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【光伏回收】澳大利亚废弃光伏组件回收现状及趋势介绍
时间:2022-06-29    来源:    分享:

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目前,光伏(PV)技术已经被全球公认为是能源变革和缓解气候变化最有前途的技术之一。除了光伏对能源安全和气候变化的积极影响外,它还是所有能源发电技术中最环保的技术之一,尤其体现在从全生命周期的角度进行评估,包括寿命终止(EOL)管理。


在亚太地区,目前还没有全国性的光伏组件回收和寿命终止(EOL)管理计划;然而,一些国家正在开展各种讨论和活动,以促进废弃光伏组件的寿命终止(EOL)管理。今天为大家介绍澳大利亚光伏组件回收的现状和发展。


  一、相关法规和计划  


澳大利亚维多利亚州通过立法,自2019年12月1日起禁止将所有电子废物(包括光伏组件)填埋,除此之外,澳大利亚没有其他州或地区对光伏组件处置进行强制性监管。根据《国家环境保护措施》(National Environment Protection Measure),光伏组件未被明确归类为危险废物,并且没有要求报告废弃光伏组件的运输和处理。此外,澳大利亚标准AS/NZS 5377(涵盖电子废物收集、储存、运输和处理)不包括光伏组件,自2013年以来一直没有更新,但目前正在修订中。


EPR制度在澳大利亚通过《2011年产品监管法》(the Product Stewardship Act 2011)颁布。目前,在澳大利亚的任何州或地区,光伏组件、逆变器和电池都没有回收或产品管理要求,然而自2016年以来,光伏系统是《产品监管法》要考虑的“列出产品类别”(listed class of products)。一项评估光伏系统纳入国家管理计划的活动由维多利亚州可持续发展组织牵头。根据2019年发表的研究结果显示,光伏组件自愿或共同监管方法在澳大利亚可能是可行的,并且可能实现《产品监管法》的环境、健康和安全目标,同时可以改善光伏组件的管理以及增加重复使用有价值材料的机会。此外,《2019年国家废弃物行动计划》(the National Waste Action Plan of 2019)明确将会在2021年确定光伏管理计划,2023年实施到位。


2020年12月,农业、水利和环境部(the Department of Agriculture, Water, and Environment)发布一项合作声明称,要求在3年内为光伏系统(光伏组件和逆变器设备)制定行业主导的产品管理计划,目标是到2023年实施国家计划,但该部门决定现阶段不推进合作协议。因此,迄今为止,光伏管理计划的设计工作进展缓慢。随着最近成立的卓越产品监管中心(Product Stewardship Centre of Excellence)的成立,预计这种情况将会改变,该中心正在牵头光伏系统在国家产品管理体系中的协同设计,目标是在2022年6月之前达成行业拟定的全国性计划,并于2023年6月开始运营,其中包括处理传统光伏电池的方法。



  二、光伏废弃组件处理  



大多数废弃的组件目前由澳大利亚各地不同的公司填埋或储存处理,回收率低。光伏安装商负责安装和拆卸光伏组件,安装人员要么将EOL电池片运回相应的制造商,要么在国内处置,方法是将它们送到规范的垃圾填埋场或回收设施进行处理或储存。回收成本障碍包括将光伏组件运输到回收设施和高处理成本。因此,只有少量的EOL光伏组件被回收或翻新(本地或国内),而一般的回收过程可以通过回收铝框架、接线盒和电缆来回收高达17%(按重量计)的光伏组件,因为它们最常见或最容易回收。重复使用光伏组件可能是一种替代解决方案,但大多数处置组件不符合现行标准,并且存在安全问题。逆变器设备的处理方式与光伏组件类似。少量光伏系统逆变器设备正在被翻新和重新部署。收集、处理和储存存在很大难点,解决方案尚不明确。

尽管如前所述,澳大利亚目前的EOL管理尚处于起步阶段,但该地区仍有令人激动的发展,几家既有公司和初创公司致力于光伏组件回收,包括PV Industries、Ecoactiv、Reclaim PV Recyling、Solar Recovery Corporation、Lotus Energy和Ojas Group。

最近,维多利亚州可持续发展部(Sustainability Victoria)发表了一项研究,调查了切碎和加热处理这两项可以实现更高光伏回收率的方法,并确定了这些回收材料的最终用户。这项研究发现,混合的碎玻璃(钢化玻璃和PV电池层的混合物)和单独的碎玻璃(加热处理后分离的碎玻璃)可以出售给国内玻璃制造商,以生产新的玻璃产品,如玻璃瓶或容器,分别为30澳元/吨和70澳元/吨。再生玻璃的质量符合公司要求,再生玻璃粉可用于沥青骨料,以替代路基、瓷砖、混凝土或水泥中的粗砂,回报率为0澳元/吨- 49澳元/吨。铝框架和互连焊带可以出售给废金属供应商,如Cobral Metals,Norstar和Sims Metals,以用于制造新的金属产品。剩余的背板、塑料、细粉(细玻璃和Si的混合物)目前在澳大利亚不可回收。

澳大利亚在2020年发布了一些国家层面的资助计划,以解决光伏组件和电池EOL问题。这些项目将开发创新的解决方案,以实现EOL光伏组件的可持续和具有成本效益的管理。

在澳大利亚,运输废弃的组件仍然很昂贵,因为土地面积大、人口稀少、运费高昂、运输距离长。在目前情况下,在实现规模经济(economies of scale)之前,收集和储存,加上一些有限的拆解,似乎是最好的办法。


  三、展望    


预计到20年代中期,EOL光伏组件的数量将达到10000吨/年,并且由于2010年FIT和政府补贴带来的太阳能热潮,2030年后数量还将激增。早期,分布式光伏系统将成为光伏废弃量的主要来源(约88%),但到2035年,公用事业部门的大容量光伏系统的废弃组件将增长至很大比例,其中Si光伏组件占废弃物规模的90%以上,根据IRENA的预测,预计2030年累计报废量将达到3-14.5万吨,2040年将达到30-45万吨,2050年将达到90-95万吨。目前,由于几个因素,早期的报废轨迹似乎更准确地反映了澳大利亚的情况,包括进入市场的低质量光伏组件(可能高达80%)、在预期使用寿命之前退役的屋顶系统、建筑物升级、业主缺乏维护、安装不当、不符合澳大利亚现行标准等。对过去5年中,负责光伏组件拆除的安装商的一项调查结果正说明了这一点。调查结果表明,物理损坏和技术故障是光伏退役的主要原因。例如包括冰雹、水和风的损害导致的组件分层和逆变器故障。只有20%的拆除组件可以达到退役的标准。大多数废弃的组件是10年以上,远未达到25年的平均寿命。

EOL光伏问题正在澳大利亚显现,管理这种废弃物需要政府、行业和消费者共同承担责任。协作和开放式沟通对于实施循环商业模式至关重要。

在低回收率的路线中,存在碎玻璃不符合市场规格的风险的情况,导致大量废弃玻璃库存并最终被送往垃圾填埋场。另一方面,在高回收率的途径中,主要障碍是回收的商品价值与加工成本的关系。从这个意义上说,可行的光伏回收和实现规模经济的最根本挑战是废弃量不足。在澳大利亚,到本世纪末,数量可能会变得足够大,因此通过必要的预处理(移除电缆,接线盒和铝框架)进行库存可能是一种临时解决方案。

从相关人员的调查中发现,安装人员和系统所有者,面临的最常见的问题是缺乏如何或在哪里处置光伏组件的知识。必须对行业和消费者进行意识培训和教育,以提高关于回收和从垃圾填埋场转移材料的参与率。通过回收的法规和要求可以改善这种情况。

产品管理法规对于支持可持续的收集和加工活动,以及提高回收率而不是填埋率是必要的。强制性计划,如禁止填埋,也将是一个潜在的选择,而标准化的标签和材料铭牌(即组件类型,使用的材料)将使EOL的组件分类更容易,从而实现更有效的回收过程。

目前,澳大利亚的光伏回收率很低,远未达到国家废物政策行动计划的目标:到2030年将澳大利亚的资源回收率提高到80%。建立收集系统是任何回收途径的优先事项。需要进一步的研发来开发先进的工艺,以实现材料高价值回收及对含有有害物质的材料管理。回收玻璃的质量和可用终端市场的规模存在不确定性。进一步研究从光伏电池板回收玻璃的潜在终端市场和经济性将有助于为未来的政策和投资提供信息。

关于光伏组件在达到退役标准后的潜在再利用市场,主要障碍是缺乏监管。例如,这些组件可能不符合当前的澳大利亚标准,而且保证条款不存在,它们没有资格获得政府奖励,同时很难找到具有相似性能和I-V特性的组件来串联它们。

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