas mudam em função das quantidades, da área de abastecimento e da frequência com que o material chega à instalação.

Não existe, portanto, uma distância ou uma configuração logística válida para todos os projetos. A avaliação deve considerar em conjunto: volumes disponíveis + continuidade + armazenamento + capacidade da linha + destino dos outputs.

O dimensionamento industrial não termina com a escolha das máquinas: deve ser compatível com a forma como o material entrará realmente na instalação e com a forma como as frações recuperadas serão depois geridas.

6. O que é uma instalação dual-use para a reciclagem de painéis fotovoltaicos?

A disponibilidade de módulos fotovoltaicos em fim de vida pode variar ao longo do ano. Por isso, nas configurações industriais mais flexíveis, pode ser útil reduzir a dependência de um único fluxo.

O Sistema Integral Solar Automatic pode também ser configurado para o tratamento de fluxos compatíveis diferentes dos painéis fotovoltaicos, entre os quais REEE da Categoria 4 e alguns tipos de sucata de alumínio e metais leves.

O conceito dual-use não significa introduzir qualquer material na mesma linha. Significa projetar uma plataforma tecnológica que, quando as características do material o permitem, possa ser utilizada em várias aplicações através de uma base de instalação comum. Isto pode contribuir para:

• diversificar as fontes de abastecimento;
• aumentar a utilização dos ativos instalados;
• reduzir a dependência de um único fluxo;
• adaptar o processo à evolução futura do mercado.

A compatibilidade deve, no entanto, ser verificada tecnicamente para cada material.

7. Que materiais se recuperam na reciclagem de painéis fotovoltaicos?

Um painel fotovoltaico contém frações muito diferentes em massa, características e valor. O processo de reciclagem tem como objetivo separá-las de forma coerente com o seu possível destino industrial. Aprofundámos como avaliar a sua qualidade no artigo sobre os materiais recuperados na reciclagem de painéis fotovoltaicos.

Alumínio

O alumínio é uma das principais frações valorizáveis do painel. Nas configurações Solar Automatic, o processo pode produzir proler de alumínio End of Waste pronto para o forno, que pode seguir diretamente para a cadeia metalúrgica a jusante.

Nas configurações Entry Level e Solar Delamination, pelo contrário, o alumínio é recuperado principalmente sob a forma de perfil e pode exigir processamento adicional antes da sua valorização. A distinção é importante: nem todas as instalações produzem o mesmo output de alumínio.

Vidro

O vidro representa em média cerca de 70% da massa de um módulo fotovoltaico standard. Após o tratamento, pode ser separado em diferentes classes granulométricas, por exemplo vidro grosso e vidro médio/fino.

A qualidade a atingir deve, contudo, estar ligada ao mercado de destino. Aumentar a pureza exige processamento adicional, energia e equipamentos. O nível de qualidade tecnicamente máximo nem sempre coincide com o mais sensato do ponto de vista económico.

A pergunta, portanto, não é apenas: até que ponto conseguimos limpar o vidro? Mas: que qualidade exige o destino previsto?

Cobre

O cobre pode provir da caixa de junção, dos cabos externos e dos ribbons presentes no interior do laminado. As frações externas podem ser recuperadas através das cadeias habituais dos metais não ferrosos.

O cobre incorporado no laminado apresenta, pelo contrário, uma situação diferente: ribbons e busbars são extremamente finos e estão integrados na estrutura EVA-célula-backsheet. Por isso, a sua valorização exige primeiro uma libertação correta do material.

Fração concentrada com silício

Um dos pontos que exige maior clareza é o chamado «pó de silício». O material recuperado no tratamento não é silício puro e não deve ser confundido com silício de grau solar pronto para a produção de novas células.

É uma fração concentrada que contém silício juntamente com vidro residual e vestígios de outros elementos e metais. O valor desta fração pode também estar ligado à presença de metais como a prata, cuja concentração varia em função da tecnologia, do fabricante e do ano de fabrico dos painéis.

A caracterização correta do material é, por isso, mais importante do que um simples rótulo comercial.

EVA e backsheet

A fração polimérica é separada durante as fases de delaminação, libertação e refinação. As suas características dependem do tipo de painel e da configuração do processo. Também neste caso, o destino deve ser avaliado em função da composição efetiva da fração obtida.

8. Recuperação e pureza são a mesma coisa?

Não. Uma percentagem elevada de material recuperado não descreve, por si só, a qualidade do processo. É preciso analisar simultaneamente:

• quantidade recuperada;
• pureza;
• contaminação residual;
• granulometria;
• constância do output;
• perdas nas outras frações;
• destino industrial.

Um exemplo evidente é o vidro. É tecnicamente possível levar a refinação mais longe, mas cada fase adicional implica custos operacionais. Se o mercado não reconhecer economicamente essa qualidade superior, produzi-la pode não compensar.

A qualidade correta não é necessariamente a qualidade máxima tecnicamente alcançável. É aquela que o destino seguinte exige.

9. Como funciona uma instalação Stokkermill Solar?

A Stokkermill Solar estrutura a sua oferta através de diferentes arquiteturas de instalação, desenvolvidas para volumes e aplicações diferentes.

PV Entry Level Recycling Line

É uma configuração semiautomática destinada a operadores com volumes reduzidos. A capacidade indicativa está entre 500 e 1000 kg/h, com uma produtividade inferior a cerca de 50 painéis por hora, em função do material.

O processo inclui a preparação do painel, a recuperação da moldura de alumínio, a remoção da caixa de junção e a delaminação.

Solar Delamination Line

Acrescenta à fase de delaminação um processo de refinação posterior. Foi concebida principalmente para módulos monofaciais standard e para operadores com volumes relativamente reduzidos.

Também neste caso, a capacidade indicativa é da ordem de 500–1000 kg/h, com uma produtividade inferior a cerca de 50 painéis por hora.

Sistema Integral Solar Automatic

É a plataforma industrial da Stokkermill destinada a grandes volumes. A configuração parte de cerca de 2000 kg/h e mais de 100 painéis por hora, com a possibilidade de desenvolver capacidades superiores em função do projeto.

O sistema foi concebido para trabalhar de forma automática e contínua e pode gerir uma ampla variedade de módulos:

• monofaciais;
• bifaciais;
• módulos vidro-vidro;
• painéis íntegros;
• painéis danificados;
• módulos com ou sem moldura;
• formatos não standard.

O processo pode integrar redução de tamanho, classificação, separação magnética, sistemas para metais não ferrosos, refinação e separações físicas dedicadas.

O desempenho efetivo deve ser sempre avaliado em função do material e da configuração instalada.

10. Como dimensionar corretamente uma instalação de reciclagem fotovoltaica?

Antes de definir uma configuração, é útil responder a algumas perguntas:

1. Quantas toneladas de painéis estarão realmente disponíveis?
2. Que tipologias de módulo terão de ser tratadas?
3. Os painéis chegarão íntegros, danificados ou já parcialmente preparados?
4. Com que continuidade chegará o material?
5. Quantas horas por ano deverá funcionar a instalação?
6. Que frações devem ser recuperadas?
7. Que nível de qualidade exige o mercado de destino?
8. A linha deverá poder aumentar a capacidade no futuro?
9. Existem outros materiais compatíveis que a plataforma poderia tratar?

Estas informações permitem passar de um simples pedido de máquina para o projeto de um processo industrial.

11. Reciclagem de painéis fotovoltaicos: projetar o processo a partir do material

A reciclagem industrial de módulos fotovoltaicos não consiste em tentar separar perfeitamente cada componente. O painel é um material laminado complexo. O projeto deve, portanto, relacionar: INPUT → VOLUME → TECNOLOGIA → LIBERTAÇÃO → SEPARAÇÃO → OUTPUT → DESTINO.

Uma linha sobredimensionada em relação aos volumes disponíveis corre o risco de ficar subutilizada. Uma tecnologia não adequada à tipologia de painel pode criar estrangulamentos. Uma fração extremamente refinada pode perder sentido económico se o mercado não exigir essa qualidade. E uma fração designada simplesmente por «silício» pode criar expectativas erradas se não for descrita como aquilo que realmente é.

Por isso, a Stokkermill parte da análise do material e dos objetivos industriais do cliente. Não se trata de escolher a máquina maior ou o processo mais complexo. Trata-se de definir a configuração correta para transformar um input real em outputs realmente valorizáveis.

12. Perguntas frequentes sobre a reciclagem de painéis fotovoltaicos

Qual é a capacidade de uma instalação de reciclagem de painéis fotovoltaicos?

Depende da plataforma e do material. As configurações Stokkermill vão de linhas semiautomáticas de cerca de 500–1000 kg/h até sistemas industriais automáticos a partir de cerca de 2000 kg/h, que podem ser desenvolvidos para capacidades superiores.

Que tecnologia é melhor: delaminação ou trituração?

Depende do projeto. A delaminação é particularmente indicada para tipologias específicas de painel e volumes reduzidos. As plataformas de trituração e separação foram concebidas para capacidades elevadas e inputs mais variáveis.

Que materiais se recuperam dos painéis fotovoltaicos?

As principais frações incluem alumínio, vidro, cobre, EVA e uma fração concentrada que contém silício e outros elementos.

O silício recuperado pode ser utilizado para produzir novos painéis?

A fração obtida da reciclagem mecânica não é silício de grau solar. É um concentrado que contém silício, vidro residual e vestígios de outros materiais e metais, podendo exigir processos adicionais de refinação e valorização.

Quanto vidro contém um painel fotovoltaico?

Num painel fotovoltaico standard, o vidro representa em média cerca de 70% da massa total, embora a composição varie em função da tecnologia e da construção do módulo.

O que é uma instalação dual-use?

É uma configuração na qual algumas secções da plataforma podem ser utilizadas, quando tecnicamente compatível, também para outros fluxos. No caso do Solar Automatic, podem ser avaliadas aplicações em REEE da Categoria 4 e alguns tipos de sucata leve e alumínio.

Que informações são necessárias para pedir uma instalação?

São particularmente úteis a tipologia dos painéis, as quantidades disponíveis, o estado do input, as horas de funcionamento previstas, a capacidade pretendida e as características das frações a obter.