近年来,随着“双碳”目标推行,新能源热潮掀起,光伏作为新能源建设中坚力量,装机数量不断攀升,可是,行业在大步迈进的同时,总有些环节跟不上节奏,损毁事件时有发生:
2022年4月30日,露笑科技发布“关于内蒙古通辽光伏电站遭受损失的进展公告”称,此前公司58.62MW 电站遭受极端天气暴雪影响,出现大棚不同程度坍塌,导致损失金额预计为 7,307.65 万元。
2022年6月份,河北、山东等地发生强对流天气也导致几百户光伏电站被掀翻,现场一片狼藉,投资者损失严重。
“报废潮”来袭
当然,因天气等不可控原因造成的组件损毁还只是冰山一角,一场大规模的组件报废潮正将来袭。
从光伏电池1971年首次应用于我国第二颗人造卫星算起,我国光伏行业已经走过了52年的历史。2022年,我国光伏新增装机8741万千瓦,同比增长60.3%,多年保持世界第一。未来,每年大量的新增装机和大量的退役组件将成为我国光伏产业高速发展的一体两面。
以光伏组件20到25年的设计寿命和过往装机量数据的预测,2025年前后首批光伏组件将陆续走向退役,2030年开始,光伏组件的废弃量会因为2010年以来的新增装机的大幅增多而爆发,行业将进入光伏组件报废的密集期。
2023年5月,国家能源局组织编写了案例解读材料,对去年国务院办公厅转发由国家发改委、国家能源局起草的《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》政策点进行了详细阐述。
案例解读称,进入“十四五”,我国风电机组、光伏组件将逐步迎来集中退役,随之面临关键部件的批量化处置问题。以光伏为例,我国是光伏组件制造和应用大国,组件产量占全球的四分之三以上,在应用方面,新增和累计装机容量均连续多年保持全球第一的地位。
截至2021年底,我国光伏累计装机容量已达到3.06亿千瓦,若以每块光伏组件300瓦、体积0.066立方米、重量19千克来计算,即使仅考虑目前我国已有的装机容量,当全部光伏电站25年运行期满后,废弃的光伏组件将产生约6700万立方米、约2000万吨的固体废物。
根据有关数据,晶体硅光伏组件中玻璃、铝和半导体材料比重可达92%,另外还含约1%的银等贵金属。若能全部回收,到2030年,可从废弃光伏组件中得到145万吨碳钢、110万吨玻璃、54万吨塑料、26万吨铝、17万吨铜、5万吨硅和550吨银,组件退役潮会涌出一个千亿市场。
回收市场现状
一些小微企业最先嗅到商机,他们依托网络电商平台建立了小范围的回收网络,通过倒卖二手光伏板赚取差价。
但报废组件可不是破烂废品,只是按照一般的固废进行处置,面临着顶层规划设计不足、回收获取难、跨地区流动难、回收企业技术参差不齐等问题,这也直接导致了退役光伏组件回收市场商业化面临挑战。
有人曾提出过一种思路,即由光伏企业自己处理,但这种自生自“灭”的模式并不被看好,原因见下:一是从经济性看,企业处理非常不划算。当前回收一块标准尺寸的光伏组件总收益是56元,但是成本是75元,回收一块赔19元。一块光伏组件回收后,最大的价值体现在其中的金属部分,但可以回收的金属非常有限,且回收投入较大。如果投入与产出不匹配,企业就不可能产生太大的动力;
二是从条件上看,组件处理需要置办设备,加派人力。即便企业有足够的生产能力和技术储备,但国内光伏组件的生产线主要集中于中东部,很少位于西部。如果要处理,每家企业不仅需要重新添置生产线,而且要支付不菲的物流费,这必然会减少光伏企业参与后处理的热情。既然分散处理、远距离运输难以实现,相对可行的办法应该是集中处理和就近原则。
以甘肃省为例,退役光伏组件可以由专业机构进行收集,并根据产品的类型、破损的程度统一运至一个或几个处理点,根据不同特点进行不同方式的集中处理。而企业则可以参照PV CYCLE的模式,以出资的形式参与后处理,让“专业人做专业事”,或将会产生更好的效果,以及更大的效益。
回收方法
说了这么多,组件究竟如何回收呢?
众所周知,光伏组件的正反两面均由EVA胶膜固定,要将组件中的铝边框,玻璃和电池片分离,并充分回收其中的贵金属,消除Eva的粘连就成了拆卸核心任务,Eva的分层固定需要在高温真空压缩下进行的,具有极高的稳定性,这给组件回收带来了不小的挑战。
目前常用的拆解方法可以分为两类,
- 利用有机溶剂使 EVA/PVB 胶膜溶解—–湿式拆解法
- 利用高温使 EVA/PVB 胶膜发生热解—–干式拆解法。
湿式拆解法:第1步、使用有机溶剂使EVA胶膜产生膨胀,从废旧光伏组件中回收钢化玻璃;第2步、通过热分解除去EVA胶膜,将得到的光伏电池片浸在化学腐蚀溶液中20min,在室温下辅表面活性剂,可以回收86%纯度大约能达到99.99%的硅。缺点:有机溶剂价格昂贵且大多数有机溶剂有毒。
干式拆解法:把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中,将封装材料 EVA 去除干净,得到分离的边框,焊带,玻璃。
硅(a)、玻璃(b)、金属条(c)第2步、将分离后的电池片进行湿法化学处理,分离铝背场、银浆电极、减反膜和PN结,得到纯硅。
目前,硅晶光伏组件回收已形成初步市场,未来发展可期!