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25年以后报废的太阳能组件还需要回收吗??

文章出处:人气:17发表时间:2018-6-18 16:24:16

    一、为什么要回收

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    1.社会影响。很早期的迷思说“光伏发电是绿色能源根本就是骗人啊,生产本来就是个耗能大户,若干年失效以后还要产生垃圾。”这个兔子都辟谣到口干舌燥了——晶硅提纯早就降低能耗了,生产工艺排污早就解决了,将失效组件的回收工艺算进去,能量回收期也不会超过5年,如果是阳光充足的热带地区,可能1年都要不到。话虽如此,但可见这个辩论的重要前提是:组件是要回收的,否则还叫什么再生能源!

    2.经济影响。欧盟对组件回收是有硬性要求的,这个要求正在拓展到其他的光伏市场。具体操作怎么搞,谁来买单?权衡各种方案以后,最终是决定向组件生厂商追加回收成本。组件生厂商又不傻,当然是给批发商加价咯,批发商不傻当然是给零售商加价咯,零售商不傻当然是给用户加价咯。所以最后归根到底是用户买单。最后就是度电成本提升,影响光伏发电收益。所以组件回收降本是有直接经济效益的——这是回收技术发展的源动力。

    预计组件回收的高潮会于2030年到来,赚钱的生意,不能不干。

    二、回收的思路

    1.有效分离贵重材料再利用。虽然光伏组件因为各种原因失效了,但是铝合金是不会跑的,玻璃总是在的,电池片和上面的金属材料都原封不动在那里。用最实惠的办法把值钱的东西分开再利用,是回收的基本思路。

    2.尽量完全回收,尽量零垃圾填埋。不用解释了。

    三、回收的方法

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    1.简单粗暴一刀切。无论什么回收技术方案,第一步一定是拿掉塑料接线盒,这是和光伏组件其他材料最不搭杠,而且最好分离的部分。第二步是拆铝边框,最值钱而且好拆。

    拿掉以后呢?现有最成熟、最简单粗暴、同时收益最少的办法就是整体碾压切成渣,做成玻璃。反正玻璃是氧化硅,里面的电池大部分也是硅,烧一烧又成玻璃了,顶多有一点有机胶膜和背板的杂质,高温下也没有了。但是贵重的金属电极材料比如银、铜、铝、锡、铅等等就可惜咯,统统也当成杂质处理了。玻璃的价值含量是相当低的。

    2.重新利用组件里面的电池。很多时候失效的组件是因为背板不行了,胶膜变色了,玻璃坏了,但电池本身依旧坚挺。而电池又是组件里面最值钱的部分。自然而然的思路就是,重新回收电池再利用。可是,要把组件拆了不损害里面的电池,这很难!撕开背板后,要么泡盐酸去掉EVA胶膜(耗时,损害金属电极);要么有机溶剂去掉EVA(更耗时);要么超声波超掉EVA(费电);要么加热热解EVA(电池基本上就废了)。理想很丰满,现实很骨感,想要回收性能不受影响的电池,基本上做不到!

    3.重新利用组件里面的硅片。既然电池收不回来,那我们就退而求其次,重新再利用电池里面最值钱的部分——硅片。回收以后把硅片重新做成电池。这就需要各种化学方法去掉氮化硅、金属电极、发射极和背电场。具体的搭配可能是氢氟酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾等等。现实再次骨感了一把——人算不如天算,随着技术的发展和降本的要求,硅片的厚度从300微米降到200微米以下而且还要继续降低,导致的后果就是硅片根本就经不起化学处理的折腾——碎碎碎!这条路,再次堵死。

    4.重新利用太阳能级硅。既然硅片也收不回来,那就再退一步,我们回收太阳能级硅吧。虽然说还要重新拉单晶或者铸锭然后切片,至少提纯的步骤我们省下来了啊!这个方案,就是现今主流的方向。碎就让它碎吧,碎了我们重新拉晶或者铸锭就好了。和上一种方法一样,正面发射极和背电场是不能要的。用氢氧化钠快速的去掉几个微米的表层,再用方阻检测是不是完全去掉了发射极和背电场,就可以制成可资利用的太阳能级硅了。

    至于金属回收的部分,一般是用硝酸从电池片上拿掉,再用电解萃取(electrowinning)的办法收集高纯度的金属材料。

    四、回收效果

    这么一套工艺下来,玻璃、铝框、接线盒几乎完全回收,聚合物分解掉(当做燃料了所以也不太耗能),太阳能级纯度的硅回收90%,银和铜的回收超过70%,效果非常好。


    基本上,回收的材料的价值,按照现在的市场价,会有每块组件11到12美元的收益。这基本上是解决掉了组件回收经济上最大的障碍,使得失效组件回收成为有利可图的生意!平价上网的这条路必然是越走越顺。

    关于使用25年之后的光伏组件,许多人都是这样看待的:

    (1)25年之后,报废光伏组件会污染环境!

    (2)25年之后就报废了,设备就一文不值!

    带着这样的质疑,我们来看看西方国家的做法:

    欧盟光伏组件回收机构

    在比利时,有一个著名的的非营的欧盟组织PVCYCLE,PV是光伏的简称,CYCLE则是回收,因此,从字面上我们就可以理解为这是一家光伏组件回收组织,没错,它是为欧盟地区的光伏组件制造商、销售和安装商以及进口商提供收集与回收服务,2014年初,欧盟报废电子电气设备(WEEE)提出报废的光伏组件,无论是当前或历史安装的光伏组件都要强制回收处理。

    就目前而言,欧洲有最成熟的光伏回收监管体系,世界其他地方尚缺乏规定来强制光伏组件的回收。

    可见,比我们更早发展光伏的国家早已经注意到光伏组件回收问题。

    我国光伏累计装机达到43GW、居世界第一,如果按一块250W的光伏组件19kg估计,1GW的报废组件就可以达到7.6万吨,已经并网的43GW将产生327万吨的电子垃圾。

    据了解,光伏组件废弃品不经过回收处理,将会带来环境破坏,尤其是面对这么庞大的数据,而含氟背板就是一个威胁环境的重要问题,它需要经过回收,进行无害处理。

    光伏组件回收可产生的价值

    根据PVCYCLE组织的研究显示,以一块250W的光伏组件为例,玻璃约占总重量的70%左右,铝边框约占18%,半导体材料约占4%。如此看来,一块太阳能组件的大部分重量来自可循环再造的材料。此外,研究还指出,虽然太阳能组件中包含的银、铟、镓等稀有金属仅占组件总质量的1~2%,但是仍具有回收价值。

    经测算:到了2030年,中国废弃的光伏组件可以产生145万吨碳钢、110万吨玻璃、54万吨塑料、26万吨铝、17万吨铜、5万吨硅和550吨银。

    此外,它还能产生哪方面的效益呢?

    据PVCycle协会预计,到2035年全球光伏组件回收将成为总价值达到120亿美元的产业。光伏组件回收不仅可以创造更多的就业机会,而且可以降低太阳能光伏产业对整体环境的影响。

    面临的挑战以及未来的大胆猜测

    值得关注的是,在WEEE的强制规定回收废弃组件之前,已有一半的会员是中国公司,说明中国的企业已经认识到了这个问题,目前中国已有企业开始对此研究,而在今年的G20峰会中,国家领导人反复强调低碳绿色发展,因此,这个问题在接下来会愈来愈受到重视,当然在回收过程中,也将面临一系列的挑战,如回收成本、技术、政策空白各方面等,谁能挑起这根大梁,我们只能拭目以待。

    从这里,普通用户能发现什么利好呢?

    (1)不用担心25年之后光伏组件该如何处置的问题了。

    (2)废弃组件将不会带来污染。

    (3)25年之后的光伏组件,还可以再次产生一笔经济效益。

    家庭电站

    这是我们一个大胆的猜测,随着行业的发展、技术的突破、国家的重视,相信组件大规模回收再利用是可以实现的!

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