隨著太陽能發(fā)電項(xiàng)目的成熟，太陽能組件使用年限增加，而效率日衰。一旦太陽能組件達(dá)到使用壽命，運(yùn)營商該如何處理？
2022年，來自報廢太陽能組件的可回收材料的全球價值約為1.7億美元。根據(jù)Rystad Energy的研究，至2030年，全球可回收光伏材料的價值將超過27億美元，增長15倍。2050年，當(dāng)全球凈零排放的鬧鐘響起時，這些材料的價值預(yù)計將超過800億美元。
隨著光伏行業(yè)開始考慮其對社會和環(huán)境的影響以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，除了與來源、制造道德和供應(yīng)鏈相關(guān)的近期問題外，對組件報廢的擔(dān)憂越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
太陽能組件的平均壽命約為25年。二十一世紀(jì)前十年安裝的組件群已接近壽命終點(diǎn)，無論是重新供電、退役還是制造損失，每年都會有或多或少的、呈指數(shù)級增長的退役組件。
光伏企業(yè)的公關(guān)中包含了長遠(yuǎn)的考慮，他們的工作是為了確保一個更可持續(xù)的未來，一個以來自地球生命之星的清潔能源為基礎(chǔ)的宜居地球。要實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展，光伏行業(yè)必須確保在解決現(xiàn)有問題的同時，不會產(chǎn)生新的問題。
截至去年，全球已通過數(shù)十億塊組件實(shí)現(xiàn)了逾1TW的光伏裝機(jī)容量。Solar Power Europe預(yù)測稱，至2025年，全球光伏電力裝機(jī)容量將達(dá)到第二個太瓦，第三個太瓦可能會更快實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)2050年凈零排放目標(biāo)，需要把這1TW擴(kuò)大15-60倍。
太陽能正在經(jīng)歷著巨大而重要的增長，最近的《通貨膨脹削減法案》(IRA)和《綠色交易行業(yè)計劃》等政策都大力推動了太陽能的部署，那么，大量的太陽能產(chǎn)品將何去何從？
缺少什么？
世界各國政府的光伏產(chǎn)品報廢和回收計劃都在拖后腿。
在澳大利亞，昆士蘭州政府已宣布，計劃未來十年禁止在垃圾填埋場處理光伏組件，但仍有待公眾和行業(yè)提出充分建議。它還承諾向太陽能管理試點(diǎn)計劃提供25萬澳元(合16.8萬美元)。
這一計劃將確定從退役組件中回收材料的地點(diǎn)和參與方，然后建立收集、回收和再循環(huán)流程。然而，這一切還需要十年時間，且仍處于公開征求意見階段。到那時，許多組件可能已無法使用、已損壞或需要重新供電。
在撰寫本文時，美國還沒有出臺具體的報廢立法。美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)表示，目前的回收率僅為約10%。由于垃圾填埋是一種更便宜、更簡單的選擇，因此目前回收利用還沒有成為經(jīng)濟(jì)上可行的流程。
2023年4月，美國能源部發(fā)布了用于回收利用和廢棄物處理的逾800萬美元研發(fā)項(xiàng)目投資，這是美國首次對廢棄物處理進(jìn)行重大投資(即使只是投資)。獲得資助的項(xiàng)目包括材料回收和制造研究，目的在于降低組件及其回收工藝的成本。這些工藝的推廣仍有待行動。
歐洲是唯一真正制定了太陽能報廢政策的地區(qū)，該政策包含在廢棄電氣和電子設(shè)備(WEEE)計劃中，該計劃于2003年成為法律，并將太陽能材料納入職權(quán)范圍。該計劃由PV Cycle制定，PV Cycle是一個符合該計劃要求的、基于會員的回收組織。
歐洲也有自己的新興太陽能管理倡議(Solar Stewardship Initiative)，這是一個以成員為基礎(chǔ)的公司集體，關(guān)注光伏產(chǎn)業(yè)對其整體運(yùn)營所承擔(dān)的責(zé)任。
雖然WEEE或是一個很好的基準(zhǔn)，但美國太陽能回收公司Solarcycle的首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Suvi Sharma告訴PV Tech Power，歐洲的流程只要求按85%的重量進(jìn)行回收。"如果你把鋁邊框和一些電纜拆下來，把銅從里面取出來，然后把剩下的部分碾碎、壓成某種瀝青混合物，你就遵守了歐盟的規(guī)定。”
太陽能組件的價值并不一定取決于它的大部分重量來自哪里。
可回收光伏材料的真正總量尚未達(dá)到頂峰，而且很可能在幾年內(nèi)都不會達(dá)到，但每一個新的太陽能電站都在積壓大量的可回收材料。就政府政策而言，美國在IRA之后的生產(chǎn)、部署和投資擴(kuò)張或可以提供一個早期案例，表明立法可以有效推動行業(yè)向前發(fā)展。
從內(nèi)部著手——循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)？
Sharma的公司Solarcycle專門從事光伏回收，致力于在美國乃至全球建立循環(huán)型太陽能經(jīng)濟(jì)。公司最近獲得了3000萬美元的A輪融資用于擴(kuò)大德克薩斯州工廠的產(chǎn)能。在能源部最近的報廢投資中，公司還獲得了150萬美元的研發(fā)資金。
Sharma告訴PV Tech Power："據(jù)預(yù)測，至本十年末，將有超過100億塊組件。"即使其中的1%在某一年下線，也會有1億塊組件。擴(kuò)大運(yùn)營規(guī)模將是應(yīng)對這一數(shù)量的關(guān)鍵，也是循環(huán)太陽能經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，但在立法環(huán)境不完善的情況下，唯一的激勵措施來自行業(yè)本身。”
Sharma表示，Solarcycle公司的戰(zhàn)略是與美國頭部項(xiàng)目業(yè)主(如SunRun公司和Silicon Ranch公司)合作，通過戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系致力于長期回收計劃。
美國光伏制造商First Solar的首席產(chǎn)品官Pat Buehler在接受PV Tech Power采訪時表示，他們的內(nèi)部薄膜回收計劃也是基于類似的前提。
Buehler稱："我們很幸運(yùn)能與認(rèn)同我們價值觀和原則的客戶合作，這包括理解回收是正確的行為。我們向所有客戶提供回收服務(wù)協(xié)議，我們看到，對我們回收服務(wù)的需求一直在持續(xù)增長。"
Buehler表示，F(xiàn)irst Solar是早在2005年就將回收利用納入其運(yùn)營的首批制造商之一，從那時起，公司已經(jīng)出貨了價值逾50GW的組件。這些合作關(guān)系和既定趨勢對于在業(yè)內(nèi)培養(yǎng)回收"文化"和規(guī)范非常重要，尤其對于在建項(xiàng)目或未來項(xiàng)目，這些項(xiàng)目從構(gòu)思之初就已經(jīng)包含了回收計劃和協(xié)議。
從根本上說，愿意投入更多資金支持環(huán)境、社會和公司治理認(rèn)證的制造公司確實(shí)非常重要，但規(guī)模和激勵機(jī)制問題仍有待考慮。
就大型制造商而言，Qcells和晶科能源均聲稱自己回收組件。這兩家公司都沒有回答關(guān)于如何回收或未來計劃的詢問，但都公開宣布了回收流程，重點(diǎn)是從組件中回收散裝材料。
晶科宣稱，他們的組件中92%的材料現(xiàn)在可以通過熱分離和機(jī)械分離工藝進(jìn)行回收，進(jìn)入組件和電池的不同層并提取不同的成分。
Qcells表示，他們在運(yùn)營和部署組件的每個地區(qū)都遵守相關(guān)法規(guī)，但正如我們所看到的，在某些情況下，這可能是一個很低的標(biāo)準(zhǔn)。NREL的研究表明，美國約有90%的組件沒有被回收利用。
作為美國的大型組件生產(chǎn)商，F(xiàn)irst Solar的情況則有所不同。Buehler在向PV Tech Power發(fā)表的評論中表示："目前，大多數(shù)光伏回收工藝只注重批量回收或回收玻璃和邊框等高質(zhì)量分?jǐn)?shù)材料，而我們的高價值回收工藝更進(jìn)一步，提供了可用于新組件的閉環(huán)半導(dǎo)體回收。"
First Solar是一家重要的美國制造商，根基穩(wěn)固，擁有一系列長期供應(yīng)協(xié)議，但其內(nèi)部回收流程只處理自己的組件和自己的光伏市場部分。美國的大部分組件來自其他生產(chǎn)商，這些生產(chǎn)商主要使用其他技術(shù)。First Solar的碲化鎘電池和組件使用不同的工藝和材料，需要單獨(dú)回收和循環(huán)利用。
Suvi Sharma表示，回收自己生產(chǎn)組件的制造商"主要關(guān)注的是自己生產(chǎn)過程中的產(chǎn)能收益損失。而不是建立這種廣泛的回收基礎(chǔ)設(shè)施。"
這些制造商當(dāng)然是在做好事，但Sharma表示，他們與專門回收公司的區(qū)別在于"專注和核心競爭力"。“我之所以成立Solarcycle公司是因?yàn)槲蚁嘈?，這個行業(yè)需要一家專門、專業(yè)、全面的回收公司來處理所有這些廢料，開發(fā)技術(shù)、設(shè)備和流程，并為此籌集資金。"
他將這種情況與手機(jī)進(jìn)行了類比："蘋果公司不會回收自己的手機(jī)，而是會有專門的公司來回收。我認(rèn)為太陽能行業(yè)也會出現(xiàn)同樣的情況。”
跟著資金走
如上所述，要想以負(fù)責(zé)任的態(tài)度應(yīng)對大量組件的涌入，關(guān)鍵在于規(guī)模。立法和激勵措施是強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)或提升規(guī)模的一種解決方案，但進(jìn)展幾乎總是很緩慢。Sharma表示，他相信回收利用能夠隨著部署的擴(kuò)大而擴(kuò)大，部分原因是回收利用對開發(fā)商和制造商來說具有成本效益。
"競爭對手始終是垃圾填埋。就我們的技術(shù)和設(shè)備而言，我們要做的就是讓我們的回收成本(與垃圾填埋相比)相差無幾，現(xiàn)在還沒有做到這一點(diǎn)，現(xiàn)在在我們這里回收利用需要支付一定的費(fèi)用，但我們正在努力降低成本曲線，提高我們可獲得的材料的價值曲線。”
"在Solarcycle，我們決定專注于非常先進(jìn)的回收工藝。這不是真正意義上的'淘金'，而是'淘銀'，因?yàn)檫@才是組件的[價值]所在。”
從組件中提取銀以及多晶硅、玻璃和金屬邊框，創(chuàng)造了一個真正的高價值流程，從長遠(yuǎn)來看，這可以為客戶節(jié)省成本，公司的目標(biāo)是將回收材料送回太陽能供應(yīng)鏈。
近期發(fā)展
并非所有的回收和報廢都是十年以后的事。Suvi Sharma談到了"重新供電"——用新組件替換老舊、過時或損壞的組件的做法：
"例如，[項(xiàng)目業(yè)主]可以讓他們的電站再運(yùn)行10年，但他們最好使用效率更高的新型組件重新供電。我們已經(jīng)在戶用/商業(yè)[市場]上看到了這種非常有意義的方式，明年我們將開始在大型電力項(xiàng)目上看到這種方式。幾年后，這種方式將真正加速發(fā)展。”
組件技術(shù)和電池效率在不斷提高，向n型組件和TOPCon/HJT組件的加速轉(zhuǎn)變只會讓持有老舊、效率較低系統(tǒng)的項(xiàng)目業(yè)主越來越多使用效率更高的組件。這些舊組件總得有個去處。
"在意大利、德國和歐洲一些早期開發(fā)的市場，未來幾年將有幾千兆瓦的發(fā)電廠被重新供電。而這僅僅是為了更好地利用土地，使發(fā)電廠在特定土地上的發(fā)電量更高，從而最大限度地提高每公頃土地的千瓦時發(fā)電量。”
項(xiàng)目業(yè)主和制造商不會拒絕重新供電所帶來的能源生產(chǎn)和銷售增長，因?yàn)樗麄冋诘却粋€負(fù)責(zé)任的地方來放置舊組件。極端天氣的破壞、老化以及高效組件產(chǎn)量的增加都將使重新供電很快成為一個具有吸引力的方案。
這不僅能讓公司確保原材料的可追溯性和道德采購，還能降低高價購買或開采新資源的成本，提高每個回收組件的回報率。銀本身將成為該行業(yè)另一個長期關(guān)注的問題。
新南威爾士大學(xué)2022年12月發(fā)表的一篇著名論文預(yù)測，如果光伏發(fā)電的部署速度在2050年之前保持不變，那么全球85-98%的白銀儲備將被光伏產(chǎn)業(yè)耗盡。至2027年，光伏制造業(yè)將用掉目前地面和地下可用銀儲量的20%。
佐治亞理工學(xué)院在能源部最近的一輪投資中獲得了資助，研究用銅基和鋁基漿料取代太陽能電池中的銀觸點(diǎn)。成本的降低可以使工藝的溢價下降，從而鼓勵回收利用。
其他銀替代的研究正在不同機(jī)構(gòu)進(jìn)行，一些不使用銀的組件已經(jīng)投放到屋頂和工商業(yè)市場，但絕大多數(shù)已部署、在建或等待審批的項(xiàng)目在未來幾年都將使用銀基PERC技術(shù)。
用其他更豐富、更便宜的材料替代銀的研究最終一定會取得成功，但在此期間，銀用量將繼續(xù)以越來越高的速度增長。各家公司正在進(jìn)行的工作終將取得成效，但在此之前，問題的規(guī)模只會越來越大。
邏輯是這樣的：無論是通過高價值材料回收，還是生態(tài)系統(tǒng)中的重要參與者樹立榜樣，如果能在財務(wù)或行業(yè)領(lǐng)域?yàn)楣净厥仗峁┳銐虻募?，你就不需要依靠政府立法。但是，如果沒有來自行業(yè)外部的推動力，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)將成為一種挑戰(zhàn)。
First Solar的Pat Buehler表示，預(yù)計未來幾年，垃圾填埋場的成本將會增加，而這反過來又會使回收利用變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、更具吸引力，同時回收利用工藝的進(jìn)步也會降低成本。
Sharma總結(jié)了這一問題的現(xiàn)狀："廢物問題才剛剛開始。如果從電子廢棄物的角度來看，太陽能組件只是其中很小的一部分，但它將呈指數(shù)級增長。“
"這正是我們正在努力解決的問題，我們要走在前面，建立技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。我們必須讓更多的太陽能落地。對我們來說，回收技術(shù)確實(shí)是讓太陽能更可持續(xù)、在更大范圍發(fā)展的一種方式。”
原標(biāo)題：超800億美元“藍(lán)海”：退役組件將呈指數(shù)級增長！
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