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  • 超60GW的光伏組件將開始批量退役 我們應該怎么辦?
  • 2019-10-23 13:02:47  發布:  來源:能源雜志
  • 摘要:超60GW的光伏組件將開始批量退役 我們應該怎么辦?

    按照公認的技術標準,光伏組件有25年左右的生命周期。如果從2010年第一批金太陽工程的組件落地算起,今年,這批組件剛進入運行的第9年,距離回收仍有時日。

    但一個值得關注的現象是,不少業內人士對光伏回收情況進行預測時,會把組件回收的高峰期提前10年,并非按通常規律在2035年出現, 而是2025開始就可能會進入密集期,2030年左右將迎來處理高峰。

    根據中科院電工所的預測,如果組件運營維護良好,到 2034 年國內光伏組件累計廢棄量將達到近 60 吉瓦;而如果運維一般,屆時累計廢棄量將超過70吉瓦。到2050年,中國光伏組件中或將有2/3需要提前退役。

    2010年之后,國內光伏產業出現過兩次快速增長:2012~2013年,為了應對歐美“雙反”,多部委聯合出臺多項支持光伏產業的政策,此后一年多,光伏新增裝機量增長近10倍,且90%以上為地面電站;2016~2017年,由于組件價格下降、扶持力度增加,國內的分布式光伏快速發展,全年裝機同比增長3.7倍。

    對于2016~2017年大規模安裝的分布式光伏來說,產品轉化率高、質量較好,且可以參考歐洲、日本等地豐富的分布式光伏回收經驗,退役時即便帶來一些問題,但影響可能也會較小。而2012~2013年由于光伏組件推出較早,技術水平相對較弱,且主要應用在西部電站中,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,亟需探索出中國式的回收模式。


    回收思路之一

    有人曾提出過一種思路,即由光伏企業自己處理,但這種“誰的孩子誰抱走”的模式并不被看好,原因有二:

    一是從回報上看,企業處理非常不劃算。一塊光伏組件回收后,最大的價值體現在其中的金屬部分,但可以回收的金屬非常有限,且回收投入較大。如果投入與產出不匹配,企業就不可能產生太大的動力;

    二是從條件上看,組件處理需要置辦設備,加派人力。即便企業有足夠的生產能力和技術儲備,但國內光伏組件的生產線主要集中于中東部,很少位于西部。如果要處理,每家企業不僅需要重新添置生產線,而且要支付不菲的物流費,這必然會減少光伏企業參與后處理的熱情。既然分散處理、遠距離運輸難以實現,相對可行的辦法應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機構進行收集,并根據產品的類型、破損的程度統一運至一個或幾個處理點,根據不同特點進行不同方式的集中處理。而企業則可以參照PV CYCLE的模式,以出資的形式參與后處理,讓“專業人做專業事”,或將會產生更好的效果,以及更大的效益。

    回收的原理

    1. 有效分離貴重材料再利用。雖然光伏組件因為各種原因失效了,但是鋁合金是不會跑的,玻璃總是在的,電池片和上面的金屬材料都原封不動在那里。用最實惠的辦法把值錢的東西分開再利用,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,越往后對技術要求越高,廢料越少,同時理論收益也越高。Huang, Solar Energy, 2017)

    1. 簡單粗暴一刀切。無論什么回收技術方案,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?現有最成熟、最簡單粗暴、同時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,頂多有一點有機膠膜和背板的雜質,高溫下也沒有了。但是貴重的金屬電極材料比如銀、銅、鋁、錫、鉛等等就可惜咯,統統也當成雜質處理了。玻璃的價值含量是相當低的。

    2. 重新利用組件里面的電池。很多時候失效的組件是因為背板不行了,膠膜變色了,玻璃壞了,但電池本身依舊堅挺。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。可是,要把組件拆了不損害里面的電池,這很難!撕開背板后,要么泡鹽酸去掉EVA膠膜(耗時,損害金屬電極);要么有機溶劑去掉EVA(更耗時);要么超聲波超掉EVA(費電);要么加熱熱解EVA(電池基本上就廢了)。理想很豐滿,現實很骨感,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,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。回收以后把硅片重新做成電池。這就需要各種化學方法去掉氮化硅、金屬電極、發射極和背電場。具體的搭配可能是氫氟酸、硝酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等等。現實再次骨感了一把——人算不如天算,隨著技術的發展和降本的要求,硅片的厚度從300微米降到200微米以下而且還要繼續降低,導致的后果就是硅片根本就經不起化學處理的折騰——碎碎碎!這條路,再次堵死。

    4. 重新利用太陽能級硅。既然硅片也收不回來,那就再退一步,我們回收太陽能級硅吧。雖然說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了啊!這個方案,就是現今主流的方向。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,正面發射極和背電場是不能要的。用氫氧化鈉快速的去掉幾個微米的表層,再用方阻檢測是不是完全去掉了發射極和背電場,就可以制成可資利用的太陽能級硅了。

    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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