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青海电力破解太阳能电池板资源化回收难题

来源:中国能源网 时间:2020-04-13 18:18:33浏览量:0

  中国能源网丨 近日,在西安交通大学电气学院高压试验大厅里,宋佰鹏老师和学生们在为受邀前来的国内光伏行业专家进行太阳能电池板回收演示实验,太阳能电池板破碎实验平台采用程序化控制,随着一次次脉冲放电,太阳能电池板玻璃、硅片、背板等组分逐渐分离,实现太阳能电池板各组分的解离和回收。

  “新型破碎技术为我国太阳能电池板资源化回收提供了全新思路。”专家们高度评价。新型破碎技术研发成功,源自国网青海电科院和西安交通大学共同承担的科技项目《基于液电效应的太阳能电池板资源化回收利用技术研究》。项目负责人、国网青海电科院副院长康钧介绍:“项目成功研发了基于液电效应的太阳能电池板资源化回收装置,提出了新型环保的电池板资源化回收工艺,具有完全自主产权。这标志着我国在废弃太阳能电池规模化、低能耗、低成本资源化处理和回收利用技术研究领域取得重大突破,对促进我国新能源发电产业健康可持续发展具有重要的社会、民生和经济效益,项目整体研究达国际先进水平。”

  太阳能电池板老化退役、

  回收利用难

  我国新增和累计光伏发电装机容量均为全球第一,近年来,青海已成为世界上光伏电站大规模并网最集中的地区。光伏发电在快速发展的同时,面临太阳能电池板老化退役、回收利用的难题,将产生大量的固体垃圾。

  国网青海电力着眼于电力能源行业前瞻技术,布局太阳能电池板退役回收处理研究。2018年初,由国网青海电科院与西安交通大学联合组建科技研发能力强、技术能力硬的攻坚团队,致力于新型、环保、高效、节能的太阳能电池板资源化回收利用技术,在资源化回收技术、处理装备和标准建设等方面取得了显著成效。

  项目组前期调研发现,目前我国废旧太阳能电池板拆解工艺较为原始,落后的回收方式易产生废液、废气,无法有效分离有价值的组分,在耗费大量能源的同时,存在较高的环境风险,对拆解地生态系统及居民健康造成严重威胁。据介绍,光伏组件的绝大部分可用作循环再造材料,具有可观的回收价值,亟需环保、高效的光伏组件处理技术和装备。

  取得太阳能电池板

  回收技术研究新突破

  据了解,液电效应的原理是高压电脉冲把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到中间储能装置中储存起来,然后将能量进行压缩与转换,通过脉冲形成系统在极短时间内以极高的功率密度向负载释放能量形成冲击波。

  实践证明,基于液电效应的太阳能电池板拆解方式是一种新型、有广阔前景的环境友好型太阳能电池板资源化回收方式。该项目针对退役太阳能电池板资源化处理回收难题,从破碎机理出发,突破传统电池板拆解工艺束缚,研发出基于液电效应的太阳能电池板资源化回收装置,形成新型环保的电池板资源化回收工艺。

  西安交通大学老师宋佰鹏介绍,太阳能电池板由玻璃、硅片、EVA膜、金属汇流条和背板等组成,不同组分的力学和电学性能差异大,这给资源化回收带来了很大的技术难度。“项目执行期间,我们尝试了多种脉冲电源激励下水中放电,进行了大量实验探究和技术验证工作,走访青海、新疆、江苏光伏生产厂家和中国工程物理研究院、中国地质大学、中科院电工所等科研单位,经过了近两年的技术攻关和系统研究,开展了上万次的脉冲放电实验,终于获得了优化的电源参数。”

  该项技术具有两大优势,一是液电效应回收太阳能电池板的关键解离过程发生在自来水中,回收过程中既不采用化学试剂,也不会产生废水、废液,同时还避免了粉尘污染,达到回收处理过程无害化,环保效益明显;二是实现不同组分的有效分离和富集,可实现玻璃、金属、硅粉等不同组分的选择性解离和回收,相比传统的机械拆分,具有更少的材料浪费和更好的破碎效果。

  综合比较,项目具有环境污染小、能耗低、经济收益高等优点,回收工艺具有广阔的应用空间,可为我国废弃太阳能电池板环保回收提供新的解决思路,有利于促进我国太阳能电池板资源化回收利用。

  需建设示范性工业化生产线

  推进新型回收技术规模化应用

  青海太阳能资源丰富,柴达木盆地年日照时数在3100-3600小时之间,年总辐射量可达7000-8000兆焦耳/平方米。预计到2020年,青海省新能源装机总规模将突破2000万千瓦。太阳能电池板的使用寿命为20-30年,据国际可再生能源署的预测,到2050年我国废弃电池板将达2000万吨。解决太阳能电池板退役后的资源化回收利用问题,是完善光伏一条龙产业链的重要步骤,基于液电效应的太阳能电池板回收利用技术将在我国太阳能电池板大规模退役后的资源化回收利用方面发挥重要作用,具有非常广阔的市场应用前景。

  据了解,2019年,国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”专项已将光伏组件回收处理成套技术和装备列入指南,旨在研究低成本绿色拆解技术,实现主要高价值组成材料的可再利用。康钧表示,为进一步优化升级回收工艺,验证大规模工业推广应用的可行性,应建设具有一定规模的示范性工业化生产线,制定基于液电效应的太阳能电池板回收的标准化流程,提高高价值材料的回收效率和产率,解决实际工业生产可能出现的诸多技术和管理难题,为大面积市场推广应用奠定基础。

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