太阳能电池板的使用寿命为20~30年,随着全球太阳能制造业的大发展,全世界将出现一波光伏板的“报废潮”。据相关数据统计,到2050年废旧光伏组件甚至会达到8000万吨。因此,加强废旧光伏组件的回收利用至关重要。
目前而言,回收高峰将提前到来,我国光伏组件回收现状?当前,有啥好的新技术?
回收高峰将提前到来
当前,废旧光伏组件的固废利用主流处理方式有三种:一是降级使用或修复后使用;二是把边框和接线盒拆除后,作为填料使用到建筑领域或者作为垃圾焚烧;三是回收再利用。其中,废弃光伏组件的回收再利用被视为最科学有效的方法。
中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长、中科院电工研究所高级工程师吕芳是科技部“十二五”期间“863”回收项目的负责人,也是科技部“十三五”国家重点研发计划“可再生能源和氢能技术重点专项”的“晶硅光伏组件的回收处理成套技术和装备”项目(2019—2022年)首席科学家和项目负责人。谈到当前废旧光伏组件回收利用情况,吕芳告诉记者,全球光伏回收产业市场潜力巨大,国际能源署预计到2050年全球将有近8000万吨,约43亿块报废光伏组件需要处理。由于玻璃、铝、硅等材料,以及银、铟等稀有元素可以回收利用,回收也将产生约150亿美元的市场价值。中国光伏行业协会预测,到2030年中国将回收150万吨报废组件,2050年将达到2000万吨。随着近年来的大规模既有项目的技改,中国光伏组件回收高峰将提前到来。
“目前,我们可查到的很多数据大多是10年前统计出来的,随着光伏产业的高速发展,实际上我国光伏回收产业市场更大、形势更严峻。”吕芳说。
据了解,光伏组件中玻璃约占70%、铝材占比18%、硅材料占比3.5%,有色金属铜约占1.5%,稀有金属约占1%、黏合封胶占比6%。
“废旧光伏组件的绝大部分材料可以进行回收再利用。可以说,随着光伏组件大规模‘报废潮’的到来,如何环保回收处理废弃组件,已然成为亟待解决的行业问题。”
河北省凤凰谷零碳发展研究院副院长吴翠姑认为,与发达国家相比,我国在废弃光伏组件环保回收再利用方面的研究起步较晚。目前,市场上多为小作坊式或者不规范的零散企业回收,光伏回收市场无序。作坊式与零散企业由于技术受限,无法有效提纯电池片中有价值材料和贵金属,造成资源的极大浪费。同时,由于不规范的操作,也会对环境造成巨大的负担。
我国光伏组件回收现状
目前关于光伏回收在国内还是还没有大规模的案例,原因就是光伏系统的寿命远远超出了我们预期。
目前普遍的宣传是 光伏的寿命是25年,因为按照标准要求单晶组件一年内衰减率不高于3%,后续年内衰减率不高于0.7%,这样25年还可以维持80%的效率。
比如 新疆鄯善光伏+光热电站1Gw,年均可以发电20亿度,四川甘孜高海拔电站,每0.6GW的发电量到了12亿度,都是按照这个标准计算了衰减以后的平均发电量。
但是实际上呢,中国最“古老”的1983年电站现在依然老当益壮,今年已经40岁高龄,虽然发电效率衰减了30%,但是依然可用,在很长一段时间内,每年的衰减不到0.2%,看样子撑到50年也不是问题。
而小批量的回收,现在是具备非常大的经济效益的,很多公司都是开着平台的推广,烧钱找回收的。
光伏板的主体是晶硅 ,实际就是高度提纯的99.9999% 硅元素,本就是石头里提炼的,并不污染环境。
表层的贴膜是有机硅胶膜,其次就是铝合金框架,覆盖的玻璃 ,导线是银浆 这些都是常见的材料 也谈不上污染 。
主要回收的是非常少量的重金属(碲化镉、锗、镓等),需要化学分离 ,但也是利润来源。
通常第一步是先拆面板,回收铝合金框架。
第二步是玻璃,需要分离器在高温下将整块玻璃从面板上分离。
第三步是破碎,使用剪切式破碎机将上一步处理过的电池片破碎成小块。
第四步是分离,对破碎过的物料进行各种基于物理和化学性质的筛选,从而分离出不同的材料。
通过这种方式,可以获得重复使用的不同原材料,减少对环境的污染和破坏,还能创造经济利润,只要是有利润的事,从来不用担心没人干。
除此之外,光伏回收有什么好工具吗?
NREL 开发的工具解锁新见解
为了模拟到2050年的光伏材料流动,NREL团队利用了他们创建的一种名为循环经济中的光伏(PV ICE)的工具。PV ICE使用光伏行业的最新数据来模拟未来几十年光伏材料的流动,帮助预测不同市场趋势,技术发展和政府政策的影响。
该开源工具由NREL光伏可靠性小组的一个小团队开发,由两个主要部分组成。第一部分是一组数据文件,用于收集当今光伏组件的关键特性以及对未来组件的预测,包括它们所含不同材料的数量、预期寿命和功率转换效率等。第二部分是一个模型,用于跟踪这些模块、材料及其所含能量如何在光伏生命周期中移动。