太阳能电池板回收:让我们实现它

2020年10月30日|下午12:39
迈克·布莱克/路透社
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这是一个系列的四篇博客之一,探讨当前清洁能源技术回收的挑战和机遇。请参阅介绍性的文章,以及其他有关风力涡轮机而且储能电池.特别感谢杰西卡·加西亚他是UCS 2020年夏季中西部清洁能源政策研究员,以支持研究并共同撰写这些帖子。

太阳能电池板的增长及其寿命

太阳能主要是用光伏板(还有另一种技术,叫做聚光太阳能,或CSP,但它不太常用,这里不讨论)。光伏电池板由连接在一起的单个电池组成,根据系统的需要形成各种形状和大小。面板本身是用半导体材料制成的——通常是硅,但有时是各种稀有金属——通常覆盖在玻璃上。

近年来,光伏电池板的成本大幅下降,而效率却有所提高。这些趋势正在持续,导致全球太阳能产业的快速增长。太阳能电池板平均持续25-30年(也许甚至更久);因此,今天发生的太阳能装置预计将保持生产力,直到本世纪中叶。

新电池板的可靠性和寿命意味着目前需要回收或处理的容量很低,除了非常早期的光伏电池板和少量可能在安装过程中损坏或在风暴中损坏的光伏电池板。

然而,随着光伏生产的持续增加,回收和处置的选择需要解决。虽然更大的回收需求可能不会在下一个十年出现,但基础设施和政策现在就应该到位,以适应未来的需求。

回收vs.处置光伏板

由于目前的光伏装置已达到最后的退役阶段,有效的回收和材料回收比在垃圾填埋场处理电池板更可取。太阳能电池板大多是玻璃和金属,这两种材料都是容易回收的材料。然而,对于玻璃来说,近年来美国对回收材料的需求大幅下降。这回收率低是由于美国广泛使用的单流回收(例如家庭用品),这比其他地方使用的多流回收方法造成了更多的污染。其结果是更大的加工需求,产生更少的可用“碎玻璃”(玻璃制造的回收玻璃)。

由于在光伏玻璃中嵌入了其他材料,光伏玻璃面临着额外的挑战。另一方面,假设铜、银和硅等材料可以有效回收,回收这些光伏电池板组件可以在光伏循环经济模型中节省一些成本。

承认光伏板是废物流是一个开始,但作为加州发现,通过立法周围他们的处置不充分时,设施必须遵守的规定不明确。当光伏板被指定为危险材料时,对制造商或消费者来说,它们的处理和回收非常麻烦或昂贵。另一方面,好处是制造商有指定的责任来处理它们。

国际能源机构光伏发电系统计划最近发布了一项关于在垃圾填埋场处理光伏电池板安全性的研究。主要的关注的污染物每一个主要的光伏组件被粉碎的是铅晶体硅面板,镉碲化镉(CdTe)面板和硒铜铟镓硒(CIGS)面板。在堆填区弃置电动汽车的安全方法固然有用,但更可取的是有效回收和再利用。

目前光伏电池板有一些回收选择,但根据电池板类型的不同,它们的效率差异很大。最常见的面板类型——晶体硅——可以在市政玻璃、金属或电子垃圾处理设施中处理。然而,这些设施提取所有材料的能力有限,而且由于需要回收的光伏电池板供应很少,设计或安装定制工艺的动力也很小。

企业对太阳能终端的责任

越来越多的私营企业开始承担起增加太阳能行业回收能力的责任。例如,太阳能工业协会(SEIA)有一个国家光伏回收计划该计划旨在通过聚合选定供应商提供的服务来降低回收电池板的成本。个别公司也在美国和国际上加大回收活动。

该公司位于亚利桑那州凤凰城我们回收太阳能现在,他们在美国、日本、韩国和比利时的10个工厂每天都有能力处理多达10万磅的太阳能设备。该公司目前的重点是大规模回收,最适合从制造商、公用事业公司或安装商那里采购,而不是个人客户。额外的好处是,该公司回收所有相关设备,包括电池,这简化了处理过程,并帮助公司满足地方或州当局的任何寿命终止要求。

此外,法国水和废物处理公司威立雅(Veolia)开设了欧洲第一块太阳能电池板回收工厂在2018年。该工厂通过与太阳能回收组织签订的合同提供太阳能光伏循环法国.从回收板中提取的材料直接用于新面板。

更进一步的是第一太阳能公司该公司集太阳能电池板的制造、销售和回收为一体,约90%的玻璃和半导体材料可以提取和再利用。然而,第一太阳能公司对他们现在销售的太阳能板的最终使用采取了不同的财务方法。从2013年开始,该公司从向太阳能客户收取未来报废回收的费用,转变为让客户在pv退役时支付费用。

由于太阳能光伏回收目前不是最经济的选择,因为目前的材料相对丰富和便宜,它可以通过政府的激励措施来推动,或者将其添加到更广泛的清洁能源技术循环经济中。例如,硅,作为大多数面板的主要组成部分,正在评估其性质增加里程在电动汽车方面。金宝博的网址

虽然太阳能成为全球能源结构中不断增长和加速的一部分很重要,但在需求较低的时候走在太阳能回收的前面也很重要,因为随着第一代太阳能装置开始老化,未来十年对太阳能的需求将会增加。随着当前产量的增加,与制造商一起在前端制定政策,考虑到包括最终使用在内的整个生命周期,将使我们走在前面。

预测未来太阳能光伏回收需求

对于行业、政府和其他利益相关者来说,为预期的光伏电池板废物量做好准备的三种潜在方法是:(1)采用光伏特定废物法规,(2)扩大废物管理基础设施,以及(3)促进持续创新。

解决太阳能和其他复杂电子垃圾的政策模式之一是欧盟的废弃电气和电子设备指令(WEEE),该指令于2014年生效并实施生产者责任延伸.欧盟的每个国家都有责任进一步监管光伏电池板,但普遍都是这样生产商将承担回收和回收的负担,而不是消费者。尽管这一最终使用责任由生产商承担,但在整个欧盟范围内实施这一全面政策,可以让生产商更好地解释并提前向消费者收费。从长远来看,当需要更换太阳能电池板时,这种方法为回收创造了资金来源和系统。

美国各州可以效仿这一模式,鼓励开发太阳能电池板回收方案,并要求制造商向客户提供回收和回收计划。华盛顿州率先制定了光伏组件管理和回收计划(SB5939该法案要求销售太阳能产品的制造商有报废回收计划,否则2021年1月1日之后将不允许在该州销售太阳能组件。此外,2020年4月,华盛顿众议院第2645号法案签署成为法律。它扩展该州的太阳能管理政策将包括公用事业规模的太阳能电池板,这在以前是免税的。

由于来自国际市场的竞争压低了价格,美国的太阳能制造在很大程度上有所下降,但太阳能装机量仍在继续增加。因此,在美国建立太阳能回收基础设施有创造就业和经济增长的潜力。

太阳能发电仍在继续增长,有关制造太阳能所需材料以及如何管理最终使用的合理问题不应拖慢我们的脚步。预计该行业将继续增长,专家组的组成也将随着时间的推移而变化。这意味着围绕太阳能光伏回收的技术和政策将需要跟上。太阳能行业、政策制定者和清洁能源倡导者应该共同努力,为未来的清洁能源生产做出尽可能负责任的规划。

请参阅本系列的其他博客介绍到回收清洁能源技术,以及回收的额外信息风力涡轮机而且储能电池