廢棄光伏組件的數(shù)量在若干年后將非常巨大。“光伏已在全球絕大部分國家和地區(qū)成為最便宜的電力能源”“新一代電力系統(tǒng)的創(chuàng)建需要高比例的可再生能源”“未來3~4年中國每年將會有約5000萬千瓦的新裝機(jī)量”……這些聲音均來自于日前舉行的國際太陽能光伏與智慧能源(上海)展覽會。
科技的進(jìn)步，尤其是太陽能電池效率不斷提升和組件技術(shù)日益革新，使我國光伏裝機(jī)量保持全球領(lǐng)先。截至2019年，我國光伏累計裝機(jī)達(dá)到20430萬千瓦，連續(xù)4年保持全球第一。
但按照市場上標(biāo)準(zhǔn)的25年使用壽命估算，廢棄光伏組件數(shù)量在若干年后將非常巨大。“如果這些材料未經(jīng)處置直接廢棄，形成固廢，將會對土壤及周邊環(huán)境產(chǎn)生不良影響。”南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系長聘副教授何祝兵告訴《中國科學(xué)報》。
在暨南大學(xué)新能源技術(shù)研究院院長麥耀華看來，這些廢棄光伏組件必須回收處理。然而，目前我國還沒有相關(guān)成熟的回收技術(shù)和設(shè)備，也未有明確的光伏組件回收政策出臺。
1、回收是必由之路
光伏作為清潔可再生能源，本身貼著“綠色”的標(biāo)簽，不但節(jié)能減排，更能預(yù)防環(huán)境污染。然而，從可持續(xù)性角度來看，光伏也隱藏著潛在的污染風(fēng)險，且具有隱蔽性和潛伏性。
以廢舊的光伏組件為例，既包括達(dá)到設(shè)計壽命后的組件，也包括因破損、老化而提前終止服役的組件。
在眾多光伏組件中，晶硅組件憑借90%的市場占有率成為光伏產(chǎn)業(yè)的主流。麥耀華在接受《中國科學(xué)報》采訪時介紹，晶硅組件中的鉛、錫等金屬具有較高浸出毒性，會導(dǎo)致土壤和水源污染。而薄膜太陽能電池特別是碲化鎘薄膜電池中，鎘、銅等重金屬含量很高。
當(dāng)前我國大部分廢舊光伏組件都沒有回收處理，通常都是直接填埋或破碎后填埋。光伏組件回收的常用方法有機(jī)械破拆和高溫?zé)崽幚韮煞N。麥耀華表示，這兩種方法成本都比較高，同時存在高能耗和廢氣、廢液的處理問題。
據(jù)研究，廢舊光伏組件大部分材料都可以循環(huán)利用，其中包含的銀、鋁、錫等金屬雖然含量小，但回收價值大。澳大利亞麥考瑞大學(xué)計算，80萬噸的光伏廢料所含材料的經(jīng)濟(jì)價值在12.5億美元左右。
但“真正的問題是回收成本過高”，麥耀華分析，除了回收過程，拆卸和運(yùn)輸成本也很高。隨著硅材料成本的不斷下降，僅僅通過廢料回收所獲得的經(jīng)濟(jì)效益較差，各方都沒有足夠動力。
與發(fā)達(dá)國家相比，我國的光伏產(chǎn)業(yè)起步較晚。在過去的十幾年中，“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”“金太陽”等一系列政策，推動了我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。僅在2019年，我國光伏裝機(jī)容量就達(dá)到3010萬千瓦。
目前，20世紀(jì)90年代安裝的太陽能電池板相繼進(jìn)入報廢期。有研究預(yù)測，到2020年底，我國光伏組件累計報廢量預(yù)計將超過200萬千瓦。在這之后，報廢光伏組件數(shù)量將顯著增加。
2、需要可行的技術(shù)路線
更早發(fā)展光伏的國家早已注意到組件回收問題。2012年，《歐盟廢棄電子電器產(chǎn)品管理條例》率先將太陽能光伏組件納入管理范圍，并成立了專門機(jī)構(gòu)處理境內(nèi)的廢舊光伏組件。2018年，法國成立了歐洲首座太陽能電池板回收工廠，能夠?qū)崿F(xiàn)95%的組件回收率。
光伏組件回收工作仍未在國內(nèi)引起關(guān)注，可能是因為距離第一批報廢潮仍有些時日。
從已有回收利用方法來看，光伏組件退役后，一般要經(jīng)過五個處理環(huán)節(jié)：一是將組件拆卸下來并運(yùn)輸?shù)教幚頇C(jī)構(gòu);二是進(jìn)行拆解，取掉背板和電線;三是將組件破碎，去掉最外面的鋼化玻璃;四是進(jìn)行熱解;五是把組件中最有價值的金屬、硅料取出來。
然而，上述五個環(huán)節(jié)看似容易，但要順利完成，需企業(yè)敢于嘗試，并摸索出靠譜的、可推廣的技術(shù)路線。專家表示，盡管行業(yè)周期未至，市場規(guī)模尚小，但技術(shù)儲備仍需從當(dāng)下開始。
據(jù)分析，2010年之后，我國光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)過兩次快速增長。第一次出現(xiàn)在2012～2013年，為了應(yīng)對歐美“雙反”，國家先后出臺多項支持光伏產(chǎn)業(yè)的政策。隨后，光伏新增裝機(jī)量增長近10倍，且90%以上為地面電站。第二次出現(xiàn)在2016～2017年，由于光伏組件價格下降、扶持力度增加，分布式光伏快速發(fā)展，全年裝機(jī)同比增長3.7倍。
事實上，集中上馬就意味著可能會“扎堆”退役。
何祝兵向記者分析，重要的半導(dǎo)體材料可以考慮“回爐”再造。其他材料視成本，可以走不同回收技術(shù)路線。
3、要“從搖籃到墳?zāi)?rdquo;全過程監(jiān)管
在技術(shù)上，是否可以建立數(shù)據(jù)庫，使太陽能電池板和它們的毒性通過型號來追蹤?麥耀華和何祝兵都認(rèn)為，這種方法可行。
在麥耀華看來，考慮到很多光伏企業(yè)的管理都已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn)，大多建立了制造執(zhí)行系統(tǒng)或者物料需求計劃系統(tǒng)，對每批次甚至每個光伏組件進(jìn)行物料和工藝溯源、追蹤不存在大的技術(shù)障礙。“困難在于建立一個由政府或者第三方機(jī)構(gòu)主導(dǎo)的數(shù)據(jù)庫管理機(jī)構(gòu)和機(jī)制，并保證其正常運(yùn)行。”
目前，光伏領(lǐng)域內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)把主要精力放在光伏組件轉(zhuǎn)換效率提升、成本降低和可靠性保障上，在減少廢舊光伏組件污染和方便回收方面做的工作較少。
科研方面，我國在以科研項目的形式對廢舊光伏組件回收技術(shù)進(jìn)行研究，但在政策和標(biāo)準(zhǔn)層面上基本是空白。
“回收問題應(yīng)當(dāng)在政府部門監(jiān)督和管理下，由組件生產(chǎn)者和第三方專業(yè)回收機(jī)構(gòu)共同來完成。”麥耀華向《中國科學(xué)報》分析，政府部門出臺相關(guān)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，并確保政策和標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，組件生產(chǎn)廠商和進(jìn)口商在組件銷售時作為客戶向第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)提供運(yùn)營費(fèi)用，第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行退役光伏組件的拆卸、運(yùn)輸、回收和再利用，并確保滿足政府部門對組件回收的標(biāo)準(zhǔn)要求。“這種方式使專業(yè)人做專業(yè)事，把成本降到最低，重要的是可以保證組件的回收免受組件生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)營狀況的影響。”
新修訂的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》將于今年9月1日生效。該法明確提出建立電器電子、鉛蓄電池、車用動力電池等產(chǎn)品的生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度。
此外，上海環(huán)境法律師張秀秀告訴《中國科學(xué)報》，《廢棄電器電子產(chǎn)品處理目錄(2014年版)》尚不包含報廢光伏組件，強(qiáng)制回收的產(chǎn)品和包裝物名錄及管理辦法尚未出臺，值得公眾和學(xué)界倡導(dǎo)和呼吁。
“重在監(jiān)管。”張秀秀表示，國家發(fā)改委和生態(tài)環(huán)境部應(yīng)當(dāng)建立光伏項目周期信息通報機(jī)制，加大報廢光伏末端處理的監(jiān)管力度，對于生產(chǎn)者資源化利用經(jīng)濟(jì)效益不高的問題，采取增加財政激勵和稅收優(yōu)惠等手段，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)者優(yōu)化設(shè)計，主動履行環(huán)境污染預(yù)防責(zé)任，實現(xiàn)光伏作為清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。
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