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光伏組件:“扎堆”退役,無(wú)力回收

2020-08-12 10:07  來(lái)源:PV-TECH  瀏覽:  

廢棄光伏組件的數(shù)量在若干年后將非常巨大。

“光伏已在全球絕大部分國(guó)家和地區(qū)成為最便宜的電力能源”“新一代電力系統(tǒng)的創(chuàng)建需要高比例的可再生能源”“未來(lái)3~4年中國(guó)每年將會(huì)有約5000萬(wàn)千瓦的新裝機(jī)量”……這些聲音均來(lái)自于日前舉行的國(guó)際太陽(yáng)能光伏與智慧能源(上海)展覽會(huì)。

科技的進(jìn)步,尤其是太陽(yáng)能電池效率不斷提升和組件技術(shù)日益革新,使我國(guó)光伏裝機(jī)量保持全球領(lǐng)先。截至2019年,我國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)達(dá)到20430萬(wàn)千瓦,連續(xù)4年保持全球第一。

但按照市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)的25年使用壽命估算,廢棄光伏組件數(shù)量在若干年后將非常巨大。“如果這些材料未經(jīng)處置直接廢棄,形成固廢,將會(huì)對(duì)土壤及周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響。”南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系長(zhǎng)聘副教授何祝兵告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

在暨南大學(xué)新能源技術(shù)研究院院長(zhǎng)麥耀華看來(lái),這些廢棄光伏組件必須回收處理。然而,目前我國(guó)還沒(méi)有相關(guān)成熟的回收技術(shù)和設(shè)備,也未有明確的光伏組件回收政策出臺(tái)。

回收是必由之路

光伏作為清潔可再生能源,本身貼著“綠色”的標(biāo)簽,不但節(jié)能減排,更能預(yù)防環(huán)境污染。然而,從可持續(xù)性角度來(lái)看,光伏也隱藏著潛在的污染風(fēng)險(xiǎn),且具有隱蔽性和潛伏性。

以廢舊的光伏組件為例,既包括達(dá)到設(shè)計(jì)壽命后的組件,也包括因破損、老化而提前終止服役的組件。

在眾多光伏組件中,晶硅組件憑借90%的市場(chǎng)占有率成為光伏產(chǎn)業(yè)的主流。麥耀華在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)介紹,晶硅組件中的鉛、錫等金屬具有較高浸出毒性,會(huì)導(dǎo)致土壤和水源污染。而薄膜太陽(yáng)能電池特別是碲化鎘薄膜電池中,鎘、銅等重金屬含量很高。

當(dāng)前我國(guó)大部分廢舊光伏組件都沒(méi)有回收處理,通常都是直接填埋或破碎后填埋。光伏組件回收的常用方法有機(jī)械破拆和高溫?zé)崽幚韮煞N。麥耀華表示,這兩種方法成本都比較高,同時(shí)存在高能耗和廢氣、廢液的處理問(wèn)題。

據(jù)研究,廢舊光伏組件大部分材料都可以循環(huán)利用,其中包含的銀、鋁、錫等金屬雖然含量小,但回收價(jià)值大。澳大利亞麥考瑞大學(xué)計(jì)算,80萬(wàn)噸的光伏廢料所含材料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值在12.5億美元左右。

但“真正的問(wèn)題是回收成本過(guò)高”,麥耀華分析,除了回收過(guò)程,拆卸和運(yùn)輸成本也很高。隨著硅材料成本的不斷下降,僅僅通過(guò)廢料回收所獲得的經(jīng)濟(jì)效益較差,各方都沒(méi)有足夠動(dòng)力。

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)起步較晚。在過(guò)去的十幾年中,“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”“金太陽(yáng)”等一系列政策,推動(dòng)了我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。僅在2019年,我國(guó)光伏裝機(jī)容量就達(dá)到3010萬(wàn)千瓦。

目前,20世紀(jì)90年代安裝的太陽(yáng)能電池板相繼進(jìn)入報(bào)廢期。有研究預(yù)測(cè),到2020年底,我國(guó)光伏組件累計(jì)報(bào)廢量預(yù)計(jì)將超過(guò)200萬(wàn)千瓦。在這之后,報(bào)廢光伏組件數(shù)量將顯著增加。

需要可行的技術(shù)路線(xiàn)

更早發(fā)展光伏的國(guó)家早已注意到組件回收問(wèn)題。2012年,《歐盟廢棄電子電器產(chǎn)品管理?xiàng)l例》率先將太陽(yáng)能光伏組件納入管理范圍,并成立了專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)處理境內(nèi)的廢舊光伏組件。2018年,法國(guó)成立了歐洲首座太陽(yáng)能電池板回收工廠,能夠?qū)崿F(xiàn)95%的組件回收率。

光伏組件回收工作仍未在國(guó)內(nèi)引起關(guān)注,可能是因?yàn)榫嚯x第一批報(bào)廢潮仍有些時(shí)日。

從已有回收利用方法來(lái)看,光伏組件退役后,一般要經(jīng)過(guò)五個(gè)處理環(huán)節(jié):一是將組件拆卸下來(lái)并運(yùn)輸?shù)教幚頇C(jī)構(gòu);二是進(jìn)行拆解,取掉背板和電線(xiàn);三是將組件破碎,去掉最外面的鋼化玻璃;四是進(jìn)行熱解;五是把組件中最有價(jià)值的金屬、硅料取出來(lái)。

然而,上述五個(gè)環(huán)節(jié)看似容易,但要順利完成,需企業(yè)敢于嘗試,并摸索出靠譜的、可推廣的技術(shù)路線(xiàn)。專(zhuān)家表示,盡管行業(yè)周期未至,市場(chǎng)規(guī)模尚小,但技術(shù)儲(chǔ)備仍需從當(dāng)下開(kāi)始。

據(jù)分析,2010年之后,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)過(guò)兩次快速增長(zhǎng)。第一次出現(xiàn)在2012~2013年,為了應(yīng)對(duì)歐美“雙反”,國(guó)家先后出臺(tái)多項(xiàng)支持光伏產(chǎn)業(yè)的政策。隨后,光伏新增裝機(jī)量增長(zhǎng)近10倍,且90%以上為地面電站。第二次出現(xiàn)在2016~2017年,由于光伏組件價(jià)格下降、扶持力度增加,分布式光伏快速發(fā)展,全年裝機(jī)同比增長(zhǎng)3.7倍。

事實(shí)上,集中上馬就意味著可能會(huì)“扎堆”退役。

何祝兵向記者分析,重要的半導(dǎo)體材料可以考慮“回爐”再造。其他材料視成本,可以走不同回收技術(shù)路線(xiàn)。

要“從搖籃到墳?zāi)?rdquo;全過(guò)程監(jiān)管

在技術(shù)上,是否可以建立數(shù)據(jù)庫(kù),使太陽(yáng)能電池板和它們的毒性通過(guò)型號(hào)來(lái)追蹤?麥耀華和何祝兵都認(rèn)為,這種方法可行。

在麥耀華看來(lái),考慮到很多光伏企業(yè)的管理都已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn),大多建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)或者物料需求計(jì)劃系統(tǒng),對(duì)每批次甚至每個(gè)光伏組件進(jìn)行物料和工藝溯源、追蹤不存在大的技術(shù)障礙。“困難在于建立一個(gè)由政府或者第三方機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理機(jī)構(gòu)和機(jī)制,并保證其正常運(yùn)行。”

目前,光伏領(lǐng)域內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)把主要精力放在光伏組件轉(zhuǎn)換效率提升、成本降低和可靠性保障上,在減少?gòu)U舊光伏組件污染和方便回收方面做的工作較少。

科研方面,我國(guó)在以科研項(xiàng)目的形式對(duì)廢舊光伏組件回收技術(shù)進(jìn)行研究,但在政策和標(biāo)準(zhǔn)層面上基本是空白。

“回收問(wèn)題應(yīng)當(dāng)在政府部門(mén)監(jiān)督和管理下,由組件生產(chǎn)者和第三方專(zhuān)業(yè)回收機(jī)構(gòu)共同來(lái)完成。”麥耀華向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》分析,政府部門(mén)出臺(tái)相關(guān)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),并確保政策和標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,組件生產(chǎn)廠商和進(jìn)口商在組件銷(xiāo)售時(shí)作為客戶(hù)向第三方專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)提供運(yùn)營(yíng)費(fèi)用,第三方專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行退役光伏組件的拆卸、運(yùn)輸、回收和再利用,并確保滿(mǎn)足政府部門(mén)對(duì)組件回收的標(biāo)準(zhǔn)要求。“這種方式使專(zhuān)業(yè)人做專(zhuān)業(yè)事,把成本降到最低,重要的是可以保證組件的回收免受組件生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況的影響。”

新修訂的《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》將于今年9月1日生效。該法明確提出建立電器電子、鉛蓄電池、車(chē)用動(dòng)力電池等產(chǎn)品的生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。

此外,上海環(huán)境法律師張秀秀告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》,《廢棄電器電子產(chǎn)品處理目錄(2014年版)》尚不包含報(bào)廢光伏組件,強(qiáng)制回收的產(chǎn)品和包裝物名錄及管理辦法尚未出臺(tái),值得公眾和學(xué)界倡導(dǎo)和呼吁。

“重在監(jiān)管。”張秀秀表示,國(guó)家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部應(yīng)當(dāng)建立光伏項(xiàng)目周期信息通報(bào)機(jī)制,加大報(bào)廢光伏末端處理的監(jiān)管力度,對(duì)于生產(chǎn)者資源化利用經(jīng)濟(jì)效益不高的問(wèn)題,采取增加財(cái)政激勵(lì)和稅收優(yōu)惠等手段,促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)者優(yōu)化設(shè)計(jì),主動(dòng)履行環(huán)境污染預(yù)防責(zé)任,實(shí)現(xiàn)光伏作為清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。

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