太阳能电池板应该被重复利用和回收。这是如何。

2022年10月19日下午12:39
PHILERGY是一家德国-菲律宾太阳能供应商和安装商,一名工人在家庭安装过程中携带太阳能电池板。国际货币基金组织(IMF) Flickr图片/
查理·霍夫
前施耐德可持续能源研究员

想象一下:来自太阳的光能穿过太阳系,到达你阳光充足的屋顶,被你的太阳能电池板吸收,并为你正在阅读这篇文章的设备或电脑充电。这是一个完全封闭的、可持续的系统。太阳能电池板本身的生命周期也能是循环的吗?

今天,不幸的是,太阳能电池板的生命周期还不是一个“周期”。

它更像是一条直线,从硅矿,到精炼厂,到一批批闪亮的多晶硅锭,再到面板组装到几十年的清洁电力生产,然后,往往是垃圾填埋场。

只有10%如今,美国有一半的太阳能光伏板被回收利用,剩下的则在垃圾堆里不光彩地结束了生命。在那些被回收的公司中,很少有100%的材料被回收。目前还没有关于住宅或公用事业规模的太阳能电池板再利用或寿命结束管理的联邦法律或法规。

但在国家政策、商业和研究创新以及非营利解决方案方面,仍有希望取得进展。这篇文章探讨了目前负责任的、可持续的寿命终结解决方案的案例研究,并为未来的循环太阳能供应链提出了建议。

来认识一下今天的“末日太阳能领袖”吧

有几个州率先推出了创新的公共政策,回收和再利用退役的住宅和商业太阳能电池板。例如,华盛顿州需要光伏组件制造商要么回收和再利用,要么回收组件,对所有者没有任何成本。新泽西州已经形成了一个委员会为太阳能电池板回收提供建议,以及北卡罗来纳州导演他们的环境质量部门制定规则,管理公用事业规模项目中电池板的寿命结束管理。与此同时,加州法律将光伏组件重新分类为“通用废物”,而不是涉及不那么严格的处理规定的“危险废物”。

在营利性和非营利性部门,一些公司和组织领导了太阳能电池板的再利用和回收过渡。美国第一太阳能公司可以恢复90%它的面板材料(是碲化镉,不是晶体硅)。好阳光是一家总部位于加州的非营利组织,该组织以折扣价出售二手太阳能电池板,供美国低收入社区安装。和冕旨在回收利用高达95%的面板材料,包括难以提取的银,铜和硅通过静电分离过程,通过质量和电学性质分离这些颗粒。

德国公司SolarWorld回收使用了几十年的太阳能电池板。图片来源:Spot Us/Flickr

对于更循环的生命终结,有什么解决方案?

虽然有希望的立法以及私营和非营利部门的努力正在引领美国走向更循环的太阳能供应链,但需要进一步加快再利用和回收。所涉及的无数挑战采矿业和制造业太阳能电池板增加了该行业必须增加使用电池板的重复使用和回收的原因。有许多方法可以确保太阳能电池板的生命周期是圆形的而不是线性的。这里有两个:

1.使用法规来增加太阳能电池板的重复使用。

就像驾驶一辆汽车行驶超过20万英里,直到它发出最后一声噼啪声一样,延长太阳能电池板的寿命应该是第一个显而易见的解决方案。太阳能电池板应该尽可能长时间地使用。然而,随着时间的推移,它们确实会失去一些发电能力。

一个分析据《哈佛商业评论》预测,随着市场上出现更便宜、更好的太阳能电池板,这些产能的下降可能会激励太阳能客户尽早丢弃旧电池板,购买新的。如果太多的消费者选择在10-15年内而不是30年内扔掉他们的电池板,那么到2035年,废弃电池板的数量可能是新安装电池板的2.5倍,这将加剧对增加重用解决方案的需求。

早期退役的太阳能电池板通常能保留70-90%的原始容量。然而,目前很少有太阳能制造商投资维修以准备二次转售的电池板,因为维修成本往往超过转售利润。但是有办法解决这个问题。

欧盟要求制造商处理太阳能电池板的再利用和回收,而不需要消费者支付任何费用。美国也可以制定类似的规则。这将激励公司为客户提供额外的翻新和延长寿命的服务。政府还可以为提供坚固维修和翻新服务的公司提供税收抵免,以延长客户的使用。为了促进状况良好的太阳能电池板的二次销售,以便重复使用,美国还可以制定一项全国性的标准,便于对使用过的太阳能电池板进行标签和质量诊断,以便生产商和买家能够更好地评估它们的价格、价值和安全性。

制造商在这方面也有责任;他们可以在设计面板时考虑到可重用性,并便于零件拆卸和翻新以转售。各州和联邦政府可以制定政策,以减少与重用相关的管理负担和责任。

2.大力发展太阳能板回收产业。

政府和电池板制造业可以为太阳能电池板的回收创造一个强有力的系统。有效的太阳能电池板回收需要在州和联邦层面制定政策,并扩大回收市场,以便回收每块电池板的成本低于将其送往垃圾填埋场的成本。

根据美国国家可再生能源实验室(NREL)的数据,在美国回收一块太阳能电池板的成本很高15-45美元而把一块电池板送到垃圾填埋场只需要1-5美元。另一方面,在欧盟,每块电池板的回收成本为0.75美元授权要求制造商向一个资助回收利用的基金缴纳资金。因此,在欧盟,太阳能的回收率达到95%。

此外,美国消费者需要制造商提供更多关于回收和再利用光伏电池板的成本和价值的信息。制造商和二级买家应该可以公开获得关于不同寿命结束方案的成本效益的可靠数据。

联邦政府也要发挥作用。它可以投资于研究,以优化处理大部分太阳能电池板的成本效益回收。

最后,至关重要的是,太阳能电池板必须在美国和国外安全、可持续和合乎道德地回收。企业承诺和政府监管有助于确保太阳能行业坚持严格的劳工和环境标准,因为一些一般电子垃圾行业的运营继续危及回收工人健康和安全。

前进的道路

我们都希望在我们的屋顶和社区使用最可持续、最负责任的太阳能电池板。政府、企业和消费者越来越致力于实现这一目标。随着我们走向清洁能源的未来,供应链和生命终结的挑战也为更好的循环创新和管理提供了机会。

想了解更多关于太阳能电池板是如何制造和太阳能电池板供应链?哪些国家正在推动光伏材料开采和光伏制造?请按连结查询答案:

太阳能电池板是如何制造的?

太阳能电池板原材料开采:问题与解决方案

作者简介

查理报道。

查理·霍夫斯(Charlie Hoffs)曾在马萨诸塞州剑桥市担任2022年UCS夏季施耐德研究员。她于2022年在斯坦福大学获得化学工程学士学位,目前正在斯坦福大学攻读社区卫生与预防研究硕士学位。2020年4月,她联合创立并继续共同领导unBox,这是一个由年轻人领导的组织,致力于团结和增强年轻人对抗美国粮食不安全的能力。