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超800億美元“藍海”:退役組件將呈指數(shù)級增長!
日期:2023-08-28   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_huamengqi 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
隨著太陽能發(fā)電項目的成熟,太陽能組件使用年限增加,而效率日衰。一旦太陽能組件達到使用壽命,運營商該如何處理?

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。

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,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)十億塊組件實現(xiàn)了逾1TW的光伏裝機容量。Solar Power Europe預(yù)測稱,至2025年,全球光伏電力裝機容量將達到第二個太瓦,第三個太瓦可能會更快實現(xiàn)。要實現(xiàn)2050年凈零排放目標(biāo),需要把這1TW擴大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驗室(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)項目投資,這是美國首次對廢棄物處理進行重大投資(即使只是投資)。獲得資助的項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到頂峰,而且很可能在幾年內(nèi)都不會達到,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。公司最近獲得了3000萬美元的A輪融資用于擴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。擴大運營規(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,尤其對于在建項目或未來項目,這些項目從構(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)證的制造公司確實非常重要,但規(guī)模和激勵機制問題仍有待考慮。

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械分離工藝進行回收,進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公司是因為我相信,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進行了類比:"蘋果公司不會回收自己的手機,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制實現(xiàn)或提升規(guī)模的一種解決方案,但進展幾乎總是很緩慢。Sharma表示,他相信回收利用能夠隨著部署的擴大而擴大,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,現(xiàn)在在我們這里回收利用需要支付一定的費用,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的回收工藝。這不是真正意義上的'淘金',而是'淘銀',因為這才是組件的[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,[項目業(yè)主]可以讓他們的電站再運行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,因為他們正在等待一個負(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。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構(gòu)進行,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)域為公司回收提供足夠的激勵,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,要實現(xiàn)這一點將成為一種挑戰(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)濟實惠、更具吸引力,同時回收利用工藝的進步也會降低成本。

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“藍海”:退役組件將呈指數(shù)級增長!
 
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