Китай и другие страны смоделировали 1708 сценариев переработки фотоэлектрических отходов

Репортаж от Wedoany，Международная группа исследователей разработала комплексную оценочную структуру для сравнения экономической эффективности и климатического воздействия локальной переработки фотоэлектрических отходов и переработки с передачей на аутсорсинг. Исследование охватывает основные технологии переработки, 32 региона, множество конфигураций торговли отходами и схем субсидирования, всего оценено 1708 сценариев переработки. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Первый автор исследования Цзянь Цзо (Jian Zuo) отметил, что основное внимание в этой работе уделяется не тому, сколько фотоэлектрических отходов будет образовано, а тому, как эти отходы следует перерабатывать в регионах со значительными различиями в технологических и экономических условиях. Исследовательская группа разработала глобальную комплексную структуру, связывающую ограничения поставок материалов, будущее развёртывание фотоэлектрических систем и образование отходов с региональными технологическими путями переработки, межрегиональными потоками отходов и мерами государственного регулирования. Эта структура одновременно оценивает экономические и климатические выгоды переработки фотоэлектрических отходов, а также уделяет внимание распределению этих выгод между регионами.

Исследователи сначала смоделировали будущие цены на медь, алюминий, серебро и кремний и включили эти прогнозы в модель глобального анализа изменений (GCAM) для оценки масштабов развёртывания фотоэлектрических систем при различных социально-экономических и климатических траекториях. Полученные прогнозы мощности были использованы в динамическом анализе материальных потоков для расчёта общего объёма фотоэлектрических отходов с истёкшим сроком службы к 2060 году. Затем команда объединила оценку жизненного цикла с анализом стоимости жизненного цикла для оценки климатического и экономического воздействия переработки при различных технологических путях, соглашениях о торговле отходами и схемах субсидирования.

1708 сценариев охватывают множество комбинаций допущений относительно будущего демонтажа фотоэлектрических установок, технологий переработки, международной торговли отходами и политики субсидирования. Технологические пути включают четыре категории: продолжение текущей практики (BAU), приоритет экономической эффективности, приоритет снижения выбросов углерода и технологическое распространение. Торговые сценарии охватывают локальную переработку, торговлю с расширенной ответственностью производителя (EPR), расширение глобальной торговли и региональную торговлю. Схемы субсидирования включают пять вариантов: без субсидий, постоянные субсидии, снижающиеся субсидии, поддержка низких цен на углерод и поддержка высоких цен на углерод. Каждая комбинация оценивалась в 28 сценариях демонтажа фотоэлектрических установок для сравнения их влияния на экономику переработки, климатические выгоды и региональное неравенство.

С учётом ограничений поставок материалов структура прогнозирует, что к 2060 году глобальный объём фотоэлектрических отходов достигнет от 297 до 402 миллионов метрических тонн, при этом регионы со средним уровнем дохода, такие как Китай, станут основными источниками отходов после 2040 года. Несмотря на ожидаемый технологический прогресс, глобальная переработка фотоэлектрических отходов, как ожидается, не достигнет точки безубыточности в течение более чем десяти лет. Исследование также выявило двунаправленный эффект: рост цен на такие материалы, как кремний, серебро, медь и алюминий, с одной стороны, повышает ценность переработанных материалов и увеличивает рентабельность переработки, но с другой стороны, повышает стоимость новых фотоэлектрических проектов, замедляя темпы установки и в конечном итоге сокращая общий объём отходов, образующихся десятилетия спустя.

Результаты показывают, что сочетание региональных технологий переработки со стратегиями аутсорсинга переработки может обеспечить максимальные глобальные чистые выгоды. Такой подход к 2060 году может сократить выбросы парниковых газов на величину до 3,32 миллиарда метрических тонн CO2-эквивалента и принести совокупные чистые выгоды в размере от 529,1 до 935,5 миллиарда долларов США. Однако Цзян Цзо отметил, что этот процесс может сконцентрировать доходы от переработки и технологическое развитие в относительно небольшом числе регионов, что приведёт к более неравномерному распределению выгод. Исследование также показало, что правильно разработанные снижающиеся субсидии — то есть постепенная отмена субсидий после достижения экономической рентабельности переработки — более эффективно сокращают региональные различия, чем постоянные субсидии, при этом бюджетные расходы составляют лишь небольшую часть. Субсидии, привязанные к высоким ценам на углерод, напротив, могут усугубить региональные различия, поскольку регионы с развитыми углеродными рынками и передовой отраслью переработки получают непропорционально большую выгоду.

Исследование под названием «Towards an equitable future of global photovoltaic waste recycling» («На пути к справедливому будущему глобальной переработки фотоэлектрических отходов») опубликовано в журнале Nature. В работе приняли участие учёные из Шаньдунского университета (Shandong University), Хуачжунского университета науки и технологий (Huazhong University of Science and Technology), Гонконгского университета (University of Hong Kong), Тайюаньского технологического университета (Taiyuan University of Technology), Университета Аделаиды (University of Adelaide) в Австралии и Линчёпингского университета (Linköping University) в Швеции.