독일, 태양에너지 낭비의 엄청난 물결에 직면하다

원문 링크 : https://www.theearthandi.org/post/germany-faces-a-tidal-wave-of-solar-energy-waste

독일은 수십 년 동안 태양광 에너지 도입의 선두에 섰습니다. 이제 오래된 태양광 패널이 수명이 다하기 시작하면서 독일은 다시 한 번 선두에 설 것입니다. 이번에는 태양광 패널 폐기물을 어떻게 처리할 것인가라는 질문에 답하기 위해서입니다.

©Andreas Gücklhorn/Unsplash

기후 문제 해결을 위해 태양열 에너지에 주목

10월 말, 유엔 기후 정상회의 COP26이 스코틀랜드 글래스고에서 시작됩니다. 200명에 가까운 세계 지도자와 20,000명의 대표, 활동가, 기업, 비정부 기구, 종교 단체가 모이는 2주간의 컨퍼런스는 지구를 덥히는 온실 가스 배출의 궤적을 역전시키고 '순 제로'를 달성할 수 있는 수단을 마련하고자 합니다.

국제 에너지 기구(IEA)의 최근 세계 에너지 전망에서 현재 '역사상 가장 저렴한 전기'라고 언급한 태양광 발전이 두드러지게 나타날 가능성이 높습니다. 이 보고서는 오늘날의 태양광 전기가 2019년 추정치보다 20~50% 저렴하며 메가와트시(MWh)당 20달러 이하의 전기를 생성할 수 있다고 보여줍니다. 이러한 비용은 중국과 인도의 기존 석탄 발전소 비용과 비슷하며 새로운 석탄 화력 발전소 비용보다 훨씬 더 좋습니다.

노후화된 기술은 다가올 폐기물 위기를 예고한다

하지만 이러한 낙관주의와 함께 미래에 대한 매우 현실적인 우려도 있습니다. 산업계가 필연적으로 생산될 점점 더 많은 수의 태양광(PV) 패널을 재활용할 수 있을까요?

유럽에서 가장 큰 태양광 발전 생산국인 독일의 재활용 용량이 예상되는 PV 폐기물의 급증에 대처하는 데 어려움을 겪을 수 있다는 경고가 있습니다. 독일 연방 환경청(UBA)에 따르면, 지금까지 독일 전역에 약 450만 톤의 PV 모듈이 설치된 것으로 알려졌습니다. 이 중 대부분은 2000년에 도입된 독일의 재생 에너지법(EEG)에 따라 2010년에서 2012년 사이에 건설되어 가동되었습니다.

이러한 초기 설비는 이제 지원 자금을 잃기 시작했습니다. 수명이 25년으로 추산되므로 2030년대 후반에 해체가 가속화될 것으로 보입니다. 예상보다 빠른 성능 저하로 인해 이 타임라인이 단축될 수도 있습니다. 6월에 발표된 위험 관리 회사 kWh Analytics의 새로운 연구에 따르면 사용 중인 태양광 패널은 업계가 주장하는 것보다 두 배나 빨리 성능 저하되며 현장에서 연간 성능 저하율은 연간 약 1% 손실된 용량으로 관찰되었습니다. 독일 최대의 폐기물 관리 회사인 Remondis는 또한 2020년에 거의 모든 모듈이 예상 수명이 다했기 때문이 아니라 오작동이나 손상으로 인해 폐기되었다고 보고했습니다.

재활용 전략은 정책으로 시작됩니다

근본적으로, 독일은 이미 증가하는 과제를 해결하기 위한 특정 정책을 시행하고 있습니다. 전기 및 전자 장비법은 원래 2002년에 도입된 유럽 전기 및 전자 장비 폐기물(WEEE) 지침에 기반을 두고 있으며 수명이 다한 PV 패널을 처리하기 위한 프레임워크를 제공합니다. 이 제도에 따라 PV 생산자 또는 유통업체는 부피 기준으로 모듈의 최소 85%를 수거하고 재활용해야 합니다. 또한 오래된 패널은 다른 잔여 폐기물과 별도로 처리해야 합니다.

태양열 재활용의 복잡성

실제로 오래된 PV 패널은 조립에 사용된 재료가 다양하기 때문에 재활용하기가 복잡합니다.

전형적인 결정질 실리콘(CS)은 태양 전지 생산을 위한 PV 기술에서 사용되는 주요 반도체 재료 이며 , 패널에는 (상대적 재료 가치 기준) 은 47%, 알루미늄 26%, 실리콘 11%, 구리와 유리 각각 8%가 들어 있습니다. 알루미늄과 은은 회수 및 재활용이 가능한 가장 가치 있는 구성 요소 중 하나입니다.

그러나 알루미늄과 은 재활용과 달리 유리에 대한 경제적으로 실행 가능한 재활용 절차를 확립하는 것은 더 어려운 것으로 판명되었습니다. 유리를 수거하고 재처리하는 데 비용이 많이 들고 재활용된 상품의 가치는 낮습니다. 이 프로세스의 효율성을 개선하는 것은 추가 개발이 필요한 중요한 지점입니다.

하버드 비즈니스 리뷰(HBR)에 게재된 태양광 재활용 경제학에 대한 한 연구에 따르면, "대부분은 매우 낮은 가치의 재료인 유리로 만들어집니다." 유리의 낮은 비용으로 인해 태양광 패널을 재활용하는 데 드는 비용은 매립지로 보내는 것보다 10~30배 더 비쌉니다. 이 연구에 따르면 현재 생산 속도로는 2031년까지 생산되는 폐기물 양이 신규 설비 양을 초과할 수도 있다고 합니다.

증가하는 PV 폐기물의 양이 충분히 나쁘지 않은 듯, 태양광 패널의 독성은 환경에 미치는 영향을 가중시킵니다. Forbes에 기고한 Michael Shellenberger는 "태양광 패널은 섬세하고 쉽게 깨집니다. 깨지면 중금속 함량으로 인해 즉시 위험해지고 그렇게 분류됩니다."라고 주장했습니다. 그는 위험 폐기물 분류에는 운송을 포함한 일련의 값비싼 제한이 따른다고 지적합니다. 

독일 환경 기관은 패널 생산에 사용되는 핵심 소재(특히 실리콘, 텔루륨 또는 인듐)를 회수하는 것이 여전히 실행 가능하지 않다고 밝혔습니다. 미량 성분의 경우 현재 회수 가능한 양이 너무 적습니다.

증가하는 투자가 시간이 지나면서 태양 에너지의 약점을 강화할 것인가?

이러한 우려에도 불구하고, 독일과 나머지 선진국을 휩쓸고 지나갈 태양광 패널 폐기물의 홍수를 수용하고 처리하는 데 매우 현실적인 어려움이 있음에도 불구하고 태양광 패널 시장은 여전히 ​​상승할 것으로 예상됩니다. 많은 환경 운동가와 에너지 조직은 기후 변화를 '더 큰 악'으로 보고 PV 폐기물의 까다로운 문제보다 '순 제로' 배출량 달성이라는 목표를 더 높은 우선순위로 둡니다. 

국제 재생 에너지 기구(IRENA)는 독일, 유럽 및 전 세계가 '순 제로'에 도달하기 위해 훨씬 더 많은 태양광 발전 어레이를 구축해야 한다고 말합니다. Allied Market Research는 글로벌 태양광 에너지 시장이 2018년 525억 달러에서 2026년 2,233억 달러로 상당히 성장할 것으로 예측합니다. 한편, reportlinker.com은 글로벌 태양광 패널 재활용 시장 규모가 2020년 2억 619만 달러에서 2026년 4억 544만 달러로 증가할 것으로 예측합니다.

2019년에 전 세계적으로 수백만 개의 태양광 패널 형태로 약 600기가와트 (GW)의 용량이 설치되었습니다. 그러나 IRENA는 이것이 약 18배 성장하여 2050년까지 8,000GW 이상에 도달해야 세계 에너지 시스템이 국제 기후 목표와 호환될 수 있다고 말합니다. 또한 재활용 인프라 확장과 관련된 수거 및 비용에 대한 우려가 제기되고 있음에도 불구하고 기술이 개선됨에 따라 PV 재활용 비율이 필연적으로 증가할 것이라고 믿습니다.

IRENA는 재활용 PV 재료를 기본 원자재보다 우선적으로 사용하는 데 있어 한 가지 중요한 이점이 있다고 지적합니다. 재활용을 통해 생산자는 이미 부족한 자원의 채굴을 줄일 수 있습니다. 세계 PV 산업은 총 세계 은 채굴 생산량의 최대 15%를 사용하고 있을 것으로 생각됩니다. 미국 지질 조사국은 또한 텔루륨과 인듐의 가용성에 대해 우려를 표명했으며, 이러한 재료가 점점 더 많은 전자 장비 재고에 사용됨에 따라 재료 사용이 "연간 생산 수준을 초과"했다고 밝혔습니다.

*Nnamdi Anyadike is an industry journalist specializing in metals, oil, gas, and renewable energy for over thirty-five years.