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废旧光伏组件回收再利用需重点关注



根据“十三五”规划,2020年末光伏累计装机将达到150GW。25年后,当这些光伏电站服务期满后,设备报废,回收处置不当,可能会对环境造成重大污染。因此,光伏组件的回收与无害化处理成为国际国内业界十分关注的问题

 

文|陈东坡 赛迪顾问半导体产业研究中心  图片提供|陈东坡

 

截至2015年,我国光伏电站累计装机容量为43GW,超越德国成为全球光伏累计装机量最大的国家。2016年6月,国家能源局公布当年新增装机量达到18GW,2016年全年装机量有望达到73GW,根据“十三五”规划,2020年末光伏累计装机将达到150GW。25年后,当这些光伏电站服务期满后,我们将不得不面对光伏高速集中发展时投入设备的报废、回收问题,如果处置不当,可能会对环境造成重大污染。因此,光伏组件的回收与无害化处理将会成为国际国内产业界和环境界十分关注的问题。

 

废旧光伏组件回收的必要性

废旧光伏组件限制土地资源再利用

光伏组件寿命周期结束,如果继续留在原来所在的位置,会降低土地资源的开发再利用。如果组件采用水泥支架作为支撑结构,遗留在地表及地面下的混凝土基础将难以处理,会形成大面积的混凝土桩林。这些丧失功能的混凝土废弃物会浪费和侵占我国现有的土地资源,降低和限制土地资源的再利用,与此同时,碱性的混凝土也会对土壤环境构成影响和污染。

废旧光伏组件大部分材料可循环利用

从光伏组件的组成来看,主要包括光伏玻璃、铝边框、电池片、EVA膜、接线盒、光伏背板,各个组成部分的重量比大概为: 玻璃70%、铝10%、粘合封胶10%、硅5%,银、铟、镓等稀有金属约占1%左右。从组件构成来看,一块光伏组件的大部分重量可用作循环再造的材料,此外,组件中的稀有金属虽然占组件重量的比重较小,但回收价值大。对生命周期完结的晶硅太阳能电池组件进行分类回收利用可以有效节约自然资源和生产成本,还可以为光伏产业以及其他产业的发展提供大量的半导体以及其他原材料。

废旧光伏组件回收的经济社会效益显著

截至2016年第一季度,我国累计光伏装机量达到61GW,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,61GW将产生463万吨的废弃物。随着光伏均化发电成本的持续降低以及我国节能减排压力的加大,我国组件装机量必定会逐年增加,将会产生越来越多的废弃组件。对体量如此大的废弃光伏组件回收一方面可以创造更多的就业机会,另一方面还可以减少对原生资源开采,从而达到降低资源提炼的耗能和减轻生态环境影响及破坏的目的。

 

废旧光伏组件回收难点

组件回收多种技术路线并存,部分处于研发阶段

从光伏组件的组成来看,主要包括光伏组件、汇流箱、逆变器、箱式变压器、电缆等电气设备,光伏组件服务期满后环保处理的特点应主要体现在光伏组件方面。目前国际和国内对于光伏组件回收有多种技术路线,如果需要得到有效完整的硅晶片,采用的技术方法有“无机酸溶解法”和“热处理法”,后者又分为“固定容器热处理法”和“流化床反应器热处理法;如果进行硅料回收,则可采用无机酸溶剂和热处理法,有机酸溶剂,物理分离法。结合国内外已有报废光伏组件的技术方法和经验来看,每种方法都有各自的优缺点,无机酸和有机酸溶解只针对EVA的去除和分离,未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用,且剩下的废液也难处理;物理分离法不够完善,未能分离各单一的组分。而且上述方法中的有机酸溶剂法与物理分离法还处在实验室研发阶段。

废旧光伏组件回收刚刚起步,政策法规基本空白

当前,我国很多学者将目光关注于光伏组件的生产技术革新以及在生产过程中对环境有害的污染物防治,只有很少部分人关注能耗低、污染小,经济可行的光伏组件回收的技术和政策体系,致使我国对于报废光伏组件的处理方法研究较少,还没有形成完整的处理工艺。我国光伏组件的回收规模目前还较小,更没有形成相应的产业链。可以认为现阶段我国对于废旧光伏组件的回收刚刚起步,专门针对光伏组件废弃处理、回收的法律政策法规更是一片空白,也没有明确规定哪些单位或者部门来承担废旧光伏组件的回收工作,这对废旧光伏组件的回收工作带来挑战。

废旧光伏组件回收性价比低,短期回收动力不大

我国已建光伏组件中有很大一部分都地处偏僻的大西北或者位于屋顶之上,这将会导致回收工作成本高。据悉,由于运输成本高,很多施工单位将光伏组件等设备的包装纸盒都采用现场焚烧的处理方式,可以预见,如果不采用强制措施,服务期满后的光伏组件设备回收处理工作很难落到实处。尤其对于光伏组件的回收,需要购置专门的回收设备与相关材料,进一步增加光伏组件的回收成本。鉴于废旧光伏组件回收的成本投入和回报,相关企业目前的积极性都不会很高,市场的回收动力不大,若要实现对废旧光伏组件进行规模化回收的目标,仍然还有很长的路要走。

 

政策,技术,发展路径3方面支持

尽快组织开展废旧光伏组件回收政策体系研究

针对现阶段我国光伏组件的回收规模较小,没有形成相应的产业链,技术处于实验室研发阶段的现状。在政策和法规方面,可以借鉴日本与德国的组件回收政策体系, 结合我国光伏产业的实际情况,尽快组织相关部门开展废旧光伏组件回收政策体系研究,制定废旧光伏组件回收管理规范,明确废旧组件回收责任以及回收公司的准入门槛标准,制定具体回收实施细则,力争在大面积电站需要处理时之前形成完善、实操性强的回收政策体系。

深入开展废旧组件回收技术及专用设备研发

针对多种光伏组件回收技术路线并存的现状,对每种技术发展现状进行梳理、分析和可行性评估,初步筛选出适合我国的技术路线。建立相应的中试线,进行技术攻关和实证研究,探寻适合我国组件回收的技术路线和工艺条件,并为组件回收设备的开发提出相应的需求方案。针对目前用量较大的晶硅电池和柔性薄膜电池组件,自主研发组件回收系统,重点开发粉碎设备、研磨设备、静电分离及分选设备、高温热解设备等,研究开发适合废旧光伏组件拆解用的一些化工材料,从而实现对光伏组件寿命期后的回收与无害化处理。

探索“互联网+光伏组件回收”发展路径及模式

鼓励企业利用互联网、大数据和云计算等现代信息技术和手段,建立组件回收信息服务平台,为上游回收企业与下游拆解和利用企业搭建信息发布、竞价采购和物流服务平台,提高回收企业组织化水平,优化再生资源回收、拆解利用产业链。以智能信息卡为载体,完善线下回收网点,提升废旧组件回收的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理能力,开展信息采集、数据分析、流向监测、优化物流网点布局,实现线上信息流和线下物流的统一。鼓励互联网企业参与废旧光伏组件产品的移动手机APP、微信和网站回收服务,实现线上交废与线下回收的有机结合。逐步改变传统回收“小、散、差”的状况,建立更加高效完善的废旧资源回收网络体系,促进再生资源回收行业转型升级。