Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Χαρίκλεια Τζάλα

Α.Μ.: 2017050047

Ημερομηνία Παρουσίασης: 11 Ιουλίου 2023

Ώρα: 15:00 μ.μ.

Αίθουσα: Κ2.Α7

Θέμα ΔE «Σχεδιασμός συστήματος ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών σποβλήτων στην Ελλάδα»

Title «Design of a photovoltaic waste recycling system in Greece»

Επιβλέπων: Απόστολος Γιαννής

Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:

1 Απόστολος Γιαννής

2 Διονυσία Κολοκοτσά

3 Στυλιανός Ροζάκης

Περίληψη:

Η διαχείριση των φωτοβολταϊκών αποβλήτων είναι ένα ζήτημα το οποίο θα μας απασχολήσει έντονα τα επόμενα χρόνια. Είναι ευρέος γνωστό πως τα φωτοβολταϊκά (φ/β) πλαίσια έχουν κατά μέσο όρο 25-30 χρόνια ζωής. Μετά το πέρας του κύκλου ζωής τους θεωρούνται απόβλητα. Η ανακύκλωση, η επαναχρησιμοποίηση και η ανάκτηση υλικών είναι πρακτικές οι οποίες αξίζουν να μελετηθούν τόσο από πλευράς οικονομικού κόστους-οφέλους όσο και από περιβαλλοντικό όφελος. Στην Ελλάδα μέχρι στιγμής δεν υπάρχει κάποιο σχέδιο για την διαχείριση των φωτοβολταϊκών αποβλήτων. Οι παραγόμενες ποσότητες αποβλήτων έως τώρα είναι μικρές, ωστόσο τα επόμενα χρόνια προβλέπεται αύξηση αυτών. Η παρούσα μελέτη αναλύει και σχεδιάζει ένα σύστημα διαχείρισης, συλλογής και επεξεργασίας των φωτοβολταϊκών αποβλήτων στην Ελλάδα. Λαμβάνοντας υπόψιν την παραγόμενη ενέργεια από τα φωτοβολταϊκά συστήματα, το μερίδιο αγοράς της, τις τεχνολογίες των φ/β, τις παραγόμενες ποσότητες αποβλήτων, τρόπους μεταφοράς και συλλογής παρουσιάζεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρισης και ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών αποβλήτων με στόχο την προστασία του περιβάλλοντος σε συνδυασμό με την οικονομική βιωσιμότητα και λειτουργικότητα του σχεδίου. Βάση ιστορικών δεδομένων από το 2010 έως το 2022 στην Ελλάδα παράγονται συνολικά 4.267,20 MW ηλεκτρικής ενέργειας από τα φωτοβολταϊκά συστήματα. Σύμφωνα με προβλέψεις, το 2030 αναμένεται η συνολική παραγόμενη ενέργεια να ανέρχεται στα 7,7 GW ενώ το 2050 στα 16,1 GW. Έχοντας τα παραπάνω δεδομένα, έγινε μετατροπή της ενέργειας (MW) σε μάζα (kg) φ/β αποβλήτων για 2 διαφορετικά σενάρια. Στο Early Loss Scenario υπολογίστηκε πως το 2032 θα παράγονται 20.365,03 tn φωτοβολταϊκών αποβλήτων ετησίως, ενώ στο Regular Loss Scenario  η αντίστοιχη ποσότητα θα παραχθεί το 2033 (21.004,35 tn φ/β αποβλήτων). Εν συνεχεία, έλαβαν χώρα επιμέρους υπολογισμοί των ποσοτήτων των υλικών που θα παράγονται καθώς τα φ/β πλαίσια περιέχουν υλικά τα οποία αξίζει να ανακτηθούν για διάφορους λόγους. Η ανάκτηση του αργύρου είναι ένας τέτοιος παράγοντας. Συγκεκριμένα υπολογίστηκε πως το 2034 θα παραχθούν 6,07 tn Ag και 6,15 tn Ag αντίστοιχα για το κάθε σενάριο. Ο ίδιος υπολογισμός έγινε για διάφορα υλικά όπως το κάδμιο (Cd), το τελλούριο (Te), το πυρίτιο (Si) και πολλά ακόμη. Έπειτα, βάση των ποσοτήτων της παραγόμενης ενέργειας και των αντίστοιχων αποβλήτων υπολογίστηκε η βέλτιστη τοποθεσία για την δημιουργία του κέντρου ανακύκλωσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων (PVRC). Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, στον νομό Φθιώτιδας και συγκεκριμένα κατά μήκος στην Εθνική οδό Αθηνών-Λαμίας στην περιοχή Ανθήλη βρίσκεται η βέλτιστη επιλογή για την εγκατάσταση του PVRC σε συνδυασμό με διάφορα κέντρα συλλογής ανά την Ελλάδα. Τέλος, για την υλοποίηση αυτού του σχεδίου μια οικονομική ανάλυση έλαβε χώρα συνυπολογίζοντας διάφορα κόστη με βασικότερο το κόστος μεταφοράς. Προέκυψε ότι για το EL Scenario, η Καθαρή Παρούσα Αξία για 20 χρόνια είναι περίπου 37.980.000 € και η περίοδος αποπληρωμής είναι 14,64 χρόνια, ενώ για το RL Scenario είναι περίπου 36.720.000 € και 12,93 χρόνια αντίστοιχα. H παρούσα διπλωματική εργασία είναι πολύπλευρη καθώς λαμβάνει υπόψιν πολλούς παράγοντες-δεδομένα και παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο σχέδιο δράσης για την διαχείριση των φωτοβολταϊκών αποβλήτων στην Ελλάδα.

Abstract:

The management of photovoltaic waste is an issue that will be a major concern in the next years. It is known that photovoltaic (PV) panels have an average lifespan of 25-30 years. After the end-of-life cycle, they are considered as waste. The recycling, reuse and recovery of materials are practices that deserve to be studied both in terms of economic cost-benefit analysis and environmental benefits. Nowadays, in Greece there is no comprehensive plan for the management of photovoltaic waste. So far, the quantities of PV waste are small, but in the next few years it is expected to increase of them. This study analyses and designs a system for the management, collection, and treatment of photovoltaic waste in Greece. Taking into account, the energy produced by photovoltaic systems, the market share, the PV technologies, the quantities of waste produced, the transport and collection methods, an integrated system for the management and recycling of photovoltaic waste is presented, aiming at the protection of the environment in combination with the economic viability and functionality of the project. Based on historical data from the 2010 until 2022, in Greece the cumulative produced energy from photovoltaic systems is 4,267.20 MW. It is estimated that in 2030 the cumulative installed capacity will be 7.7 GW and in 2050 it will be 16.1 GW. Taking into consideration these data, the future PV waste is estimated by the conversion of the annual PV capacity (ΜW) into mass (kg) considering 2 different scenarios. In the Early Loss (EL) Scenario it was estimated that 20,365.03 tn of PV waste will be produced in 2032, while in the Regular Loss (RL) Scenario the corresponding amount will be produced in 2033 (21,004.35 tons of PV waste). Additionally, it calculated the quantities of various materials which compose the photovoltaic panel, which are worth recovering for several reasons. The recovery of silver is an important factor. Specifically, it was estimated that in 2034, 6.07 tons and 6.15 tons of silver (Ag) will be produced for each scenario, respectively. The same estimations have been made for various materials such as Cadmium (Cd), Tellurium (Te), Silicon (Si), etc. Furthermore, based on the amount of installed capacity and PV waste, the optimal location for the installation of the recycling center (PVRC) was found. According to the calculations, the prefecture of Fthiotida and specifically alongside the Athens-Lamia highway in the area of Anthili is the optimal location to establish the Photovoltaic Recycling Center (PVRC) in combination with various waste collection centers around Greece. Finally, in order to complete this project, an economic assessment was carried out, taking into account different costs, the main one being the transport costs. For the EL Scenario, the Net Present Value (NPV) for 20 years was calculated at around 37,980,000 € and the payback period (PB) was 14.64 years, while for the RL Scenario the NPV was around 36,720,000 € and the payback period was 12.93 years. The present study is interdisciplinary, as it takes into account many different factors and data in order to present a comprehensive plan for the management of photovoltaic waste in Greece.