¿Cómo está actualmente el reciclaje de paneles solares en nuestro país?
En la actualidad ya existen plantas de reciclaje en España que realizan el tratamiento de los módulos fotovoltaicos al final de su vida, así como sistemas de responsabilidad ampliada del productor con objetivos anuales de recogida. Si bien las cantidades de módulos fotovoltaicos recogidos para su tratamiento al fin de vida han ido aumentando en los últimos años, estas aún no son elevadas (en torno a los 2.000 toneladas en 2021). Hay que tener en cuenta que un módulos es un elemento con una larga vida útil, 25-30 años, y que se están recogiendo ahora corresponden a los instalados hace dos o tres décadas, cuando la capacidad instalada en fotovoltaica en España se movía en otro orden de cifras bastante diferente del que se mueve ahora. Para hacernos una idea, la potencia fotovoltaica acumulada en España en 2006 estaba en torno a 125 megavatios (MW), hace 10 años, en 2014, se situaba alrededor de los 4,7 gigavatios (GW), y solo en 2023 se instalaron más de 7 gigas. Esto implica un cambio de paradigma, con unas tasas de crecimiento anuales muy elevadas que se espera que se mantengan para poder cumplir con los planes de descarbonización y los objetivos del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima.
¿Cómo es el proceso y qué partes se reciclan?
De manera general, los procesos para reciclar los módulos fotovoltaicos comienzan con la retirada de las partes más accesibles, como son la caja de conexión, cableado y marco exterior. El paso siguiente sería la retirada del cristal y los elementos plásticos que componen el módulo, para llegar a separar finalmente el resto de los materiales, incluido el silicio y otros elementos valorizables como el cobre, la plata, etc. Dependiendo del procedimiento utilizado, se pueden obtener las láminas de vidrio íntegras o trituradas, y se puede conseguir una mayor fracción de productos valiosos o no. Aquí existe la paradoja de que el mayor porcentaje en peso del módulo se corresponde con el vidrio y marco metálico, mientras que otros elementos valiosos como la plata, el cobre o el silicio están en una menor proporción relativa con respecto al peso total del módulo y presentan mayores dificultades técnicas para su reciclaje.
¿Y la investigación avanza más rápido que la práctica? ¿Hay facilidades para poner en marcha los avances en I+D?
La I+D está muy activa en impulsar tratamientos para el fin de vida de los módulos sostenibles y respetuosos con el medio ambiente. Se investiga, por un lado, mejorar y hacer más eficientes los procesos de reciclaje, con un coste competitivo. Por ejemplo, hay proyectos de investigación que se centran en lograr un reciclaje de alto valor, en el cual se recuperaría el silicio de las células para otros usos, o nuevas células. Además, hay otra vertiente de la investigación sobre la posibilidad de reparar módulos que han sufrido fallos en plantas en etapas que no corresponden con el fin teórico de su vida.
¿Cuál es el trabajo que se hace desde el Ciemat?
En la Unidad de Energía Solar Fotovoltaica del Ciemat llevamos tiempo trabajando en el análisis de las opciones para el fin de vida de los módulos fotovoltaicos, con el fin de aportar a la circularidad de esta fuente de energía. Actualmente, en el proyecto FOTOVOL3R hemos querido abordar este tema desde una perspectiva global, incluyendo tareas relacionadas con la revisión del estado del arte del reciclaje en España y el cálculo y proyección de la masa de residuo a futuro, la determinación de tipos de defectos que se podrían reparar para alargar la vida útil del módulo, y las propias tareas de reparación y validación de los módulos reparados.
Además, el proyecto cuenta con especialistas de la Unidad de Análisis de Sistemas Energéticos, también del Departamento de Energía del Ciemat, que están realizando el análisis del ciclo de vida de las opciones propuestas, tanto en reciclaje como reparación. Otros investigadores del Centro de Investigación Sociotécnica, pertenecientes al departamento del Medio ambiente del Ciemat, están analizando la aceptación social, pilar importante para lograr un despliegue de esta fuente de energía inclusivo. El equipo del proyecto se completa con un investigador de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y una investigadora del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (Miteco).
Por mencionar algunas de nuestras investigaciones que están teniendo mayor impacto, en el marco del proyecto hemos publicado recientemente un artículo sobre la reparación de las roturas de las cintas de interconexión de las células dentro del módulo fotovoltaico. Se trataba de módulos que presentaban serias pérdidas de potencia y habían sido retirados de plantas. El análisis de los mismos nos llevó a descubrir la causa del fallo, que era la rotura de las cintas de interconexión entre células, lo que anulaba partes del módulo. La principal novedad que aportamos en el artículo fueron los métodos no intrusivos que utilizamos para localizar el punto justo de la avería. Una vez localizado procedimos a su reparación, observando la recuperación del módulo con prestaciones similares a las que serían esperables de no haber aparecido esta avería. Este es un ejemplo típico de los casos en los que la reparación de un módulo puede alargar su vida, ya que este tipo de fallos, repetitivo en un gran número de módulos de los que analizamos en el marco del proyecto, aparecía en etapas intermedias de su vida.
¿Y en Europa o a nivel mundial? ¿Qué hacen otros países?
En la Unión Europea los módulos fotovoltaicos pertenecen a la categoría de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, por lo que es obligado su tratamiento cuando llegan al fin de vida. Esto ha hecho que se creen plantas de reciclaje de módulos fotovoltaicos en diversos países, y que haya intensa actividad investigadora tanto a nivel de los procesos de reciclaje para conseguir la optimización de los procesos y elevadas tasas de recuperación, como a nivel de reparación de módulos para ofrecerles una segunda vida.
Existe un grupo de trabajo en la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) que está preparando un informe técnico con recomendaciones sobre los tipos de defectos reparables y los ensayos pre y post reparación para dar fiabilidad a los módulos reparados, entre otras cosas. A nivel mundial, si bien no todos los países tienen una legislación específica que obligue al reciclaje de los módulos fotovoltaicos, sí hay países que ya tienen plantas de reciclaje y gran actividad científica.
¿Cómo van a ser los próximos años en reciclaje? Todo lo que se está instalando... ¿qué va a pasar con ello?
El gran aumento de la capacidad fotovoltaica que ya se está produciendo, y que se prevé continuará según los objetivos a 2030 y 2050, generará una masa de residuo fotovoltaico que será necesario tratar de manera eficiente. Según las proyecciones que hemos hecho en el Ciemat por países y regiones, y teniendo en cuenta los objetivos de potencia a instalar, China aparece como el mayor productor de residuo en 2050, seguido de la Unión Europea en su conjunto, Estados Unidos y Alemania. De acuerdo a nuestros estudios, en España se generarían alrededor de 1.260.000 toneladas de residuos de módulos con la tendencia de crecimiento para lograr el objetivo inicialmente propuesto en el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima de 39 GW en 2030, y una cantidad sustancialmente mayor si se cumpliera el objetivo revisado de 76 GW.
¿Qué le falta al reciclaje de paneles? ¿Qué necesita?
Aparte de lo ya mencionado en preguntas anteriores y los esfuerzos que se están realizando a nivel de investigación e industrial, me gustaría mencionar otra línea de trabajo muy relacionada, que es la de implementar estrategias de Diseño para el Reciclaje antes de la etapa de fabricación del producto. Estas estrategias son una función tanto del producto en cuestión como de la naturaleza de los procesos de reciclaje disponibles. Deben apoyar requisitos del producto, como la funcionalidad, la longevidad, la fiabilidad y el coste, pudiendo dar lugar a compensaciones entre la reciclabilidad y el rendimiento y el costo del producto. Se trataría de diseñar un producto, en este caso el módulo fotovoltaico, pensando en que cuando termina su vida útil ha de ser reciclado.
¿Cómo ayuda el reciclaje a la situación de crisis de materias primas?
La reparación de módulos fotovoltaicos alargaría su vida útil, posponiendo la necesidad de fabricar nuevos módulos en sustitución, lo que implicaría gasto energético y de materias primas. Los avances en reciclaje, por otro lado, proveerían de la gran cantidad de materiales que componen los módulos fotovoltaicos para un segundo uso, ahorrando en la necesidad de extracción de nuevas materias primas.
¿Cuáles son sus previsiones personales de futuro?
La energía Solar Fotovoltaica es una fuente de energía económica, fiable y competitiva, que se ha convertido en uno de los pilares en la transición hacia una economía de bajas emisiones. A lo largo de la historia se ha demostrado que los esfuerzos en I+D+i han revertido en mejoras que han fomentado el despliegue y evolución de la capacidad instalada. Algunas regiones, como Europa, anticipando el crecimiento a futuro, ya consideraron el tema del fin de vida de los módulos incluyéndolos en la categoría de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos.
Yo creo que el gran potencial investigador en todo el mundo será capaz de llegar a métodos eficaces que cierren el círculo de la sostenibilidad de esta fuente de energía, considerando el fin de vida como una etapa más del proceso, que generaría productos nuevamente introducidos en la cadena de valor. En este sentido, la Unidad de Energía Solar Fotovoltaica del Ciemat pretende continuar el desarrollo de una intensa actividad que contribuya a los objetivos mencionados.
