國(guó)際合作
【光伏回收】美國(guó)廢棄光伏組件回收現(xiàn)狀及趨勢(shì)介紹
在美國(guó)聯(lián)邦政府層面，暫無(wú)專門的法律規(guī)范組件回收，與退役光伏系統(tǒng)回收相關(guān)的法律為1976年頒布的《資源保護(hù)和回收法案》（Resource Conservation and Recovery Act），法案對(duì)于廢棄光伏組件的生產(chǎn)、處理、儲(chǔ)存、回收及處置提出嚴(yán)格要求。下面為大家詳細(xì)介紹美國(guó)光伏組件回收的現(xiàn)狀和發(fā)展。
一、相關(guān)法規(guī)和計(jì)劃
在美國(guó)，退役光伏系統(tǒng)中可回收及可再生利用材料潛在的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境價(jià)值，使得市場(chǎng)監(jiān)管力度、商業(yè)利潤(rùn)以及可持續(xù)光伏回收的關(guān)注度有所提高。
為了激勵(lì)工業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能管理廢舊光伏的預(yù)期增長(zhǎng)，美國(guó)各州針對(duì)光伏廢棄物的法規(guī)有所增加。華盛頓州是第一個(gè)對(duì)光伏制造商的回收要求進(jìn)行監(jiān)管的州，而州內(nèi)光伏系統(tǒng)的所有者無(wú)需承擔(dān)額外費(fèi)用。從2021年開(kāi)始，加利福尼亞州實(shí)施了將退役光伏組件歸類為一般廢物的法規(guī)，以降低監(jiān)管和廢物處理的成本，從而激勵(lì)國(guó)內(nèi)光伏回收行業(yè)發(fā)展。伊利諾伊州、夏威夷州、亞利桑那州、北卡羅來(lái)納州和新澤西州正在積極考慮光伏廢棄物管理的政策機(jī)制。與加利福尼亞州類似，北卡羅來(lái)納州環(huán)境質(zhì)量部（Department of Environmental Quality）建議制定規(guī)則，將EOL光伏組件定義為一般廢物。此外，明尼蘇達(dá)州和伊利諾伊州也都在協(xié)助相關(guān)利益團(tuán)體評(píng)估太陽(yáng)能電池板回收政策。
目前監(jiān)管發(fā)展還處在州一級(jí)，沒(méi)有專門針對(duì)光伏廢棄物管理的美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)。雖然光伏廢棄物受《資源保護(hù)和回收法案》（Resource Conservation and Recovery Act）監(jiān)管，但該法案不包含任何針對(duì)光伏廢棄物的具體監(jiān)管要求。
二、光伏廢棄組件處理
美國(guó)晶硅和薄膜光伏組件回收商處理的規(guī)模不同，回收處理經(jīng)驗(yàn)也有所差異。First Solar是世界上最大的光伏回收商，其薄膜CdTe光伏組件在美國(guó)的回收能力為150公噸/天。First Solar使用高價(jià)值回收工藝，從退役CdTe光伏組件中回收90%的散裝（例如玻璃）和特種材料（例如CdTe半導(dǎo)體層）。美國(guó)還見(jiàn)證了c-Si光伏系統(tǒng)回收公司的數(shù)量在不斷增加?？沙掷m(xù)化光伏廢棄物管理帶來(lái)的潛在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境收益促使研發(fā)資金投入，從而使得從事晶硅光伏回收的初創(chuàng)公司加速擴(kuò)大規(guī)模。
太陽(yáng)能行業(yè)協(xié)會(huì)實(shí)施了一項(xiàng)計(jì)劃，該計(jì)劃旨在匯總注冊(cè)供應(yīng)商的回收服務(wù)，并為太陽(yáng)能行業(yè)協(xié)會(huì)成員中的光伏制造商提供低成本的回收服務(wù)。光伏回收潛在的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)，激勵(lì)了在非光伏產(chǎn)品回收（如電子廢物，玻璃）方面具有經(jīng)驗(yàn)的工業(yè)企業(yè)將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到光伏廢棄物管理。
三、展望
預(yù)計(jì)到2050年，美國(guó)的光伏廢棄量將達(dá)到550萬(wàn)至1000萬(wàn)噸。除了文獻(xiàn)估計(jì)之外，美國(guó)目前還未建立用于光伏廢棄量預(yù)測(cè)的高質(zhì)量開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)。這些光伏安裝地理分布的數(shù)據(jù)可以幫助回收商擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模以及優(yōu)化布局，從而降低運(yùn)輸成本。
盡管監(jiān)管和商業(yè)方面取得了進(jìn)展，但最近的一項(xiàng)研究表明，現(xiàn)有晶硅光伏回收技術(shù)的局限性、回收的高成本以及有限的回收能力是美國(guó)以可持續(xù)方式管理光伏廢棄物的主要障礙。與碲化鎘光伏回收不同，美國(guó)目前沒(méi)有晶硅光伏回收商具備從退役c-Si光伏組件中回收散裝和特種材料的工藝。由于不回收特種材料，光伏回收商放棄了利用回收和轉(zhuǎn)售貴重材料（例如Ag）獲得最大收入的機(jī)會(huì)，同時(shí)該做法也防止了鉛等材料對(duì)下游環(huán)境造成潛在危害。此外，考慮到未來(lái)5年光伏廢棄量的規(guī)模較小，小型硅光伏回收商的規(guī)?？赡軙?huì)延遲擴(kuò)張。為了規(guī)范組件分類的相關(guān)協(xié)議，需要更高的監(jiān)管透明度。根據(jù)現(xiàn)有的光伏組件毒性鑒別測(cè)試（例如：毒性特征浸出方案 toxicity characteristic leaching protocol）的結(jié)果，從退役光伏組件中獲取樣品的切割方法不同，結(jié)果也有所區(qū)別。毒性測(cè)試的結(jié)果決定了退役光伏組件是否被歸類為危險(xiǎn)廢物。其次，考慮到危險(xiǎn)廢物的下游運(yùn)輸成本和填埋傾倒費(fèi)高于非危險(xiǎn)廢物，一旦廢棄光伏組件被確認(rèn)為危險(xiǎn)廢物，c-Si光伏回收的下游處理成本也將受到影響。
為了獲得退役光伏組件通用且具有代表性的毒性特征浸出方案結(jié)果，ASTM E44委員會(huì)已經(jīng)研發(fā)一種用于光伏組件樣品制備的方案。同時(shí)也需要額外的研發(fā)工作來(lái)確定降低硅組件回收成本的技術(shù)方案。目前的估計(jì)顯示，晶硅組件回收的凈成本（在考慮回收材料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值后）為每塊組件25至30美元，這明顯高于美國(guó)填埋組件的成本。填埋退役光伏組件放棄了回收再利用貴重金屬（例如：銀）及能源密集型材料（例如：太陽(yáng)能級(jí)硅）的機(jī)會(huì)。美國(guó)能源部制定了光伏報(bào)廢行動(dòng)計(jì)劃，到2030年回收成本目標(biāo)為150美元/噸（3美元/組件）。
此外，美國(guó)目前還缺乏關(guān)于光伏組件回收前存儲(chǔ)時(shí)間、光伏組件的設(shè)計(jì)和材料成分以及光伏組件達(dá)到退役的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素（例如：由于運(yùn)輸和安裝過(guò)程中的損壞或制造缺陷而導(dǎo)致的早期退役）等公開(kāi)數(shù)據(jù)。這些項(xiàng)目中的每一項(xiàng)都將影響回收量以及回收技術(shù)的選擇。比如說(shuō)，如果通過(guò)維修（例如：更換損壞的接線盒）可以解決組件中的問(wèn)題，那么組件就可以繼續(xù)使用，但修復(fù)后組件的安裝使用還需要新的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
回收技術(shù)的選擇需要考慮光伏組件中存在的危險(xiǎn)及貴重元素，如氟和銀。當(dāng)使用高溫光伏回收工藝時(shí)，氟化背板的存在可能需要額外的處理設(shè)備，比如需要洗滌器來(lái)管理氟的排放。光伏組件中銀含量的下降將使得組件回收商回收和轉(zhuǎn)售銀的收入有所降低。但是對(duì)于那些較少依賴回收銀元素而收益的回收商卻是有利的。此外，光伏組件設(shè)計(jì)的最新進(jìn)展也許可以促進(jìn)高效回收，但組件的長(zhǎng)期耐用性仍需評(píng)估。比如說(shuō)無(wú)層壓設(shè)計(jì)，EVA封裝膠膜被邊緣密封劑取代，這種設(shè)計(jì)可以促進(jìn)回收利用，同時(shí)無(wú)需繁重的熱化學(xué)或機(jī)械過(guò)程來(lái)消除封裝劑。有關(guān)光伏組件材料和設(shè)計(jì)成分的公開(kāi)數(shù)據(jù)將幫助光伏回收商更好地適應(yīng)和定制回收技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)廢棄光伏組件的高效回收。
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