太陽電池モジュール：「集まる」廃止、リサイクルができない
廃棄される太陽光発電モジュールの数は、数年で膨大になるでしょう。
■記者 秦志伟
太陽光発電は世界のほとんどの国や地域で最も安価な電源になっています。新世代の電力システムの作成には高い割合の再生可能エネルギーが必要です。今後3〜4年で、中国には約5,000万キロワットの新しいエネルギーが生まれます。...これらの声はすべて、最近開催された国際太陽光発電及びスマートエネルギー（上海）展示会議からのものです。
科学技術の進歩、特に太陽電池効率の継続的な改善とモジュール技術の絶え間ない革新により、中国は太陽光発電設備の世界的リーダーを維持することができました。 2019年の時点で、中国の累積設置済み太陽光発電容量は2億430万キロワットに達し、4年連続で世界第1位になりました。
しかし、市場での標準的な25年の寿命予測によれば、廃棄される太陽光発電モジュールの数は数年で非常に多くなります。これらの材料が廃棄せずに直接廃棄され、固形廃棄物が形成されると、土壌と周囲の環境に悪影響を及ぼします。南部理工大学の材料工学部の准教授である祝兵氏は、中国科学ニュースに語った。
済南大学の新エネルギー技術研究所の学部長である麦耀华氏の見解では、これらの廃棄物太陽光発電モジュールはリサイクルする必要があります。しかし、現在、中国には関連する成熟したリサイクル技術と機器がなく、明確な太陽電池モジュールのリサイクル方針が公布されていません。
リサイクルが唯一の方法です
太陽光発電はクリーンで再生可能なエネルギー源として「グリーン」のラベルが付けられています。これは、エネルギーを節約し、排出を削減するだけでなく、環境汚染も防ぎます。しかし、持続可能性の観点から見ると、太陽光発電は潜在的な汚染リスクも隠ぺいしています。
使用済みの太陽電池モジュールを例にとると、設計寿命に達したモジュールや、損傷や経年変化により早期に終了したモジュールが含まれます。
多くの太陽光発電モジュールの中で、結晶シリコンモジュールは、90％の市場シェアを持つ太陽光発電業界の主流になっています。中国科学ニュースへのインタビューで麦耀华氏は結晶シリコンコンポーネントに含まれる鉛やスズなどの金属には土壌や水質汚染を引き起こす可能性のある高い浸出毒性があることを紹介しました。薄膜太陽電池、特にテルル化カドミウム薄膜電池では、カドミウムや銅などの重金属が多く含まれています。
現在、中国のほとんどの廃棄物太陽電池モジュールはリサイクルされておらず、通常、直接または破壊された後に埋め立てられています。太陽電池モジュールのリサイクルの一般的な方法には、機械的な解体と高温熱処理が含まれます。麦耀华氏は、これら2つの方法のコストは比較的高く、エネルギー消費量も多く、廃ガスや廃液の処理にも問題があると述べています。
研究によると、廃太陽電池モジュールのほとんどの材料はリサイクル可能であり、それらに含まれる銀、アルミニウム、スズ及びその他の金属の含有量は少ないですが、リサイクル価値は高いです。オーストラリアのマッコーリー大学は、800,000トンの太陽光発電廃棄物に含まれる材料の経済的価値は約12.5億米ドルであると計算しています。
しかし、「本当の問題は、リサイクルのコストが高すぎるということ」を麦耀华氏はリサイクルプロセスは別として、分解と輸送のコストも高いと分析しました。シリコン材料のコストが継続的に低下しているため、廃棄物のリサイクルのみで得られる経済的メリットは乏しく、すべての関係者のモチベーションは不十分です。
先進国と比較して、中国の太陽光発電産業は遅れて始まった。過去10年間、「西部州の非電気村のための電気プログラム」や「黄金の太陽」などの一連の政策は中国の太陽光発電産業の発展を促進してきました。 2019年だけでも、中国の設置済み太陽光発電容量は30.1百万キロワットに達しました。
現在、1990年代に設置されたソーラーパネルは陳腐化の時代を迎えています。一部の調査では、2020年の終わりまでに、太陽光発電モジュールの中国の累積廃棄物は200万キロワットを超えると予測されています。この後、スクラップ太陽光発電モジュールの数は大幅に増加します。
実現可能な技術ルートが必要
以前に太陽光発電を開発した国はモジュールのリサイクルの問題にすでに気づいています。 2012年には、「EUにおける廃電気電子製品の管理に関する規制」が主導権を握り、太陽光発電モジュールを管理範囲に含め、国内に廃太陽光発電モジュールを扱う特別機関を設立しました。 2018年、フランスはヨーロッパで最初の太陽電池パネルリサイクル工場を設立しました。これにより、95％のモジュールリサイクル率を達成できます。
中国では太陽光発電モジュールのリサイクルは注目されていません。おそらく、廃棄の最初の波が出るまでにはまだ時間があるためでしょう。
既存のリサイクル方法の観点から見ると、太陽電池モジュールが廃止された後、それらは一般に5つの処理ステップを経ます。1つはモジュールを分解して処理組織に輸送すること、もう1つはバックプレーンとワイヤーを分解して取り除くことです。コンポーネントが破損し、最も外側の強化ガラスが取り除かれます。4番目は熱分解を実行するため、5番目はコンポーネント内の最も貴重な金属及びシリコン材料を取り出すためです。
ただし、上記の5つのリンクは簡単なように見えますが、正常に完了するには信頼できる拡張可能な技術ルートを企業が敢えて見つけなければなりません。専門家によると、業界のサイクルはまだ到来しておらず、市場はまだ小さいものの、技術準備は今から開始する必要があります。
分析によると、2010年以降、中国の太陽光発電業界は2つの急成長を遂げました。それは2012年から2013年に最初に登場しました。ヨーロッパとアメリカでの「二重逆」に対処するために、国は太陽光発電産業をサポートするためにいくつかの政策を相次いで導入しています。その後、新たに設置された太陽光発電容量は約10倍に増加し、90％以上が地上発電所でした。 2番目の発生は2016年から2017年まででした。太陽光発電モジュールの価格の下落とサポートの増加により、分散型太陽光発電が急速に発展し、年間の設置容量は前年比3.7倍に増加しました。
実際、馬に焦点を合わせると、馬が「集まり」、引退する可能性があります。
何祝兵氏は重要な半導体材料は「リエンジニアリングされた」と見なすことができると記者に分析しました。コストに応じて、他の材料は異なるリサイクル技術ルートを取ることができます。
「ゆりかごから墓場」までの全過程を監督する
技術的には太陽電池パネルとその毒性をモデルで追跡できるようにデータベースを確立できますか？麦耀华氏と何祝兵氏の両方はこの方法が実行可能であると信じています。
麦耀华氏の見解では多くの太陽光発電会社の管理はすでにかなり進んでいることを考えると、それらのほとんどは製造実行システムまたは資材需要計画システムを確立しており、各バッチまたは各太陽光発電モジュールの材料とプロセスの追跡可能性と追跡の大部分はなく、技術的な障害であると言います。 「問題は政府またはサードパーティ組織が主導するデータベース管理組織とメカニズムを確立し、その正常な運用を確保することにあります。」
現在、太陽光発電分野の製造会社や科学研究機関は太陽光発電モジュールの変換効率の向上、コスト削減、信頼性の保証に重点を置いており、廃棄物太陽光発電モジュールの汚染を減らし、リサイクルを促進するために行われる作業は少なくなっています。
科学的研究の面では、中国は廃棄物太陽光発電モジュールのリサイクル技術に関する研究を科学的研究プロジェクトの形で行っていますが、基本的に政策や基準は空白です。
「リサイクルの問題は政府機関の監督と管理の下で、部品メーカーとサードパーティの専門のリサイクル業者によって完了する必要があります。」麦耀华氏が中国科学ニュースを分析し、政府機関が関連するポリシー、規制、基準を発行し、ポリシーと標準の実装、モジュールの製造業者と輸入業者はモジュールが販売されたときに顧客としてサードパーティの専門組織に運営費を提供し、サードパーティの専門組織は廃止された太陽光発電モジュールの分解、輸送、リサイクル、再利用を行い、政府機関の部品リサイクルの標準要件を満たしていることを確認します。「このアプローチにより、専門家は専門的な作業を行うことができ、コストを最小限に抑えることができます。コンポーネントのリサイクルがコンポーネントメーカーの稼働条件の影響を受けないようにすることが重要です。」
新たに改訂された「固形廃棄物による環境汚染の防止と管理に関する中華人民共和国の法律」は今年9月1日に発効します。この法律は電気・電子製品、鉛蓄電池、自動車用パワーバッテリーなどの製品に対する生産者責任の拡張システムの確立を明確に提案しています。
さらに、上海環境法の弁護士张秀秀氏は中国科学ニュースに「廃電気電子製品の処分カタログ（2014年版）」はまだ太陽光発電モジュールのスクラップが含まれておらず、必須のリサイクルと管理対策のための製品と梱包材のリストはまだ発行されていないことは注目に値します。学界は提唱し、訴えます。
「重点は監督にある」張秀秀氏は、国家発展改革委員会と環境環境省は太陽光発電プロジェクトのサイクル情報通知メカニズムを確立し、使用済み太陽光発電の最終処理の監督を強化し、生産者の資源利用の財務効率を高めるための措置を講じるべきであると述べた。インセンティブや税制上の優遇措置などにより、企業の生産者が設計を最適化し、環境汚染防止の責任を積極的に果たし、太陽光発電のクリーンエネルギーとしての持続可能な開発を実現することができます。
中国科学ニュース（2020-08-12 3rd Edition Energy and Chemical Industry）