NREL研究太阳能组件回收策略,并展开全球评估

  • 2020年07月16日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

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  • 翻译: Selina Shi

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图片来源:Esparta

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NREL的研究人员首次对最有前途的太阳能光伏组件报废管理方法进行了全球评估。

光伏组件的寿命为30年。目前还没有如何在组件报废后进行管理的计划。至2050年,不再需要的组件数量总计或会达到8000万吨。除了数量之外,废弃物的性质也带来了挑战。光伏组件由贵重的、重要的和有毒的材料制成。如何回收有价值的材料、降低有毒材料的影响,目前还没有标准。鉴于此,美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员首次在全球范围内对最有前途的太阳能光伏组件报废管理方法进行了评估。

光伏回收利用的各种方案已在多篇文章中进行了讨论,但直到现在,还没有人对光伏回收工作进行过全球评估以确定最有前途的方法。

NREL的高级科学家Garvin Heath表示,"光伏是能源转型的重要组成部分"。Heath专业从事可持续发展科学研究,是《支持循环经济——硅光伏组件回收研发重点》一文的主要作者,这篇文章发表在《自然能源》期刊上。"我们必须管理好这些材料,发展光伏组件循环经济。"

来自NREL的合著者还包括Timothy Silverman、Michael Kempe、Michael Deceglie、Teresa Barnes以及NREL前同事Tim Remo和Hao Cui。该团队还与外部专家进行了合作,特别是在太阳能制造领域。

Heath 表示,"围绕着研究人员、投资者和政策制定者应该或者不应该把重心放在哪里,这篇文章提供了简洁、深入的综合分析。"

作者重点研究了晶硅的回收利用, 90%以上的已安装光伏系统都以非常纯净的形式使用了这种材料。在与光伏组件生产相关的能源、碳足迹和成本中,晶硅的占比约为一半,但在组件质量中的占比只有很小一部分。硅的价值是由其纯度决定的。

"要想让硅变得纯净,需要大量的投资,"光伏硬件专家Silverman表示, "对于一个光伏组件来说,你把这些硅电池密封在一个防雨包里,它们会接触到其他材料,然后等个20到30年。同时,光伏技术也在不断改进。我们如何以对环境最有利的方式来收回这些能源和材料投资?"

作者发现,一些国家已经制定了光伏回收法规,而另一些国家则刚刚开始考虑解决方案。由于目前产生的废弃物数量有限,全球只有一家专业晶硅光伏回收厂。

基于他们的研究结果,作者建议进行研发以降低回收成本、减轻对环境的影响,同时最大限度的提高材料回收率。他们建议关注高价值硅而非完整的硅片。虽然完整硅片也是可以实现的目标,但硅片经常会出现裂纹,不可能达到当前的严格标准,无法实现直接再利用。为了回收高价值硅,作者强调需要研究和开发硅纯化工艺。

作者还重点指出,应利用技术经济分析和生命周期评估来探讨回收实践的环境和经济影响。

最后作者表示,找到避免浪费的方法是开始行动的一个重要部分,这些方法包括如何使太阳能组件的寿命更长,更有效地使用材料以及更有效地发电。

"我们需要研发,因为废物会积少成多。"Silverman表示,"就像光伏项目的指数级增长一样,废物的累积看似缓慢,但之后会突然加速。等到废物累积到足够多、需要开设专用光伏厂的程度时,我们需要已经研发就位的合适流程。”

如果取得成功,这些研究结果可以为光伏循环经济贡献一份力量。

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(责任编辑:Selina Shi)

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