文/宋瑞文(加州能源特約撰述)
每當新聞出現被棄置的太陽能板,總有民眾感到疑慮,「能處理這麼多嗎?」「20年後誰負責處理回收?」;在日本,在太陽能補助制度推高太陽能裝置容量後,隨之而來的便是大量的廢棄太陽能板,有鑒於此,日本政府正在研議,賦予太陽能板回收義務。
廢棄太陽能板的概況
據經濟產業省估計,日本太陽能板的廢棄數量,將自2035年開始顯著增加,最多一年會有50萬噸。假設這樣的年增量全部掩埋處理,大概是2021年度廢棄物最終處分量(廢棄物經過處理之後必須掩埋的量)895萬噸的5%。
*圖說:廢棄太陽能板年增量預估。(來源:經產省)
和汽車,或冷氣電視冰箱洗衣機等四大類家電不同,目前日本的太陽能板沒有專門的回收法規,而是比照一般事業廢棄物處理。
冷氣電視冰箱洗衣機等四大類家電,年回收處理量是57萬噸(2023年度);汽車是46萬噸(2022年度)。未來廢棄太陽能板的年增量(50萬噸),差不多也是這個程度。如果不做好回收的話,需要掩埋的最終處分量將會大幅增加。
截至2024年度為止,在日本,回收太陽能板的設施有67座,一年的廢棄太陽能板處理能力為11萬噸,回收處理的設施慢慢地在增加中。從地方的觀點看,各地的處理能力落差很大,例如北海道是0(噸),但同樣在北海道,過去一年太陽能板新增數量,最多達29920噸(下圖)。
*圖說:日本各地的廢棄太陽能板處理量(紅框處),右邊是年度最大設置量。(來源:經產省)
東京都在推動太陽能板裝設義務時,給市民的說明裡,羅列了都內的太陽能回收處理廠及其處理量。由此可見,準備好回收與廢棄處理的能力,是推動再生能源時的要件。
*圖說:東京都,亦即首都圈,附近的廢棄太陽能板廢棄回收設施及其量能。這是東京推動太陽能義務化的說明內容之一。圖片經翻譯軟體處理。(來源:東京都)
另一方面,從資源能源廳諮詢服務的內容也可以看出,太陽能板的廢棄問題,是民眾一大疑慮。諮詢內容有九成是太陽能板相關問題,其中最多的問題是,包括廢棄處理在內,關於太陽能發電的正確經營方式。
這些問題有幾種狀況,像是部分太陽能板破損之後,既沒有修理也沒有報廢。擔心颱風等天災,會不會造成鉛等有害物質流出。剛開始做太陽能發電,擔心20年後能否妥善地廢棄等等。
順便一提,台灣最近的流言「颱風後太陽能板漏出的粉液非常毒」。已有學者澄清:「太陽能板沒有液體存在,不可能因為破損掉進水中就溶出有毒液體。」
太陽能板裡面的有害物質為何,是一般民眾最關心的太陽能問題之一。而在認識這些物質之前,可以先了解太陽能板的種類與設置狀況。
日本太陽能板以屋頂型與地面型為大宗。跟世界趨勢一樣,以矽晶型為主,佔95%左右,主要的有害物質是鉛和矽。另外5%左右是化合物型,主要的有害物質有鉛、鎘、矽、硒,因為佔比很低等原因,通常在戶外看到的太陽能板,不是化合物型。
另一方面,發展中的鈣鈦礦太陽能,從減容的角度看很有利,因為鈣鈦礦太陽能的重量只有一般矽晶太陽能板的十分之一,容積僅有20分之一。
鈣鈦礦太陽能在有害物質方面,每平方公尺含有0.5g的鉛需要回收。包括碘在內的有價值的物質,需要建立起回收與再利用的方法或制度。循環利用的技術還在開發中,有必要研議其中的經濟效益與可行性。
處理要按照順序
廢棄處理只是末端,從源頭開始著手才能減量,釜底抽薪。基於法規,廢氣太陽能板的再利用、回收與掩埋處分,應該依循的處理順序是:
一、減少廢棄太陽能板的產生。
二、再利用。
三、再資源化。
四、熱回收(透過燃燒廢材利用其中的熱能)。
五、掩埋處分。
必須要按照這樣的順序處理,才能最大程度減少掩埋量。
相較於其他一目了然的處理程序,在第一項,由所有人執行的減少廢棄太陽能板,項目較多,包括:延長太陽能板的使用壽命。請人評估能否再利用。廢棄時請人拆卸。取得有害物質的相關資訊,並告知回收或處理業者等。
再資源化的狀況
目前太陽能板再資源化的狀況大致如下。首先從廢棄太陽能板取出玻璃,作為路基材料與玻璃棉等。背板裡含有的銀跟銅,可以透過精煉抽出。塑膠則是做熱回收(透過燃燒利用其中的熱能)。
*圖說:太陽能板的再資源化順序與各資源比例。(來源:經產省)
一塊太陽能板,如果經過高度的再資源化處理,可以從中取出15.7%的鋁框;剩下84.3%的玻璃、太陽能電池與EVA膜(用來組合太陽能電池的接著劑),把這些做物理上的拆卸後,可以得62.5%的玻璃,剩下17.7%的塑膠,3.4%的太陽能電池(矽晶),跟0.8%的電極材料銅、銀與焊料(主成分為錫)等(上圖)。
關於太陽能板如何分離出鋁、玻璃與其他物質,處理方法可大分為三大類:一、切斷。二、熱處理。三、玻璃粉碎。另外也有單純破碎之後再揀選出來的方法。不同的處理方法,回收資源的品質會有差異。
*圖說:NPC公司開發的高溫熱刀太陽能板解體處理機器,處理一片太陽能板只要60秒。(來源:NPC)
例如,在第一類的切斷,是由NPC公司開發的技術,以300度高溫熱刀處理。把EVA膜溶融,在沒有切割到玻璃的狀況下,和其他部分分離。如此處理之後,玻璃能以板狀回收(下圖),其上的殘餘EVA膜,厚度僅為0.1mm以下。
*圖說:高溫熱刀處理後,玻璃以整塊板狀的形式被分離出來。(來源:NPC)
相對地,若是用第三類玻璃粉碎的方法,回收的玻璃則是粒狀。回收比例視技術不同而不同,有的85%-90%,有的幾乎把玻璃完全分離出來。
誰負有義務
在日本的循環型社會形成推進基本法裡,有一項基本原則,提出了「排放者責任」的概念。
意思是,製造出廢棄物的人(排放者),應負適當處理的責任,以及生產者對自己生產的產品的責任。前者的定義是:自行拆卸太陽能板的所有人,或從所有人那裡承包,加以拆卸的業者。
關於生產者的「生產者延伸責任」,意思是不僅是在生產、使用階段,還有產品被使用、廢棄後,也要對產品的再利用和廢棄處理,負有一定的、在物理與金錢上的責任。
然而,太陽能板的使用期間很長,廢棄時生產者可能已經不在。還有,目前日本國內的太陽能板,國外的生產者佔多數,在這樣的狀況下,要擴大生產者的責任,讓他們來回收自己的產品,恐怕會有困難。這也是台灣輿論有時會提到的問題。
日本以往的回收制度設計是,太陽能賣電所獲得的金錢,內含廢棄費用,理論上太陽能所有者要先存起來,待廢棄時使用,但實際上很少人存。
*圖說:2019年調查,太陽能所有人預存處理費用的比例,綠色是沒有存的比例。(來源:經産省)
2024年底時,研議中的義務化規劃,太陽能製造商或進口商,在產品上市時,預付(廢棄時)再資源化的費用給第三方機關(下圖中的⒈ ),太陽能板所有人在使用前也預付拆除費用給第三方機關(下圖中的 2. )。顯然記取了以往的教訓。
*圖說:太陽能板廢棄流程中費用流向。(來源:經產省)
原本政府設計,當需要廢棄時,第三方機關把拆除費用(上圖中的 3. )跟再資源化的費用給所有者去處理。不過,在聽取公眾意見之後,再資源化的費用從交付給所有者,改為交給再資源化的廠商(上圖中的 4. )。
費用訂定不易
由於以往廢棄費用在制度上的不周,導致新的制度必須處理過往未能妥善廢棄的太陽能板,增加了未來生產者與所有者的負擔。如何涵蓋過去留下的問題,又不影響未來太陽能增長的動力,成為訂定費用時的考驗。
小結
如前所述,包括廢棄在內的太陽能發電所經營問題,是官方諮詢裡比重最大的,一般民眾也相當關心。儘管許多人都知道太陽能板可以回收,但疑慮不見得能夠消盡,比方在「可以回收」之後,還有能回收多少、如何回收等問題。就像前述東京都的說明那般,倘若這些也能讓民眾了解,太陽能才有雨過天晴的一天。
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