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随着太阳能电池板老化,回收商希望从中获利

太阳能电池板的使用寿命为25至30年,其中含有银和铜等贵重金属

墨西哥Villanueva太阳能发电厂,美洲最大的太阳能发电场图片由Enel提供。

本文最初发表于耶鲁环境360

在德克萨斯州的敖德萨,一家名为SolarCycle的初创公司的工人正在卸载卡车,卡车上装载着刚从美国各地的商业太阳能农场采摘下来的报废光伏板。他们把面板从铝制框架和电箱中分离出来,然后把它们送入机器,把玻璃从层压材料中分离出来,这种层压材料在大约25年的时间里一直帮助人们利用阳光发电。

接下来,这些电池板被磨碎、粉碎,并经过一个专利程序来提取有价值的材料——主要是银、铜和晶体硅。这些部件将被出售,同样出售的还有价值较低的铝和玻璃,它们甚至可能最终被用于下一代太阳能电池板。

这一过程让我们得以一窥预计大量退役太阳能电池板将会发生什么,这些电池板将来自一个代表美国增长最快的能源来源的行业。如今,美国大约90%因老化而失去效率或有缺陷的太阳能电池板最终会被填埋,因为这样做的成本只占回收成本的一小部分。

但美国的回收倡导者表示,增加对银和铜等有价值材料的再利用,将有助于推动循环经济,通过不断重复使用材料来减少废物和污染。根据2021年报告根据国家可再生能源实验室(NREL)的研究,回收光伏电池板还可以降低垃圾填埋场向环境中泄漏毒素的风险;增加主要依赖东南亚进口的供应链的稳定性;降低太阳能和其他类型制造商的原材料成本;并扩大美国回收商的市场机会。

当然,重复使用退化但仍能正常工作的面板是一个更好的选择。现在,数以百万计的太阳能电池板最终被用于发展中国家,而其他太阳能电池板则在离家更近的地方重新使用。例如,SolarCycle正在为其德克萨斯州的工厂建造一座发电厂,该工厂将使用翻新的模块。

未来过期太阳能板过剩的前景促使一些太阳能回收商努力解决目前由公用事业、城市和私营公司建立的可再生能源产能之间的不平衡——全球每年安装数百万块太阳能板,而当这种材料达到其使用寿命(约25至30年)时,能够安全处理这种材料的设施短缺。

根据最新的季度报告,从2023年到2027年,美国所有领域的太阳能装机容量预计将以平均每年21%的速度增长报告来自太阳能工业协会和咨询公司Wood Mackenzie。2022年具有里程碑意义的《减少通货膨胀法》将有助于预期的增长,该法案将为可再生能源提供支持住宅太阳能装置30%的税收抵免

根据NREL的估计,截至2021年在美国安装并将于2030年退役的太阳能电池板覆盖的面积将覆盖约3000个美式橄榄球场。“这是一种很大的浪费,”该实验室的法律和监管分析师泰勒·柯蒂斯(Taylor Curtis)说。但该行业的回收率不到10%,远远落后于对该行业增长的乐观预期。

从太阳能电池板上取下的层压板在位于德克萨斯州敖德萨的SolarCycle工厂进行检查。层压板含有硅、铜和银。

SolarCycle的联合创始人杰西·西蒙斯(Jesse Simons)表示,固体垃圾填埋场通常收取1至2美元的费用来接收一块太阳能电池板,如果该材料被视为有害废物,费用将升至5美元左右。该公司拥有约30名员工,于去年12月开始运营。相比之下,他的公司每个面板收费18美元。塞拉俱乐部前高管西蒙斯说,客户愿意支付这样的价格,是因为他们可能找不到一家有许可证接受危险废物并承担法律责任的垃圾填埋场,也因为他们想把旧面板对环境的影响降到最低。

SolarCycle为其客户提供了一份环境分析,显示了电池板回收的好处。例如,回收铝比生产原铝节省95%的能源,后者需要承担开采原材料铝土矿、然后运输和精炼铝的成本。

该公司估计,回收每块电池板可以避免97磅的二氧化碳排放;如果一个面板被重复使用,这个数字将上升到1.5吨以上的二氧化碳。根据美国证券交易委员会(Securities and Exchange Commission)提出的一项规定,上市公司将被要求披露可能对其业务产生重大影响的气候相关风险,包括温室气体排放。

从SolarCycle工厂的太阳能电池板上剥离出来的铝在附近的金属场出售。目前每块玻璃的售价仅为几美分,可用于瓶子等基本产品的重复使用,但西蒙斯希望他最终能有足够的玻璃以更高的价格出售给新太阳能电池板的制造商。

他说,作为太阳能电池基础材料的晶体硅也值得回收。虽然它必须经过提炼才能用于未来的面板,但它的使用避免了开采和加工新硅对环境的影响。

SolarCycle是美国仅有的五家被SEIA列为有能力提供回收服务的公司之一。据美国环境保护署(U.S. Environmental Protection Agency)称,该行业仍处于起步阶段,仍在摸索如何通过回收和销售面板组件来赚钱。美国环保署在一份声明中说:“这种回收过程的要素在美国可以找到,但还没有大规模进行。概述这个行业的。

2016年,国际可再生能源署(IRENA)预测到21世纪30年代初,全球退役光伏板的数量将相当于已安装光伏板数量的4%左右。该机构表示,到本世纪50年代,太阳能电池板的废物量将增加到每年至少500万吨。IRENA的报告称,到2050年,全球最大的太阳能生产国中国预计将累计淘汰至少1,350万吨太阳能电池板,是目前主要太阳能生产国中数量最多的,几乎是美国届时将淘汰太阳能电池板数量的两倍。

耶鲁环境360

报告发现,到2030年,全球从光伏板中技术上可回收的原材料累计价值可达4.5亿美元(按2016年计算),大约相当于生产约6000万块新电池板所需的原材料成本,或18吉瓦的发电能力。报告称,到2050年,可收回价值累计可能超过150亿美元。

但目前,太阳能回收商面临着重大的经济、技术和监管挑战。NREL的柯蒂斯说,部分问题在于缺乏电池板回收率的数据,这阻碍了潜在的政策回应,这些政策可能会为太阳能农场运营商提供更多的激励措施,以回收而不是丢弃报废的电池板

另一个问题是毒性特性浸出程序——epa批准的用于确定产品或材料是否含有可能浸出到环境中的有害元素的方法——已知是有缺陷的。柯蒂斯说,因此,一些太阳能发电厂的业主最终“过度管理”了他们的电池板,认为它们是危险的,而没有做出正式的危险废物决定。他们最终要支付更多的钱,把它们扔进获准处理危险废物或回收利用的垃圾填埋场。

国际能源机构评估了如果将含有铅、镉和硒的太阳能电池板倾倒在危险废物或城市垃圾填埋场,是否会影响人类健康,并确定风险很低。不过,该机构在一份声明中表示2020年的报告然而,其调查结果并不构成对垃圾填埋的支持:报告称,回收利用将“进一步缓解”环境问题。

NREL目前正在研究一种替代方法来确定太阳能板是否有害。柯蒂斯说:“我们需要弄清楚这一点,因为它肯定会影响到责任和成本,从而使回收更具竞争力。”

尽管存在这些不确定性,四个州最近颁布了关于光伏组件回收的法律。加州美国拥有最多的太阳能装置,允许将电池板倾倒在垃圾填埋场,但只有在指定的实验室验证它们是无害的之后,这可能要花费1500美元以上。截至2022年7月,加州只有一家回收厂接受太阳能电池板。

华盛顿州一项旨在提供环保方式回收光伏板的法律将于2025年7月实施;新泽西官员们预计将在今年春天发布一份关于管理光伏废弃物的报告;和北卡罗莱纳指示州环境官员研究公用事业规模太阳能项目的退役。(北卡罗来纳州目前要求,如果太阳能电池板含有银等重金属,或者在旧电池板的情况下含有六价铬、铅、镉和砷,则将其作为危险废物处理。)

在欧盟,自2012年以来,报废的光伏电池板根据欧盟的废弃电气和电子设备指令被视为电子废物处理电子废弃物。总部位于挪威奥斯陆的研究公司Rystad Energy的太阳能供应商研究高级分析师Marius Mordal Bakke说,该指令要求所有成员国遵守最低标准,但实际的电子垃圾回收率因国而异。Bakke说,尽管有这项法律,但欧盟的光伏回收率并不比美国的回收率好,大约在10%左右,这主要是因为很难从电池板中提取有价值的材料。

但他预测,当报废面板的数量上升到一个商业机会,为回收商提供他们可以出售的有价值的材料时,回收将变得更加普遍。他补充说,政府可以通过禁止在垃圾填埋场处理光伏电池板,并为使用太阳能电池板的人提供税收减免等激励措施,帮助加速这一转变。

“在未来的某个时候,你会看到足够多的电池板退役,你不得不开始回收,”巴克说。“不管大宗商品价格如何,它都会自己盈利。”


乔恩·格普是一名自由撰稿人,也是《纽约时报》关于各种各样的话题。

3评论

  1. StephenSheehy||# 1

    太阳能电池板失去效率的速度非常慢。八年过去了,我的太阳能板在一年内仍然能产生几乎相同的电量。我们最好的产量(7970千瓦时)是2016年的第一年。其次是2022年(7940千瓦时)。每年的天气变化是一个更重要的因素。因此,认为25年后太阳能电池板将不再有用的假设是完全错误的。

    1. 专家成员
      迈克尔·玛蒂||# 2

      据估计,太阳能电池板平均每年损失约1%的效率,但情况有所不同。我知道有些情况下它们完全停止工作,但我想知道它们有25年寿命的想法背后的假设是什么。我敢打赌,如果价格合适,低效率的太阳能电池板肯定有市场。

      1. StephenSheehy||# 3

        我认为大多数面板保证在25年的典型保修期内生产80%的原装产品。我的经历只是一件轶事。但在过去的7个日历年里,发电量在2016年的7970千瓦时和2017年的7610千瓦时之间波动。每隔一年在这两者之间。

        有趣的是,有史以来单日产量最高的一天是在2020年5月的一天。全年最低日高点出现在2016年5月的一天。我怀疑每年的最高产量总是在5月,而不是在冬至,因为最大产量是在晴朗凉爽的日子里。当夏天来临的时候,天气变暖了,阳光明媚的日子往往有点朦胧。

        新面板的主要好处是它们占用更少的空间来获得相同数量的潜在输出。我的面板额定功率是280瓦。较新的面板功率远超过400瓦。所以我认为旧面板在某个地方会有市场。但是由于面板是一种便宜的商品,所以安装的总成本,包括人工、机架等,在新旧面板之间不会有太大的差异。如果空间有限,你可以用更新的面板获得更多的电力。

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