废旧光伏组件究竟该何去何从?

作者: | 发布日期: 2020 年 08 月 12 日 10:06 | 分类: 产业资讯

“光伏已在全球绝大部分国家和地区成为最便宜的电力能源”“新一代电力系统的创建需要高比例的可再生能源”“未来3~4年中国每年将会有约5000万千瓦的新装机量”……这些声音均来自于日前举行的国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会。

科技的进步,尤其是太阳能电池效率不断提升和组件技术日益革新,使我国光伏装机量保持全球领先。截至2019年,我国光伏累计装机达到20430万千瓦,连续4年保持全球第一。

但按照市场上标准的25年使用寿命估算,废弃光伏组件数量在若干年后将非常巨大。“如果这些材料未经处置直接废弃,形成固废,将会对土壤及周边环境产生不良影响。”南方科技大学材料科学与工程系长聘副教授何祝兵告诉《中国科学报》。

在暨南大学新能源技术研究院院长麦耀华看来,这些废弃光伏组件必须回收处理。然而,目前我国还没有相关成熟的回收技术和设备,也未有明确的光伏组件回收政策出台。

回收是必由之路

光伏作为清洁可再生能源,本身贴着“绿色”的标签,不但节能减排,更能预防环境污染。然而,从可持续性角度来看,光伏也隐藏着潜在的污染风险,且具有隐蔽性和潜伏性。

以废旧的光伏组件为例,既包括达到设计寿命后的组件,也包括因破损、老化而提前终止服役的组件。

在众多光伏组件中,晶硅组件凭借90%的市场占有率成为光伏产业的主流。麦耀华在接受《中国科学报》采访时介绍,晶硅组件中的铅、锡等金属具有较高浸出毒性,会导致土壤和水源污染。而薄膜太阳能电池特别是碲化镉薄膜电池中,镉、铜等重金属含量很高。

当前我国大部分废旧光伏组件都没有回收处理,通常都是直接填埋或破碎后填埋。光伏组件回收的常用方法有机械破拆和高温热处理两种。麦耀华表示,这两种方法成本都比较高,同时存在高能耗和废气、废液的处理问题。

据研究,废旧光伏组件大部分材料都可以循环利用,其中包含的银、铝、锡等金属虽然含量小,但回收价值大。澳大利亚麦考瑞大学计算,80万吨的光伏废料所含材料的经济价值在12.5亿美元左右。

但“真正的问题是回收成本过高”,麦耀华分析,除了回收过程,拆卸和运输成本也很高。随着硅材料成本的不断下降,仅仅通过废料回收所获得的经济效益较差,各方都没有足够动力。

与发达国家相比,我国的光伏产业起步较晚。在过去的十几年中,“西部省区无电乡通电计划”“金太阳”等一系列政策,推动了我国光伏产业的发展。仅在2019年,我国光伏装机容量就达到3010万千瓦。

目前,20世纪90年代安装的太阳能电池板相继进入报废期。有研究预测,到2020年底,我国光伏组件累计报废量预计将超过200万千瓦。在这之后,报废光伏组件数量将显著增加。

需要可行的技术路线

更早发展光伏的国家早已注意到组件回收问题。2012年,《欧盟废弃电子电器产品管理条例》率先将太阳能光伏组件纳入管理范围,并成立了专门机构处理境内的废旧光伏组件。2018年,法国成立了欧洲首座太阳能电池板回收工厂,能够实现95%的组件回收率。

光伏组件回收工作仍未在国内引起关注,可能是因为距离第一批报废潮仍有些时日。

从已有回收利用方法来看,光伏组件退役后,一般要经过五个处理环节:一是将组件拆卸下来并运输到处理机构;二是进行拆解,取掉背板和电线;三是将组件破碎,去掉最外面的钢化玻璃;四是进行热解;五是把组件中最有价值的金属、硅料取出来。

然而,上述五个环节看似容易,但要顺利完成,需企业敢于尝试,并摸索出靠谱的、可推广的技术路线。专家表示,尽管行业周期未至,市场规模尚小,但技术储备仍需从当下开始。

据分析,2010年之后,我国光伏产业出现过两次快速增长。第一次出现在2012~2013年,为了应对欧美“双反”,国家先后出台多项支持光伏产业的政策。随后,光伏新增装机量增长近10倍,且90%以上为地面电站。第二次出现在2016~2017年,由于光伏组件价格下降、扶持力度增加,分布式光伏快速发展,全年装机同比增长3.7倍。

事实上,集中上马就意味着可能会“扎堆”退役。

何祝兵向记者分析,重要的半导体材料可以考虑“回炉”再造。其他材料视成本,可以走不同回收技术路线。

要“从摇篮到坟墓”全过程监管

在技术上,是否可以建立数据库,使太阳能电池板和它们的毒性通过型号来追踪?麦耀华和何祝兵都认为,这种方法可行。

在麦耀华看来,考虑到很多光伏企业的管理都已经相当先进,大多建立了制造执行系统或者物料需求计划系统,对每批次甚至每个光伏组件进行物料和工艺溯源、追踪不存在大的技术障碍。“困难在于建立一个由政府或者第三方机构主导的数据库管理机构和机制,并保证其正常运行。”

目前,光伏领域内生产企业和科研机构把主要精力放在光伏组件转换效率提升、成本降低和可靠性保障上,在减少废旧光伏组件污染和方便回收方面做的工作较少。

科研方面,我国在以科研项目的形式对废旧光伏组件回收技术进行研究,但在政策和标准层面上基本是空白。

“回收问题应当在政府部门监督和管理下,由组件生产者和第三方专业回收机构共同来完成。”麦耀华向《中国科学报》分析,政府部门出台相关政策、法规和标准,并确保政策和标准的执行,组件生产厂商和进口商在组件销售时作为客户向第三方专业机构提供运营费用,第三方专业机构执行退役光伏组件的拆卸、运输、回收和再利用,并确保满足政府部门对组件回收的标准要求。“这种方式使专业人做专业事,把成本降到最低,重要的是可以保证组件的回收免受组件生产企业经营状况的影响。”

新修订的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》将于今年9月1日生效。该法明确提出建立电器电子、铅蓄电池、车用动力电池等产品的生产者责任延伸制度。

此外,上海环境法律师张秀秀告诉《中国科学报》,《废弃电器电子产品处理目录(2014年版)》尚不包含报废光伏组件,强制回收的产品和包装物名录及管理办法尚未出台,值得公众和学界倡导和呼吁。

“重在监管。”张秀秀表示,国家发改委和生态环境部应当建立光伏项目周期信息通报机制,加大报废光伏末端处理的监管力度,对于生产者资源化利用经济效益不高的问题,采取增加财政激励和税收优惠等手段,促进企业生产者优化设计,主动履行环境污染预防责任,实现光伏作为清洁能源的可持续发展。

 

文章来源:中国科学报

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