图1:各种干预措施可以改善光伏行业的材料循环性。a–I、填埋禁令(a)、较高的材料回收率(96%)和每模块18美元的回收成本(b)、较低的回收成本(每模块18美元)(c)、较高的填埋成本(每模块2.75美元)(d)、改进的学习(2050年从30年到60年)(e)、改进的学习效果(学习参数= 0.6) (f)、重复使用保证(同等的新/旧态度)(g)、播种重复使用(每年人口的5%)(h)和基线(I)。一些干预措施，包括改进保修(g)和植入旧模块(h)，特别是促进模块维修和再利用。其他干预措施，如降低初始回收成本(c)和提高填埋成本(d)，促进了回收利用。信用:DOI: 10.1038/s41560-021-00888-5到2050年，全球可能有8000万公吨的太阳能光伏电池(PV)达到其寿命的终点，仅在美国就有1000万公吨——相当于30座帝国大厦的重量。为了最大限度地发挥太阳能光伏材料的价值并最大限度地减少浪费，人们对可持续的报废光伏选项和建立能源材料的循环经济越来越感兴趣。迄今为止，大多数研究都集中在如何从技术和经济上回收或再利用光伏材料上，但没有考虑社会行为是如何影响的。通过考虑消费者的意识和行为，消费者可以成为解决方案的一部分，并有助于加速采用循环经济方法。
《自然能源》(Nature Energy)一篇题为《社会因素在太阳能光伏再利用和回收项目成功中的作用》的新文章的主要作者朱利安·沃尔兹伯格(Julien Walzberg)说:“消费者的意识和态度是光伏循环经济研究和解决方案中必须考虑的一个重要难题。“一个解决方案在技术上可能是可行的，但如果没有激励消费者去做，那就行不通了。”
沃尔兹伯格和国家可再生能源实验室(NREL)的分析师首次将基于代理的建模应用于报废光伏管理，以了解人们如何做出回收或再利用光伏组件的决策，这标志着我们对循环经济战略成功潜力的理解发生了重大转变。正如《自然能源》后续文章中所讨论的那样，NREL的分析表明，考虑到同行对回收的影响和态度，以反映现实情况并加速循环经济战略的重要性。随附文章的作者——包括新南威尔士州大学的马丁·格林教授，2002年诺贝尔替代奖和2018年全球能源奖的获得者——呼吁未来所有关于循环经济战略的研究都要考虑像沃尔兹伯格首次展示的社会因素。
基于智能体的光伏终端管理建模
基于代理的建模将一组客户表示为“代理”，即独立的决策实体，这些实体基于数据进行培训，以模拟代表他们所代表的人做出的决策。
NREL的研究模拟了四个代理人:光伏所有者、安装者、回收者和制造商。代理商在不同的情况下选择修理、重复使用、回收、填埋或储存老化的光伏组件，如不同的回收成本或政策。
基于代理人的决策，该模型计算垃圾填埋场避免的光伏质量和社会成本，如制造商的成本或回收商和安装商的净收入。该模型还考虑了模块回收的学习效果，或者由于更大的体积和技术进步而降低的回收成本。
今天的条件不鼓励光伏回收
在反映当今条件的基线情景中，假设到2050年美国将安装500千兆瓦的光伏(相比之下，2020年为104千兆瓦)，产生910万公吨的光伏废物。基于目前公开的有限信息，作者模拟了平均回收成本为每个模块28美元，修复成本为每个模块65美元，填埋成本为每个模块1.38美元，其中旧模块被模拟为以新模块价格的36%出售。
从2020年到2050年，在模拟的基线条件下，大约80%的模块被填埋，1%被重复使用，10%被回收。按照今天的材料回收率，到2050年，回收的总质量只有70万公吨，约为8%。
沃尔兹伯格说:“以今天的技术，光伏组件很难分离，这个过程回收的大多是低价值的材料。“正因为如此，目前没有足够的回收收入来抵消高昂的成本，因此回收的质量非常少。我们的模型显示，到2050年，这可能会导致一个重大的浪费问题。”
较低的回收成本提高了回收率
按照模型，较低的回收成本导致更多的回收光伏组件。例如，每个模块18美元的回收成本(比今天的回收率低10美元)可能会在2050年将回收率提高36%。
然而，即使回收成本仍然相对较高，社会影响也可以提高回收率。当光伏拥有者认识回收的光伏拥有者，并且对回收普遍持积极态度时，回收率会增加。这表明早期采用者可以帮助设定其他人跟随的趋势。
沃尔兹伯格说:“来自社会影响的回收量的激增表明，采用社会视角对于充分实现和实现更高的材料回收率非常重要。
研究中的另一个场景探讨了补贴对回收利用率的潜在影响。模拟表明，通过补贴大幅减少回收成本可以鼓励回收，并通过增加回收量，帮助降低后期采用者的成本，并进一步增加回收量，从而形成良性循环。
更高的材料回收率是经济上的胜利
今天光伏组件的机械回收过程通常回收低质量、低价值的材料。新兴的高回收率回收工艺回收了更多有价值的材料，如银、铜和硅，可以再次使用。
在高回收率的情况下，回收商累计净收入在2050年增加了13亿美元。加上更高的回收利用率或更低的回收成本，回收的光伏组件的价值将进一步增加。
再利用有助于建立光伏循环经济
光伏组件的再利用作为一种循环经济方式显示出一些前景。当光伏组件有更长的保修期，并且人们认为新的和用过的组件具有相同的价值时，2050年的重复利用率从1%增加到23%。因为再利用途径与回收竞争，在这种情况下，回收率降低到1%以下。然而，总的垃圾填埋避免率仍在增加。此外，即使消除了对光伏再利用的几乎所有限制，再利用模块的供应也只能满足不断增长的光伏需求的三分之一。
沃尔兹伯格说:“虽然可以重复使用一个光伏组件，但它的功率效率和预期寿命不会第二次相同，因此将重复使用作为主要的光伏循环经济战略是有局限性的。“可协同制定再利用和回收战略。理解这种相互作用对于在最大限度地利用可再生能源的同时实现垃圾填埋的解决方案非常重要。”
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