IEA、太陽電池モジュールのリサイクル状況についてのレポートを発表
2022年9月、IEA PVSP（国際エネルギー機関の太陽光発電システムプログラム）は、日本を含む世界主要国での使用済太陽電池モジュールのリサイクルに関する最新のレポートを公表しました。その一部をまとめましたので、ご紹介します。
IEA PVPSとは
IEAは、エネルギーの安全保障と持続可能性の未来はグローバルな協力から始まるという信念のもと、共通の研究と特定のエネルギー技術の応用を推進するため、Technology Collaboration Program (TCP) を作成しました。
そのうちの1つであるIEA PVPSは、持続可能なエネルギーシステムへの移行を達成するために、太陽光発電システムの応用に関するさまざまな共同研究プロジェクトに着手しています。
今回のレポートはIEA PVPSのタスク１２の参加国の企業へのPVモジュールリサイクルアンケート調査を元に作られました。タスク１２では、安全性と持続可能性における国際協力を促進することを目的に、太陽電池環境ファイルの定量化、調査、問題提起を行っています。
各国の太陽電池モジュールリサイクル状況
⑴各国の規制
ヨーロッパでは、2012 年から 太陽電池（PV） モジュールのリサイクルが義務付けられています。
韓国では、2023年にEPR（拡大生産者責任） 規制が施行される予定です。
オーストラリアでは、2011 年の製品管理法によって PV モジュールがカバーされる予定であり、州レベルの議論も進められています。
米国では、一部の州で PV 廃棄物に固有の規制が存在します。
日本では、PVモジュールの廃棄物規制はありませんが、PV 寿命（EOL）をサポートするためのいくつかのリサイクル活動とプロジェクトが実施されており、商用の PV リサイクル技術が利用可能です。
中国では、PVモジュールのリサイクルおよびEOL管理に関する政策や規制を開発中です。
⑵各国のリサイクル状況と取り組み
ドイツ、フランス、イタリア、日本では、年間数千トンの PV モジュール廃棄物が処理されており、スペインと韓国では、 1,000 トン/年未満のPV モジュールが廃棄されています。現在の太陽電池モジュールの処理能力は 10,000 トン/年で、リサイクル技術の多くは機械的方法であり、熱・化学的プロセスが併用されています。
PV モジュールの材料回収率は 80% を超えていて、リサイクル率は回収率よりわずかに小さいです。しかし、回収されたガラスの利用は価値の低い製品に限られ、輸送コストの高さが課題であり、結晶シリコン太陽電池材料、プラスチック・ポリマーについては現在リサイクルされていないようです。
ドイツでのEOL PV モジュールの回収率は 85% で、回収されたスクラップ材料の必要なリサイクル率は 80% です。累積廃棄物量の予測範囲は、PV モジュールの平均寿命のシナリオに応じて、2030年までに40万トンから100 万トン、2050 年には 430 万トンに増加すると予測されています。
フランスでは、収集された PV モジュール廃棄物の量が 2015 年の 366 トンから 2019 年の 4,905 トンへと 13 倍以上に増加しました。フランスで予想される PV 廃棄物の量は、2030 年までに 43,000 トン以上、2040 年までに 118,000 トン以上になると予測されています。この大幅な増加に対応するため、2021 年 2 月に Soren は3 つの新しいフランスの PV リサイクル専用施設を設置し、現在、2021 年 6 月から 3つの施設が稼働しています。
（参考：仏・ジロンド州でヨーロッパ初！熱刃剥離プロセスの太陽光電池モジュールリサイクルセンター開設）
イタリアでは、2018 年に収集された PV モジュールの量は家庭から収集されたモジュール11トンと他のソースから収集されたモジュール合計 1,339 トンで全体で 1,350 トンでした。イタリアのエネルギー サービス マネージャーである GSE (Gestore dei Servizi Energetici SpA) 規則では、モジュールが廃棄される場合のモジュールのリサイクルを義務付けていないため、イタリアにはPV モジュール専用のリサイクル工場はありません。そのため、イタリアの累積廃棄物量の予測範囲は、2030 年には 140,000 から 500,000 トンの間であり、2050 年には 220 万トンに増加すると予想されています。
日本では EOL PV モジュールに関する特定の規制はありませんが、2018年に経済産業省と環境省はリサイクルを含む太陽電池モジュールの適切なEOL処理を促進するためのガイドライン（第2版）を発行しました。また 、2021年5月、環境省はPVモジュールの適切な再利用を促進するため、廃止措置、輸送、リユース、リサイクル、産業廃棄物処理に関する関連法規などの基本情報を掲載したガイドラインを発行、さらに、2022年7月には再生エネルギーを固定価格で買い取るFIT 制度が施行されました。
現在、日本におけるPVモジュールの廃棄量に関する統計情報はありませんが、2020 年には年間 6,300 トンの PV 廃棄物が発生したと推定されており、そこから約 4,200 トンのモジュールが再利用され、2,100 トンのモジュールがリサイクル施設に送られました。廃棄物の多くは、台風、洪水、地震などの自然災害によるものとのことです。
日本のPV モジュールの廃棄量は、2030 年代半ばまでに 170,000 ～ 280,000 トン/年に増加すると予測されており、低コストのリサイクル事業を実現するために、使用済み太陽電池モジュールの効率的な収集および輸送システムを開発する方法についての議論が始まっています。
オーストラリアでは、ビクトリア州が、2019 年 12 月 1 日付けで、PV モジュール含むすべての電子廃棄物を埋立地から禁止する法律を可決しました。ただし、現在、太陽光発電モジュールの廃棄に関して強制的な規制を行っているオーストラリアの州または準州は他にありません。廃棄されたモジュールのほとんどは現在、ほとんどの州および準州で埋め立てまたは備蓄されており、リサイクル率は低いです。ビクトリア州は例外で、埋め立てが禁止されており、地元企業は PV モジュールの循環型経済を実現するために努力しています。（参考：豪州ビクトリア州、太陽光パネルの無料リサイクル・廃棄物チャレンジを開始）EOL の PV モジュールのうち、ローカルまたは国内でリサイクルまたは再生されているものはごくわずかですが、平均的なリサイクル プロセスでは、PV モジュールの最大 17%を再生できます。EOL PV モジュールの量は、2020 年代半ばまでに 10,000 トン/年に達し、2010 年に始まった FIT と政府の補助金による太陽光ブームの結果として、2030 年以降に急増すると予想されます 。
現在、オーストラリアの PV のリサイクル率は低く、2030 年までにオーストラリアの資源回収率を 80% に引き上げるという国家廃棄物政策行動計画の目標にはほど遠い状態です。回収システムの確立は、回収経路の優先事項です。高価値の回収と汚染された危険な残留物質の管理のための高度なプロセスを開発するには、さらなる研究開発が必要です。
使用済み太陽光パネルの廃棄量予測
使用済太陽光パネルの全世界での累積廃棄量（出典：IEA PVPSレポート2022）
太陽光パネル年間設置量と廃棄量予測 （出典：IEA PVPSレポート2022）
PVモジュールの廃棄量は、通常故障では2050年には550万〜600万トンと予測されており、早期故障シナリオでは2030年に800万トン、2050年に7,800万トンに増加することが予想されています。2040年には太陽光パネルの年間設置量650万トンに対して廃棄量が250万～350万トン、2050年には年間設置量700万トンに対して廃棄量が550万～600万トンまで増加すると予測しています。また、2050年ネットゼロ目標に向けて太陽光発電導入は加速すると考えられており、それに伴い廃棄量も増加していくとのことです。
このことを考えると、EOL PV 管理計画を最適化するためには、各国または地域の固有の条件への適応とともに、統合された規制および技術的アプローチが必要です。
太陽電池モジュールの回収と課題
2018 年 12 か国で 13,951 トンの PV モジュール廃棄物が回収されました。
PVの回収方法は異なり、欧州諸国ではサイトからリサイクル工場への直接収集、中央収集と選別、およびPV CYCLE収集サービスが使用されており、日本、韓国、オーストラリアでは、直接収集が一般的です。日本では、効果的な回収管理プロセスを提案するために、PV モジュールの適切な EOL 管理に関する調査研究が行われました。
PV モジュールから回収されたさまざまな材料は、製錬所、処理工場、二次市場、焼却工場、埋め立て地などに送られます。
ガラスは断熱材や容器ガラスなどのガラス製品としてリサイクルされ、土木工事の材料としても使われます。
しかし、ガラスリサイクルの問題は、価値が低い、輸送費が高い、行き先が決まっていないことです。再生ガラスは PV ガラスに比べて価値の低い製品に使用されるため、純収益は低いか、存在しません。高価値の最終用途が発見または開発されると、回収されたガラスからの収益が増加します。また、重量密度が高いため、ガラスの輸送コストは高くなります。後処理や最終用途までの輸送距離を短縮することは、コスト削減の1つの方法ですが、一方で、適切な目的地がないということは、適切な施設または最終用途のアプリケーションがないことの結果である可能性がり、輸送コストが高いために発生する可能性もあります。
鉄および非鉄金属は製錬所などで二次原料としてリサイクルされますが、回収量が少ないことが問題点であり、価値が低い問題があります。
プラスチック・ポリマーはリサイクルが難しく、現在ほとんどが廃棄されて埋め立て地に送られていますが、それらは価値の高いリサイクルの重要なターゲットであり、新製品に焦点を当てて、循環経済とこれらの材料をリサイクルするための価値あるアプローチを開発する必要があります。
まとめ
近年、太陽光パネルの展開は、2010 年代初頭の予測と比較して加速しており、これは廃棄物の流れも予想より速いペースで増加することを意味しています。PV モジュールのリサイクルは重要なトピックとなり、さまざまな議論や活動が政府、組織、および企業によって実施および開発されてきましたが、さらにPV の EOL 管理を満たし最適化するには、適切な規制および技術的アプローチを実施し、利用可能なオプションを各国または地域の状況に確実に適合させる必要があります。また、将来の需要に対応し高価値で低コストのリサイクルを実現するには、PV EOLプロセスのさらなる改善が必要です。
<参考URL>
https://www.nedo.go.jp/content/100785821.pdf
「世界の太陽光発電システム累積導入量の推移」国際エネルギー機関・太陽光発電システム研究協力プログラム（IEA PVPS）報告書 世界の太陽光発電市場の導入量速報値に関する報告書（第10版、2022年4月発行）（翻訳版）