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皇冠体育官网开户(www.hg108.vip):光伏发电污染问题如何解?2000万吨废弃组件回收蕴藏大商机

admin2022-10-033

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从2010年以来到现在,光伏板的价格共下降了70%,再加上大量的政府补贴,碳中和、可再生能源等等一系列背景,光伏板已经成为公共电网以及许多家庭屋顶不可或缺的一部分。


这么多光伏板看起来对碳中和一件好事,但背后却有着一个令人忧心的问题——光伏板在“退休”后将何去何从?


根据国际能源署(IEA)的数据,全球光伏装机容量从2000年的 1.4GW增长到2020年的 760GW,太阳能发电目前占世界电力的近 4% 。


但专家表示,低碳电力的这种惊人增长也是一个隐忧。


超过 90% 的光伏(PV)面板依赖晶体硅,使用寿命约为 30 年。预测表明,到2030年,这些面板中的800万吨将达到其使用寿命,预计到 2050 年这一数字将达到 8000 万吨。2050年,中国废弃光伏组件将达到2000万吨。


但是今天回收这些单元的技术效率低下,也很少部署。


1、光伏发电的污染问题


光伏板含有铅等有毒物质,会造成环境污染,但许多光伏板退役后被倾倒在垃圾填埋场。它们还包含有价值的材料,可以重复使用来制造新的太阳能电池,但今天这些资源大多被浪费了。



华尔街日报有一篇报道认为,太阳能板的使用年限通常为25年至30年。当前服役中的多数太阳能板还能使用多年,少数毁损或年久失修的废板则被送往垃圾场。专家表示,目前废弃太阳能板数量偏少,代表要从废板回收取得玻璃、铝、铜、硅、银及铅尚未成为一门有利可图的生意,但随着太阳能发电快速成长,情势可望改变。


彭博新能源财经(BNEF)估计全球废弃太阳能板数量,可望从2021年的3万吨,2035年提升至逾100万吨,2050年将突破1000万吨。


国际再生能源总署(IRENA)也预估,从废弃太阳能板回收的材料总价值,到2030年将达4.5亿美元,2050年前攀抵150亿美元。


2、光伏回收面临哪些挑战


当然,太阳能板回收也面临很多挑战,包括标准和法规的遵循,回收技术的难度,成本的核算等。


但如果不回收,太阳能的“绿色”声誉也就不复存在了。



即使在欧洲和美国等发达国家,也面临很多回收障碍。比如在美国,没有强制回收光伏的联邦法规,根据美国国家可再生能源实验室(NREL)的数据,美国只有不到 10% 的退役面板被回收。


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即使在立法要求光伏回收的欧盟,许多废物处理设施也只是收集铝框架和玻璃盖等散装材料,这些材料占硅面板质量的 80% 以上。剩余的物质通常会被焚烧,即使它含有银、铜和硅等元素,这些元素加起来占硅面板材料货币价值的三分之二。


美国国家可再生能源实验室表示,在美国回收一个硅光伏组件的成本约为15至45美元,但将其倾倒在垃圾填埋场只需1至5美元。因此,用更便宜的工艺,从光伏废物中提取更多有经济价值的回收物,以及对垃圾填埋的更多限制——可能有助于回收利用。


太阳能板回收另一个挑战是组件的复杂性。



硅光伏板有数千种型号,但它们通常具有相同的基本设计。太阳能电池包含铝、硅和银线的三明治。多个电池通过用锡和铅焊接的铜线连接成模块。这些模块封装在胶状聚(乙烯-共聚醋酸乙烯酯,EVA)层中,覆盖有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚(氟乙烯,PVF)的背板,顶部有玻璃,并被包围由铝制框架。然后将模块连接成全尺寸面板。


这种坚固、防风雨的设计使模块可以运行数十年,但也使它们很难拆卸。


卸下铝框架和电气接线盒是很容易的部分,很多光伏回收都停在那里。


但将玻璃盖从下面的太阳能电池中分离出来比较棘手,因此回收商通常只是将这部分切碎并将受污染的玻璃作为低价值颗粒或碎玻璃出售。更具挑战性的仍然是从电池中分离银和其他金属以回收干净的硅晶片。


目前还没有商业回收过程可以从光伏面板中回收所有这些有用的材料,而且对于实现这一目标的最佳方式也没有达成共识。今天拥有的回收技术仍然很初级。


3、光伏板回收技术


回收光伏板主要的经济挑战之一是回收价值较高的材料,如硅和银。目前从太阳能电池中蚀刻纯硅的方法是使用氢氟酸,但氢氟酸却具有剧毒和腐蚀性。在去年11月,印度研究人员提出了一种更安全、更具成本效益的配方,其中包括氢氧化钠、硝酸和磷酸。科学家采用三步连续法,不仅提取了99.998%的纯硅,而且还回收了银。因此,他们估计,若将他们的技术集成到1公斤太阳能电池的回收过程中,将产生约185美元的利润。


一个月后,包括亚利桑那州立大学(ASU)研究人员、TG公司初创公司和能源薄膜第一太阳能公司在内的团队都从能源部(DOE)获得了485000美元的赠款,这笔捐款是用于开发一种从光伏电池中回收高纯硅和银的工艺。


那么他们的技术优势在哪里呢?首先,TG公司声称已经设计了一种热处理方法,在不损坏或污染太阳能电池的情况下可蒸发EVA保护层。与传统熔炉不同,它们的烤箱将在低于500℃的温度下运行,这可以防止铁和铜渗入太阳能电池。


在这一概念上,他们描述得比较模糊,因为他们使用的是正在申请专利的秘密配方来分离硅和银。他们的首席执行官说,他们将使用可以无限期再生的化学品。尽管如此,一位行业专家指出,当将硅电池从其聚合物涂层中分离出来时,这家初创公司可能会面临材料损失,这只不过是时间问题。这家初创公司正计划建立并运行他们的第一个试点工厂,目标是每年回收10万块太阳能电池板。


赋予所有太阳能电池板组件第二次生命不仅可以减少垃圾填埋场的垃圾量,还可以减少对新材料的需求。除了提高回收率和盈利能力外,法规还应减少垃圾填埋的便利性。尽管处于早期阶段,但新的回收技术还是可以改善光伏组件的贵重材料(如硅和银)的回收。优化太阳能电池板的市场回收可能需要很长的时间,但这只是时间问题。


一旦解决了光伏板回收的问题,很可能会带来巨大的市场机会,光伏板的回收可能是经济和环境的双赢。


来源:碳见绿能,零碳

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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