新能源：既要沖鋒在前，也要全身而退

　　文/陳應(yīng)天 （作者系英國劍橋大學(xué)高級研究員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中國科學(xué)院理論物理研究所特聘研究員、北京能源協(xié)會副會長）

　　“既要沖鋒在前，也要全身而退！”投身某項事業(yè)前，很多人會把這句話作為目標。這句適為創(chuàng)業(yè)者熱捧的話，同樣適用于新能源。

　　沖鋒在前體現(xiàn)為，隨著政策支持和技術(shù)進步，新能源在整個能源結(jié)構(gòu)中的比重大幅增加。

　　全身而退的標準是，既不給行業(yè)增加新的負擔(dān)，也不給自然環(huán)境帶來難以處置的難題。如此，被打上“綠色先鋒”標簽的光伏、風(fēng)電和電池才能算得上全身而退。

　　但根據(jù)目前的預(yù)測，新能源設(shè)備退役后的問題可能不會太少——除了處理組件、風(fēng)機和電池本身的難題之外，對自然環(huán)境的持續(xù)影響也或?qū)@現(xiàn)。

　　回收難，多源自設(shè)計缺乏顛覆技術(shù)

　　在新能源行業(yè)，但凡有人談到退役后的產(chǎn)品的處理時，一種普遍的觀點是：比較麻煩。

　　光伏晶硅組件就較為典型，這種材料的麻煩在于缺乏性價比。一塊組件中，重量占比最大的玻璃回收價值卻最低，而價值占比最大的白銀等金屬部分，實際含量又很少。如果回收處理，對企業(yè)來說回報率較小。

　　老話說：“三歲看大，七歲看老。”意思是一個人在幼年時養(yǎng)成的性格，將決定其長大以后的方向和發(fā)展。就像這句老話一樣，光伏后半生可能遇到的各種問題，事實上都與前半生的培育有關(guān)，更確切地說，與結(jié)構(gòu)和設(shè)計關(guān)聯(lián)最大。

　　仍以晶硅組件為例。近年來，很多研究都在提高光電轉(zhuǎn)換率上下功夫，效果也很明顯，隨著光伏轉(zhuǎn)換率提高了近10個百分點，光伏電站的收益也大幅提升。但是，一個關(guān)鍵問題被忽略，即收益更多不僅表現(xiàn)在轉(zhuǎn)換率一個指標上，如果一塊光伏組件使用時間更長，它的收益也會自然更多。而要讓使用時間長，不僅關(guān)乎組件質(zhì)量，更與組件結(jié)構(gòu)有關(guān)。

　　眾所周知，晶硅組件主要包括玻璃、EVA、硅片等。通常情況下，一塊組件壽命在20~25年左右，但事實上，硅片等核心組件的生命力本可以更長，之所以限定在20~25年，是因為在最外層的沉重玻璃之下，即便只有單個硅片損壞，卻因為無法卸下修理，最終只能整片提前退役。這樣不僅導(dǎo)致浪費，也給后處理帶來了很大的麻煩。

　　試想，如果能從生產(chǎn)環(huán)節(jié)、甚至設(shè)計階段就改變，用其他更輕質(zhì)的材料替代玻璃，不僅能給處理機構(gòu)減輕重量帶來的負擔(dān)，還可以探索一種維修模式，即不再整塊替換，而是哪塊硅片出問題修理哪里。這就好比人的壽命，在醫(yī)療條件差的時候，50~60歲就算是高齡，但當(dāng)下，隨著醫(yī)療條件的優(yōu)化，人的壽命已經(jīng)延長到90年甚至更長。

　　因此，光伏生產(chǎn)者需要跳出對轉(zhuǎn)化率提升的過度關(guān)注，而在光伏材料、光伏結(jié)構(gòu)等設(shè)計層面重新思考，提早規(guī)劃其全生命周期的管理。

　　但對生產(chǎn)者而言，敢于顛覆自己并不容易，特別是在新能源這樣的工業(yè)領(lǐng)域，小小改進很受歡迎，但突破性變革容易受到抵制。原因在于，工業(yè)生產(chǎn)線往往投資達到幾千萬，而如果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變化，原油的生產(chǎn)線可能會變得一文不值，這是很多企業(yè)并不愿意看到的結(jié)果。

　　但是，縱觀全球企業(yè)史，就會發(fā)現(xiàn)，但凡能夠在行業(yè)內(nèi)最終異軍突起的公司，必然是肯在十年磨一劍之后，拿出獨創(chuàng)而顛覆性技術(shù)的那些。當(dāng)下，既然新能源企業(yè)都打出了做成百年老店的目標，那么就應(yīng)該拿出更多勇氣，去顛覆既有的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，而非只在技術(shù)層面小改小動。

　　問題多，創(chuàng)新需跳出固有圈子

　　2018年6月24日，國務(wù)院公布《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》，其中提出要堅決打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，著力打好碧水保衛(wèi)戰(zhàn)，扎實推進凈土保衛(wèi)戰(zhàn)。

　　三大保衛(wèi)戰(zhàn)同時推出，釋放出一個明確信號：調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、改善空氣質(zhì)量只是第一步，未來，我國對環(huán)境改善的評判，將綜合考慮對空氣、河流和土壤等多個層面的影響。換句話說，新能源設(shè)備退役并不難，但全身而退，不給生態(tài)環(huán)境帶來遺留問題，才是真正要解決問題。

　　新能源帶來的遺留問題，從目前看可以分為自身問題和周邊問題兩類：

　　自身問題主要與材料有關(guān)。以光伏薄膜組件為例，這種組件雖然相對輕便，但它含有重金屬元素，比如碲化鎘中的鎘，這種銀白色金屬毒性較大，一旦處理不當(dāng)將進入地下水系統(tǒng)，而積累至一定濃度之后，就會對農(nóng)作物的安全、人類的健康造成影響。

　　周邊問題則與建造相關(guān)。比如，在水上光伏安裝時，往往需要在水中打入樁柱，但為了讓支撐更為牢固，樁柱均為加上鋼筋水泥材料。可以想見，一旦光伏退役之后，這些金屬材料仍將遺留在水中，對水體造成污染；同樣，在陸上建造光伏電站時，往往使用水泥支架作為支撐結(jié)構(gòu)，遺留在地表及地面下的混凝土基礎(chǔ)將難以處理，會形成大面積的混凝土樁林。在光伏退役之后，堿性的混凝土還會對土壤環(huán)境造成影響。

　　太陽既然給我們了這樣一種取之不盡、用之不絕的能源，如果為了得到它，賠上很多環(huán)境、生態(tài)的“嫁妝”，從短期看無疑得不償失。從長遠看，如果為了開發(fā)資源而給后代留下沉重的環(huán)境負擔(dān)，這一代的科學(xué)家和企業(yè)家必然會受到下一代的譴責(zé)。

　　因此，對新能源發(fā)展不能只追求產(chǎn)品的銷量、行業(yè)的速度，而應(yīng)該更多關(guān)注產(chǎn)品能否釋放更多的綜合效益。

　　所謂綜合效益，即新能源要和自然環(huán)境、人類生活實現(xiàn)協(xié)調(diào)——不僅能夠創(chuàng)造清潔能源，還要便于攜帶使用、便于處理，不給周邊自然帶來更多的危害，并能夠發(fā)揮一定美化環(huán)境的作用。要實現(xiàn)這個目標，行業(yè)參與者需要跳出固有的圈子，從物理、化學(xué)、機械等諸多不同領(lǐng)域，以更高的角度重新審視新能源，以此碰撞出更多創(chuàng)新的可能。

　　文章來源于《能源評論》雜志

責(zé)任編輯：陳永樂