工人正在拆解报废的汽车动力电池。 视觉中国供图

近年来,我国新能源产业走在全球前列。然而,业界普遍担忧,随着绿色能源装备——风机叶片、光伏组件和动力电池逐步进入退役阶段,大量新能源固体废弃物将集中产生。

在近日召开的第802次香山科学会议上,一组数据引起了记者的注意:预计至2030年前后,全国风电退役体量超300万吨,光伏组件超500万吨。

中国工程院院士邢锋说,当前风电叶片、光伏组件和动力电池的回收率均远低于预期。若处理不当,“绿色动能”有可能变成“绿色负担”,不仅会加剧环境风险,还将造成战略资源浪费。如何系统、安全地应对新能源装备“退役潮”,将其转化为国家未来的战略资产,成为全行业亟待携手破解的难题。

风机叶片回收:

推行“为回收而设计”理念

国家能源局数据显示,截至今年2月底,我国风电装机容量达6.5亿千瓦。这些风电设备退役后,将产生大量固体废物。其中,由于材料特性与巨大体量,风机叶片成为风电设备回收产业链上最难处理的环节。目前,主流风机叶片多采用玻璃纤维、碳纤维与热固性树脂制成的复合材料。这种材料坚韧耐用、适配户外复杂环境。但其在保障叶片长期服役的同时,也给叶片退役后的处置工作带来了不小的挑战。

破解这一痛点的探索已逐步展开。暨南大学力学与建筑工程学院教授付兵从退役叶片的“固废共性”出发,提出处置工作需保障“上游‘收得回’、中游‘处置佳’、下游‘消纳畅’”的全链条贯通,同时结合退役叶片的特性,明确其高值化再生利用的“边界条件”。近年来,其团队以“零废弃”为目标,通过机械法将退役叶片全组分加工为粗纤维、细纤维及粉体,针对性制定了各组分的高值化利用方案。

中国工程院院士陈勇呼吁,下一步可依托互联网、大数据、人工智能与区块链技术,搭建行业公共测试基础设施与数据共享平台,通过智能监测精准预判风电设备固废产生量,优化回收路径与物质流管理,实现全链条数据溯源,进而构建退役风机固废的全流程智能化管控体系。

在邢锋看来,解决风机叶片退役难题,不仅要加速存量叶片高值回收技术攻关,更要推行“为回收而设计”的理念,实现材料选择、结构设计与再制造能力的协同发展。

光伏组件回收:

打通“流转堵点”

据中国光伏行业协会预计,2025年,我国将开始产生大批量退役光伏组件;2030年后,光伏组件废弃量将迎来高峰期,产生约140万吨的废弃光伏组件。

光伏组件中的高纯硅与银,对新型储能及半导体产业具有重要支撑作用,但要实现有效回收利用并非易事,其难点主要在于成本控制与回收体系的搭建——尤其是位于偏远山区、田间地头的分布式光伏电站,退役组件的收集运输成本居高不下,成为光伏固废回收的主要瓶颈。浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室副研究员汪雷与一道新能源科技股份有限公司首席技术官宋登元在会上算了一笔经济账:偏远山区退役组件的物流成本可达每瓦两分钱及以上,残值提炼收益难以覆盖运输费用。

市场的非理性预期,也给光伏固废回收带来了额外挑战。多位与会专家提到,受光伏提银高收益的驱动,部分光伏能源企业在银价波动期囤积废旧组件而不处理,既阻碍供应链流通,也易因露天堆放导致重金属渗透、土壤污染等问题。

为了破解市场壁垒,中国电力建设企业协会储能建设分会会长王仲颖在会上分享了可行方案:搭建光伏与风电设备废旧资源专项撮合交易平台,定向对接合规处置企业,通过数字化溯源实现固废规范流转,保障正规企业原料供给。

在机制层面,不少与会专家呼吁加快落实生产者责任延伸制度。比如,对入市的光伏产品,预先计提环境处理资金,利用前端积累的基金池,定向支持后端合规处置企业,通过市场化手段,遏制不合规产业链的蔓延,推动光伏固废回收走上规范化、可持续发展之路。

值得关注的是,与会专家强调光伏固废处置不能“一刀切”,需因地制宜开展环境评估。例如,强行拆除沙漠腹地仍具备残余发电能力的退役组件可能破坏沙生植被,可在原地保留这些组件的基础上,利用其仍能发出的微薄电力抽水,助力当地微生态恢复,实现变废为宝。

动力电池回收:

兼顾绿色与安全

随着我国新能源汽车数量增加,退役动力电池回收成为一大难题。与风机叶片、光伏组件相比,动力电池回收难度更大——既要破解电池内部复杂微观状态结构难题,又要应对市场供需波动,若电解液泄漏,还面临较高生态风险。

针对核心难题,我国科研团队已实现关键技术突破。中国科学院广州能源研究所副所长袁浩然摒弃传统破坏性提取方式,转向定向解构与材料直接修复,资源回收率显著提升且药剂用量减少近半;配以单原子吸附催化装置,可将回收时产生的氟化物、卤素废气稳定控制在国标以内,守住生态安全底线。

暨南大学物理与光电工程学院院长、教授关柏鸥团队则提出了一项前瞻性方案:在电池封装阶段植入微米级光纤传感网络,长期无损监测电池形变与温度升高情况,搭配全生命周期电子档案。这将为电池退役评估与高效回收提供精准支撑,从源头提升回收效率与安全性。

与会专家认为,所有固废资源化利用技术,都应接受严谨的全生命周期安全评估。要加强贯通“评估—解离—强化—重构”全链条的处置技术攻关,避免片面追求末端拆解效率或高耗能萃取强度,防止由此引发高于原生矿产开采的碳排放与更严重的次生水土污染。此外,伴随我国新能源设备大规模出海,需前瞻布局构建“逆向全球供应链”与标准输出体系,打造涵盖“海外回收+原位处理+跨境转运+国内精深加工”的逆向大循环,将环保责任与循环机制延伸至全球,助力全球新能源产业绿色可持续发展。