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绿色建筑新闻

研究人员警告过时太阳能电池板的海啸

目前,不用于处理已达到其使用寿命结束的太阳能电池板的标准

光伏模块的繁荣全球权力输出大大增加,但行业现在面临着本世纪中叶的8000万吨垃圾问题的前景。照片COURTESY DENNIS SCHROEDER /全国可再生能源实验室。

丢弃的太阳能电池板可以在最多高达8000万吨浪费中,迄今为止,目前没有共同计划,用于管理国家可再生能源实验室的研究人员的问题或回收模块所包含的有价值的材料。

NREL表示,该报告发表于此自然能源本月早些时候,是首次全球评估光伏面板在30年的使用寿命结束时如何管理。研究人员发现也没有如何回收有价值的材料,这些模块包含或如何处理有毒材料并最大限度地减少对环境的威胁。

大部分的研究都集中在晶体硅的回收上,而晶体硅在90%以上的模块中都有使用。它的能源和碳足迹约占太阳能电池板的一半,但只占其体积的一小部分。

领导作者Garvin Heath是一位专门从事可持续发展科学的德尔的高级科学家Garvin Heath,在新闻发布中表示,“PV是能源转型的主要部分。我们必须是这些材料的良好管家,并为光伏模块开发循环经济。“

这篇文章,“硅光伏模块回收以支持循环经济的研究和开发优先级”由15人团队编写。评估在2018年2000年的1.4千兆瓦(GW)到全球PV面板的能力的爆炸性增长,2018年的512 GW。太阳能模块现在在全球范围内生产约3%的电力。

太阳能电池板负责无直接温室气体排放和低生命周期排放,并提供本地成本的电力和大量工作。“但是,”作者说:“随着大规模的全球光伏部署继续,如何在大约30年的寿命结束时处理大量光伏模块的挑战是出现的。”

到2030年,预计过时的面板总计800万公吨,将在2050年之前将10倍以超过全球电子废物的10%。

搁浅宝贵的材料

旧模块的重用或修复是研究人员审查的一个选择。他们预测,这种方法将降低太阳能模块的环境影响,同时增加了寿命的电力生产。“这些是对PV行业的循环经济战略调查,”报告说明“,虽然必须解决众多商业模式,经济和监管挑战。”

其中包括运输面板的环境成本,以维修或重复使用设施,以及制造商建立测试和修理程序以及备件库存的需求。太阳能业务的高成本与模块直接相关 - 报告称之为“系统成本的平衡” - Aso是一个问题。

无论行业如何符合老化面板的运作,他们最终必须更换。研究人员发现,在欧洲,一直是确保模块中有价值的材料在垃圾填埋场中不会丢失。从过时的面板中恢复的材料的累积潜在价值将估计到2050年的估计值为150亿美元。这些材料可用于额外的20亿新模块,总容量为630 GW。

指导模块回收的法规正在缓慢地发展,但采用似乎参差不齐。八年前,欧盟在其《废弃电气和电子设备条例》中增加了一个光伏类别,但华盛顿州是迄今为止唯一一个要求太阳能板回收的美国司法管辖区。韩国、日本、澳大利亚和印度正在努力解决这一问题,但到目前为止,回收过程并不是特别有效。

NREL报告称,“即使在欧盟,也很难在欧盟中,旨在处理PV模块的循环效能和经济学的信息,那么旨在处理光伏模块的循环效果和经济学的信息,”NREL报告称。现有的回收线擅长检索散装材料,例如铝框架,铜线和玻璃。但弥补了弥补了大部分模块潜在价值和潜在环境影响的银,铜,硅和铅。

作者说,到目前为止,已经有大量小规模的尝试从模块中分离和回收有价值的材料,并补充说,“我们注意到,对于这些方法的商业可行性存在很少或没有共识。”

在美国,太阳能工业协会(SEIA)有六家能够回收模块和逆变器的公司;其中5家将接受晶体硅面板,1家将回收其自己的薄膜面板。繁忙的回收者每月只处理大约100吨硅。报告说:“由于被送去回收的组件数量很少,美国还没有开发出专门用于c-Si光伏组件的回收线。”

某些模块被带到垃圾填埋场,而其他模块则被存储,直到更好的回收选项可用。

改进系统的建议

作者提出了一个研发议程,用于回收结晶硅的三个目标:使回收便宜而不是处置;找到一种方法来使用新模块中的回收材料;并使环保更好的选择而不是投掷旧板块并使用原始材料制作新的选项。

该报告提出了这些要点和建议:

  • 由于受到污染,从电池板中回收的冶金级硅现在价值约为每公斤2美元,但如果可以改进回收过程,使硅属于太阳能级,其价值将增加到每公斤10美元或更多。
  • 应注意少注意尝试恢复完整的硅晶片。较新的晶片比老年人更薄,使得完整的恢复困难。
  • 说服一个依赖于处女硅电源的行业来使用恢复的硅。为此,将需要完整的杂质简档,因此制造商确切地知道预期。该过程尚未开始。
  • 设计模块以便于拆卸或回收还没有流行起来,但提高对这一问题的认识,并采用“摇篮到摇篮”(Cradle-to-Cradle)认证等新兴国际标准将有所帮助。

斯科特·吉布森是《绿色建筑顾问》的特约撰稿人好房族建筑杂志。

18评论

  1. 克雷格||#1

    旧面板通常不会失败,它们并不像新的那样高效。Upcycle,在回收前重用。把它们放入社区计划而不是购买新的。

    1. 约翰·克拉克||#2

      重新制作只是延迟策略和不可持续的。此外,太阳能市场严重补贴,充当购买的抑制作用。想象一下,如果车辆在持续30年代的情况下,汽车行业将发生什么,只需常规维护。

      1. 将坎贝尔||#5

        重新展示确实是利用旧面板的好方法。以足够低的成本,几乎肯定是产生电力的面板市场。虽然这项技术多年来发生了变化,但有足够的1970年代的时代面板仍然产生力量,如果这种趋势持续,那么面板将会有很长的经济生活。

        即使当面板因破损等而失去任何经济价值,也会有一个垃圾填埋场的地方,正如干墙垃圾填埋场的一个地方,例如,按体积可能总是大于任何再生光伏板的数量。相对于其他输入进入废物流,PV面板是舍入误差。

        1. 约翰·克拉克||#11

          由于文章提到了这个问题是浪费的类型。主要是铅和镉的重金属。硅也是一个问题,因为我们不断阅读恐怖故事,了解沙子的需求以及它对环境的影响。此外,这些较老的面板使用碲化镉。这是令人讨厌的东西,你不希望它进入地下水。这就是为什么例如在飓风俯卧区使用太阳能电池板不一定是一个聪明的想法。

          1. 专家成员
            达娜·迪斯特||#12

            >“硅也是一个问题,因为我们不断阅读恐怖故事,了解沙子的需求和它对环境的影响。”

            呵呵?

            在PV和半导体中使用的硅是从挖掘的岩石中获得的,而不是在河流渠道中疏浚沙子等。

            “此外,这些旧的面板使用碲化镉。”

            呵呵?

            CDTE PV相对较新的(不到2数十年的商业部署)玻璃型面板上的薄膜,而不用于更普遍的硅类型。镉的最大来源是从特定矿石类型精炼锌的副产品 - 它已经是一个处理问题在进入光伏面板之前(其中封装,从环境中封装,几十年来。确定,您不想要只是垃圾填埋场使用的CDTE面板,但这就是环境法规的约束。第一太阳是最大的CDTE面板制造商之一(仍然是整体光伏市场的一小部分),并具有净收回的生命周期计划当该电源输出替换化石燃烧器或核果时,负CD释放到环境中。参见本分析的第3章:

            http://www.firstsolar.com/en-emea//media/first-solar/sustainability-documents/sustainability-peer-reviews/crses2015_06_first-solar-cdte-module-technology-review-final.ashx.

          2. 约翰·克拉克||#15

            @Dana,

            有趣的。我一直认为它来自沙子而不是开采。
            *耸肩*

  2. 约翰·米思罗蒂||#3

    设计这些东西的工程师、物理学家和材料科学家能设计出面板的可回收性吗?我们已经达到了小的极限。我看到一种新的金属被用在一辆昂贵的自行车上使得它很难切割。这不是什么奇特的材料,而是他们如何把它们组合在一起。我不是一个科学家或工程师,但是我们减少了废物流通过在其生命周期的上游计算它。

    我也同意我们并不总是为另一个问题交易一个问题。
    第一个R是减少,我们使用更少的面板,我们降低了浪费。石油和煤炭和核有浪费。但是,我们可以向前询问问题,一旦失败,将如何打破这个。

  3. 大卫B.||#4

    像电动汽车一样绿色。哈哈典型的绿色新政场景。仙尘和独角兽在彩虹的尽头跳舞。

    什么?我们必须用花电器做点什么。和无用的旧太阳能电池板。我们不知道。

    好家伙。令人震惊只是继续来。

    1. 专家成员
      彼得恩格尔||#6

      或者,我们做或确实知道。我们正在寻找方法来解决30年前的问题,这是一个大问题。这就是文章的意思。它被称为规划。该过程使用科学。

      1. 约翰·米思罗蒂||#7

        完全同意,你必须提出这个问题。当(您选择)煤炭,石油,核等时,我们没有这样做。汽车是30-40岁的大众市场产品,我们通过了污染管制。曼哈顿的收费站100年前,不清楚哪种电机普遍存在。想象一下,当我们投资的电池技术将在我们投资于冰的水平时,我们投资于今天。

  4. 专家成员
    里克埃文斯||#8

    “丢弃的太阳能电池板可以在中世纪全球增加高达8000万吨的浪费”

    嗯,每年的美国单独燃烧煤炭量的7-8倍,发电*。

    但是,是的,让我们打电话给PV“彩虹和独角兽”并坚持肮脏的状态。:-)

    提前思考这30年,让我希望我们能解决这个问题。它还表明超级绝缘和气密性应在光伏前来。

    *来源:https://www.statista.com/statistics/184333/coal-energy-consumption-in-the-us/

    1. 约翰·米思罗蒂||#9

      在运气或事故中确实没有太多,这不是如何进步。
      在奥巴马管理局的早期,DOE通过推动研究来瞄准太阳能电池板的成本。他们没有达到目标,但他们接近了。我明白David B来自哪里,但我们以前从未问过这些问题,或者我们我们做过我们没有多么做。是光伏导致新的问题,而不是使用PV加剧存在的问题。无论如何。

  5. Lance Peters.||#10

    该行业已投入其时间研究如何降低太阳能电池板的成本,而不是如何使它们更可回收。太阳能的问题是它的成本太多了。现在它是便宜的,在干净的力量中有一个问题 - 他们将在垃圾填埋场中。

    或者他们会吗?如果他们仍然发电,我无法看到亩的PV面板被丢弃。我所能看到的是使用再生面板的人们巨大的运动,而不是与再生绝缘层或任何其他可重复使用的建筑产品不同。DIYERS和低收入社区项目与聪明的人有所作为,拥有比金钱更多的时间,并且肯定是旧面板,甚至可以用死电池等固定与死电池组(取代少数损坏的细胞)恢复包)。

    仍然产生50%的新功率水平的面板肯定会对某人的资金更值得更多。在新的太阳能设备中处理的公司可能会收获很多这些旧面板以获得适度的利润。

    1. Lance Peters.||#16

      这些文章链接到本页底部:

      //m.etiketa4.com/article/solar-panels-may-last-longer-than-you-think.

      ...建议我们在太阳能电池板表现的退化涉及的情况下,我们不会有很多时间担心了很长时间。根据这些研究,现代面板最糟糕的情况小于1%/年,而最佳案例仅为0.2%/年。平均到大约0.6%.Year,一个50岁的小组仍将生产其额定功率的70%。

      PV需要多么便宜,以便在撕毁现有的安装时使业务案例仍然在70%上运行并用新面板替换它?我相信答案会根据每种情况而有所不同,但我打赌号码是非常低的。这是50年后。

      没有讨论的另一件事是性能衰减是线性的吗?如果最大的损失是在服务的第一年和性能衰减的速度随着时间的推移时,我们可以看到多数十年的有用生活的面板,而不是这些最坏情况研究估算。

      当然,如果空间是一个限制因素,并且符合新要求的唯一方法是切换到更新的更高效(电力密度)面板,那么就不会有很多选择。

  6. 炉排||#13.

    “PV是能源转型的主要部分。我们必须是这些材料的良好管家,并为光伏模块开发循环经济。“

    对比:
    不,我们不需要这么做。到2050年,8000万公吨的城市固体废物只是沧海一粟。我们目前每年生产20亿公吨城市垃圾,假设没有增长,到2050年将达到600亿公吨。

    在经济上可行的情况下,我们可能会选择实施一些回收,但太阳能电池板的可持续性案例绝不依赖于回收,我们从太阳能电池板中获得的环境收益,比我们将使用过的太阳能电池板倾倒在最近的河流中所遭受的环境损害要高几个数量级;任何我们引入的要求回收利用的重大障碍现在都是有害的。

    1. Tyler Keniston.||#14

      “如果我们所有人都在最近的河流中倾倒使用过的太阳能电池板”

      是的,你走得太远了。没有建立你的案子。

      在生产方面,我们也有采矿问题来竞争,这可能比废物流问题更重要。

      当然,我们不需要“太阳能”列表,并列出了“针对太阳能”的名单,好像它是一个简单的YEA或NAY命题。我们将允许自己识别这些解决方案对其他问题(AGW)产生的问题的唯一方法是承认人类/环境系统耦合的复杂性和细微差。

      1. 炉排||#17

        我遗漏了关于“,在你那里的时候在海狸大坝中搬出一部分”因为我认为这是过度的,但我认为这可能是真实的。我们做了各种各样的恐怖狗屎,特别是包括“继续使用煤炭力量”。

        每年的企业总数约为300k吨二氧化碳排放量,日益日益销售亿万瓦特铭牌的销售量。20%占空比的那些细胞产生了2亿瓦特的力量,或一年〜20亿千瓦时。燃烧煤大约1公斤/千瓦时;因此,这些面板SUNPOWER每年通过取代煤可以节省约2米吨二氧化碳,并将继续为> 30年(> 60米吨的排放减排,基于今年的生产)。这是替代方案的200个改进。这意味着每一台400瓦的面板,超过30年的占空比,从被烧毁的数百吨覆盖物中节省了20吨煤炭,从被倾倒到河流中,节省了100克放射性铀和钍以结束结束烟囱的生物圈,拯救*经济相关*呼吸疾病的数量。

        即使在我们最珍贵的景观中(优山美地有人知道吗?),400W的面板仍然在退化(“慢慢变成砾石”),其成本无法与之相比,与积极的效果相比,它完全可以忽略不计。我们要做的是把它扔进垃圾填埋场,这样就没人会割到脚趾了,然后就收工了。

        这不是一个需要解决的问题,如果它增加了购买新的太阳能电池板的最小星号,如果它增加了整体成本的0.1%,则不值得从环境视角下。

        当我们(目前的10亿千瓦)国家电网拥有20亿千瓦的太阳能光伏代替0.04亿千瓦的时,煤炭和天然气和石油和贫困已被淘汰时,可能会忽略不计,我们可以专注于高阶需要,如“垃圾填埋场流域痕量铜/锡泄漏”,但我们还没有那里,我们不会很久。

        1. Tyler Keniston.||#18

          烧伤,
          我理解你拥有最好的意图,以及一些齐全的双曲幽默。
          将一个布朗尼放入海狸小屋听起来无害,而粉碎流入溪流和河流的毒性金属并没有。
          如果试图“回收”或至少“管理”太阳能/风能等方面的废物问题阻碍了我们进行必要的创新,那么我想我基本上同意你的观点。

          我不同意这一切必然需要如此。我不同意废物(和相关的挖掘问题)完全且甚至没有一个微小的环境问题。(我也不同意您对各个单位的无利果单位的评估,如Eroi,网格电力信赖问题与VRE,需要存储等,但它为解析为时已晚)。

          在通往低碳排放未来的道路上,我们不能容纳其他环境问题的观点,如果不是天真甚至是贪婪的话,似乎是悲观的。我可以看到,如果完全不加检查,它很容易变成“伤害脸的割鼻子”。

          我的论点会让我们需要内化外部性,此时我们可能会发现它不仅可以安装更多的太阳能,而且还可以找到它,而是再循环它。或者,如果真的没有问题,就像你声称一样,我们可能不会。

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