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超60GW的光伏組件將開(kāi)始批量退役 我們應(yīng)該怎么辦?

核心提示:超60GW的光伏組件將開(kāi)始批量退役 我們應(yīng)該怎么辦?
 按照公認(rèn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),光伏組件有25年左右的生命周期。如果從2010年第一批金太陽(yáng)工程的組件落地算起,今年,這批組件剛進(jìn)入運(yùn)行的第9年,距離回收仍有時(shí)日。

但一個(gè)值得關(guān)注的現(xiàn)象是,不少業(yè)內(nèi)人士對(duì)光伏回收情況進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí),會(huì)把組件回收的高峰期提前10年,并非按通常規(guī)律在2035年出現(xiàn), 而是2025開(kāi)始就可能會(huì)進(jìn)入密集期,2030年左右將迎來(lái)處理高峰。

根據(jù)中科院電工所的預(yù)測(cè),如果組件運(yùn)營(yíng)維護(hù)良好,到 2034 年國(guó)內(nèi)光伏組件累計(jì)廢棄量將達(dá)到近 60 吉瓦;而如果運(yùn)維一般,屆時(shí)累計(jì)廢棄量將超過(guò)70吉瓦。到2050年,中國(guó)光伏組件中或?qū)⒂?/3需要提前退役。

2010年之后,國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)過(guò)兩次快速增長(zhǎng):2012~2013年,為了應(yīng)對(duì)歐美“雙反”,多部委聯(lián)合出臺(tái)多項(xiàng)支持光伏產(chǎn)業(yè)的政策,此后一年多,光伏新增裝機(jī)量增長(zhǎng)近10倍,且90%以上為地面電站;2016~2017年,由于組件價(jià)格下降、扶持力度增加,國(guó)內(nèi)的分布式光伏快速發(fā)展,全年裝機(jī)同比增長(zhǎng)3.7倍。

對(duì)于2016~2017年大規(guī)模安裝的分布式光伏來(lái)說(shuō),產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高、質(zhì)量較好,且可以參考?xì)W洲、日本等地豐富的分布式光伏回收經(jīng)驗(yàn),退役時(shí)即便帶來(lái)一些問(wèn)題,但影響可能也會(huì)較小。而2012~2013年由于光伏組件推出較早,技術(shù)水平相對(duì)較弱,且主要應(yīng)用在西部電站中,在全球范圍都很難找到類似的回收先例。更重要的是,這批組件將率先退役,因此,亟需探索出中國(guó)式的回收模式。

回收思路之一

有人曾提出過(guò)一種思路,即由光伏企業(yè)自己處理,但這種“誰(shuí)的孩子誰(shuí)抱走”的模式并不被看好,原因有二:

一是從回報(bào)上看,企業(yè)處理非常不劃算。一塊光伏組件回收后,最大的價(jià)值體現(xiàn)在其中的金屬部分,但可以回收的金屬非常有限,且回收投入較大。如果投入與產(chǎn)出不匹配,企業(yè)就不可能產(chǎn)生太大的動(dòng)力;

二是從條件上看,組件處理需要置辦設(shè)備,加派人力。即便企業(yè)有足夠的生產(chǎn)能力和技術(shù)儲(chǔ)備,但國(guó)內(nèi)光伏組件的生產(chǎn)線主要集中于中東部,很少位于西部。如果要處理,每家企業(yè)不僅需要重新添置生產(chǎn)線,而且要支付不菲的物流費(fèi),這必然會(huì)減少光伏企業(yè)參與后處理的熱情。既然分散處理、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸難以實(shí)現(xiàn),相對(duì)可行的辦法應(yīng)該是集中處理和就近原則。

以甘肅省為例,退役光伏組件可以由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行收集,并根據(jù)產(chǎn)品的類型、破損的程度統(tǒng)一運(yùn)至一個(gè)或幾個(gè)處理點(diǎn),根據(jù)不同特點(diǎn)進(jìn)行不同方式的集中處理。而企業(yè)則可以參照PV CYCLE的模式,以出資的形式參與后處理,讓“專業(yè)人做專業(yè)事”,或?qū)?huì)產(chǎn)生更好的效果,以及更大的效益。

回收的原理

1. 有效分離貴重材料再利用。雖然光伏組件因?yàn)楦鞣N原因失效了,但是鋁合金是不會(huì)跑的,玻璃總是在的,電池片和上面的金屬材料都原封不動(dòng)在那里。用最實(shí)惠的辦法把值錢的東西分開(kāi)再利用,是回收的基本原理。

2. 盡量完全回收,盡量零垃圾填埋。不用解釋了。

回收的方法

(完整理想的組件回收流程圖,越往后對(duì)技術(shù)要求越高,廢料越少,同時(shí)理論收益也越高。Huang, Solar Energy, 2017)

1. 簡(jiǎn)單粗暴一刀切。無(wú)論什么回收技術(shù)方案,第一步一定是拿掉塑料接線盒,這是和光伏組件其他材料最不搭杠,而且最好分離的部分。第二步是拆鋁邊框,最值錢而且好拆。

拿掉以后呢?現(xiàn)有最成熟、最簡(jiǎn)單粗暴、同時(shí)收益最少的辦法就是整體碾壓切成渣,做成玻璃。反正玻璃是氧化硅,里面的電池大部分也是硅,燒一燒又成玻璃了,頂多有一點(diǎn)有機(jī)膠膜和背板的雜質(zhì),高溫下也沒(méi)有了。但是貴重的金屬電極材料比如銀、銅、鋁、錫、鉛等等就可惜咯,統(tǒng)統(tǒng)也當(dāng)成雜質(zhì)處理了。玻璃的價(jià)值含量是相當(dāng)?shù)偷摹?/p>

2. 重新利用組件里面的電池。很多時(shí)候失效的組件是因?yàn)楸嘲宀恍辛?,膠膜變色了,玻璃壞了,但電池本身依舊堅(jiān)挺。而電池又是組件里面最值錢的部分。自然而然的思路就是,重新回收電池再利用??墒牵呀M件拆了不損害里面的電池,這很難!撕開(kāi)背板后,要么泡鹽酸去掉EVA膠膜(耗時(shí),損害金屬電極);要么有機(jī)溶劑去掉EVA(更耗時(shí));要么超聲波超掉EVA(費(fèi)電);要么加熱熱解EVA(電池基本上就廢了)。理想很豐滿,現(xiàn)實(shí)很骨感,想要回收性能不受影響的電池,基本上做不到!

3. 重新利用組件里面的硅片。既然電池收不回來(lái),那我們就退而求其次,重新再利用電池里面最值錢的部分——硅片?;厥找院蟀压杵匦伦龀呻姵?。這就需要各種化學(xué)方法去掉氮化硅、金屬電極、發(fā)射極和背電場(chǎng)。具體的搭配可能是氫氟酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等等?,F(xiàn)實(shí)再次骨感了一把——人算不如天算,隨著技術(shù)的發(fā)展和降本的要求,硅片的厚度從300微米降到200微米以下而且還要繼續(xù)降低,導(dǎo)致的后果就是硅片根本就經(jīng)不起化學(xué)處理的折騰——碎碎碎!這條路,再次堵死。

4. 重新利用太陽(yáng)能級(jí)硅。既然硅片也收不回來(lái),那就再退一步,我們回收太陽(yáng)能級(jí)硅吧。雖然說(shuō)還要重新拉單晶或者鑄錠然后切片,至少提純的步驟我們省下來(lái)了啊!這個(gè)方案,就是現(xiàn)今主流的方向。碎就讓它碎吧,碎了我們重新拉晶或者鑄錠就好了。和上一種方法一樣,正面發(fā)射極和背電場(chǎng)是不能要的。用氫氧化鈉快速的去掉幾個(gè)微米的表層,再用方阻檢測(cè)是不是完全去掉了發(fā)射極和背電場(chǎng),就可以制成可資利用的太陽(yáng)能級(jí)硅了。

至于金屬回收的部分,一般是用硝酸從電池片上拿掉,再用電解萃取(electrowinning)的辦法收集高純度的金屬材料。

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