Với giá trị kinh tế của các dự án điện mặt trời là 25 năm, câu hỏi đặt ra là phải làm gì để xử lý một số lượng lớn pin năng lượng mặt trời sau khi hết hạn sử dụng. Bài viết này sẽ cung cấp thông tin người đọc hiểu để nhìn nhận pin mặt trời khi xem xét là chất thải (khi hết hạn, hỏng hóc) một cách đúng đắn hơn.
I. Mở đầu
Năng lượng tái tạo đóng vai trò quan trọng trong việc bổ sung và đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của con người. Đây quả là một nguồn tài nguyên dồi dào, có sẵn trong tự nhiên và tồn tại dưới nhiều dạng phổ biến. Trong đó, năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng vô hạn có thể khai thác khắp nơi trên thế giới, chúng đang nổi lên như một sự lựa chọn bổ sung lý tưởng cho các nguồn năng lượng truyền thống khác.
Theo đánh giá của Viện Năng lượng – Bộ Công Thương, tiềm năng điện mặt trời tại Việt Nam khoảng 1.677,5 GW. Theo tình hình như hiện tại thì đến năm 2030 cần có tổng cộng 385,8 GW điện mặt trời được đưa vào vận hành để phục vụ và phát triển kinh tế. Theo đánh giá của World Bank, tiềm năng điện mặt trời mái nhà tại TP.HCM là 6.3 GW, Đà Nẵng là 1.1 GW. Với tiềm năng lớn như vậy, một số thông tin, ý kiến tiêu cực không đúng bản chất có thể cản trở đến việc phát triển điện mặt trời ở Việt Nam.
Nhiều ý kiến cho rằng, pin năng lượng mặt trời hết hạn sử dụng sẽ trở thành chất thải nguy hại cho môi trường và cần được xử lý. Vậy tại sao Pin năng lượng mặt trời hết hạn sử dụng được xem là chất thải nguy hại?
II. Tại sao pin năng lượng mặt trời hết hạn sử dụng là chất thải nguy hại? Có nhầm lẫn chăng khi nói rằng pin năng lượng mặt trời hết hạn sử dụng là chất thải nguy hại?
Để trả lời các câu hỏi này, trước hết, ta cần xem xét thành phần chủ yếu cấu thành tấm pin năng lượng mặt trời là gồm những vật liệu gì?
a. Thành phần cấu tạo các tấm pin năng lượng mặt trời:
Pin năng lượng mặt trời còn gọi là pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel/module) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cell) – là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Ngày nay, vật liệu chủ yếu chế tạo tế bào quang điện (solar cell) là silic dạng tinh thể (đơn tinh thể, đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng. Tế bào quang điện (solar cell) được ghép lại thành khối để trở thành pin năng lượng mặt trời (solar panel). Thông thường 60, hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin năng lượng mặt trời.
Những vật liệu chính được sử dụng làm pin mặt trời (solar panel)
- Phim EVA (Encapsulant) là lớp phim mỏng giúp liên kết vững chắc giữa tế bào quang điện (solar cell) và kính cường lực/lớp phủ polymer (backsheet) nhằm bảo vệ chống va đập và nâng cao tuổi thọ các tế bào quang điện (solar cell). EVA là loại vật liệu polymer (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) kết hợp giữa Ethylene và Acetate và được sản xuất qua phản ứng trùng hợp dưới áp suất rất cao, được ứng dụng rộng rãi trong ngành may mặc, giày dép, công nghiệp phụ trợ…
- Tế bào quang điện (solar cell) là tấm silic dạng tinh thể (đơn tinh thể, đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng là yếu tố chính của pin mặt trời.
- Lớp phủ polymer (Backsheet) là lớp bảo về mặt dưới của tế bào quang điện (solar cell) tránh bị mài mòn do môi trường. Phần lớn các nhà sản xuất pin mặt trời sử dụng PVF (Polyvinyl fluoride) để làm Backsheet. PVF là một vật liệu polymer chủ yếu được sử dụng trong nội thất máy bay, làm áo mưa… Một số pin cao cấp hơn thì sử dụng lớp “Backsheet” bằng kính cường lực (loại double glass).
- Hộp nối điện (Junction box): Vỏ hộp thông thường là loại polymer chịu nhiệt, chịu lửa, chịu thời tiết, chống tia UV gây lão hóa… Các đầu nối trong hộp thường làm bằng đồng thau, phủ bạc, hoặc phủ thiếc.
- Các dây dẫn (Wiring) liên kết giữa các tế bào quang điện (solar cell) và liên kết với hộp nối điện. Các dây dẫn này làm bằng đồng, hoặc bạc.
Trong các thành phần cấu tạo nêu trên, tấm kính cường lực và tế bào quang điện được sản xuất từ cát với thành phần chủ yếu là Oxit Silic (SiO2) là vật liệu để sản xuất các đồ dùng thường thấy trong đời sống hàng ngày như chai lọ thủy tinh đựng thức ăn…
b. Có nhầm lẫn chăng khi nói rằng: Pin năng lượng mặt trời hết hạn sử dụng là chất thải nguy hại?
Có thể nhận thấy rằng: Thành phần cấu tạo chính của pin năng lượng mặt trời hoàn toàn không chứa các chất nguy hại. Vậy nguyên do đâu nhiều thông tin lại nói rằng: Pin mặt trời hết hạn sử dụng sẽ trở thành chất thải nguy hại và cần có biện pháp xử lý?
Có lẽ nhận định chưa chính xác này xuất phát từ tên gọi của điện năng lượng mặt trời là “PIN” trong tiếng Việt. Khi nói đến từ “PIN” người ta liên tưởng ngay đến các loại PIN tích điện thông thường. Từ “PIN” này trong tiếng Pháp là “PILE” hoặc “ACCU”, hay Việt hóa gọi là “ẮC QUY”. “ẮC QUY” a-xít chì là loại thiết bị tích điện được sử dụng phổ biến từ hàng trăm năm nay.
Tất cả các PIN cho mục đích sử dụng tích điện tương tự như đèn pin hay ắc quy khi thải ra đều được xem xét là chất thải nguy hại do đó cần phải được thu hồi để xử lý. Vì vậy, khi nhắc đến PIN người ta liên tưởng ngay đến chất thải nguy hại, do đó PIN mặt trời trở thành nạn nhân của việc đặt tên này (“PIN MẶT TRỜI”). Vậy tại sao lại đặt tên là “PIN MẶT TRỜI” mà không dùng tên khác không có từ “PIN”? Tên “PIN MẶT TRỜI” xuất phát từ đâu? Câu hỏi này thực sự khó trả lời, nhưng theo ý kiến của tác giả thì có lẽ xuất phát từ từ “CELL”.
Trong đời sống hàng ngày hiện nay, khi ta mua/thay pin cho máy tính xách tay, cho một số dòng điện thoại di động… ta hay thường hỏi “Cục pin này có bao nhiêu cell?”, “4 cell hay 6 cell vậy?”… Đây là một thuật ngữ chuyên môn để nói lên dung lượng của Pin một cách đơn giản. Cấu tao và nguyên lý hoạt động của bộ ắc quy và pin mặt trời có nhiều nét tương đồng cụ thể như ắc quy thì xuất phát từ cell-moldule-rack-system, còn pin thì là cell-module/panel-array/table-system. Vì vậy, có lẽ việc đặt tên có từ “PIN” cho hệ thống điện năng lượng mặt trời xuất phát từ tính tương đồng này.
Nghiên cứu, nhận định của các nước trên thế giới và giải pháp xử lý vấn đề chất thải pin mặt trời hết hạn sử dụng
Như vậy, “PIN MẶT TRỜI” không phải là chất thải nguy hại và bị nhầm lẫn do đặt tên. Vậy, câu hỏi đặt ra là các nước trên thế giới nhìn nhận việc này như thế nào? Tác giả đã tìm hiểu về vấn đề này và xin được cung cấp cho người đọc một số thông tin tham khảo từ các khảo sát, nghiên cứu của các tổ chức uy tín trên thế giới như ở dưới đây.
1/ Theo SolarTech (USA): Tuổi thọ các panel PV kéo dài 20 – 30 năm, có những panel pin mặt trời từ những năm 1970, 1980 hiện vẫn còn đang được sử dụng. Nhiều cơ quan kiểm soát ở các bang và liên bang Mỹ đã cho tiến hành thí nghiệm để kiểm tra tính nguy hại đến môi trường, nhưng phần lớn các sản phẩm đều vượt qua bài test này và các cơ quan này không đưa pin mặt trời PV vào diện kiểm soát chất thải nguy hại. Biện pháp đối với panel hết hạn: tách các thành phần vật liệu cấu tạo nên panel (kính, cell, kim loại, plastic/polymer) để tái sử dụng, như các tấm thủy tinh thì làm chai lọ, các cell thì được xử lý hóa học để các nhà máy tái sử dụng sản xuất các cell cho panel mới có hiệu suất/hiệu quả cao hơn…
Tóm lại, theo SolarTech thì ở Mỹ, đối với các panel mặt trời không sử dụng nữa (do hết hạn, hỏng hóc…) không được xem là chất thải nguy hại mà là tài nguyên để làm vật liệu đầu vào để sản xuất pin mặt trời mới, hoặc cho các mục đích khác.
2/ Theo tổ chức IEA Photovoltaic Power Systems Programme – IEA PVPS (Thụy Sỹ): Tổ chức này đã khảo sát, nghiên cứu về việc xử lý pin mặt trời đã hết hạn sử dụng từ rất lâu và ở nhiều nước. Theo tài liệu công bố của tổ chức này, thì phản ứng, đánh giá ở các nước như sau:
– EU: Đã có quy định tỷ lệ tái chế, tái sử dụng pin mặt trời tại EU là 85%/80%.
– Mỹ: Hiện không có luật lệ nào quy định về việc quản lý panel PV hết hạn sử dụng
– Nhật Bản: Không có quy định cụ thể về việc xử lý các pin mặt trời hết hạn sử dụng, các panel nếu phải thải bỏ (nếu không còn được sử dụng) thì được xử lý như chất thải rắn thông thường (không phải nguy hại). Tại Nhật Bản các panel này cũng được tái chế để sử dụng.
– Trung Quốc, Hàn Quốc: Cũng có đánh giá tương tự như trên.
Tuổi thọ các panel PV kéo dài đến 30 năm và phần lớn vẫn tiếp tục vận hành. Tất cả các vật liệu hình thành nên panel mặt trời đều được thu hồi và tái sử dụng. Các vật liệu đều được xem là tài nguyên, không phải chất thải nguy hại. Tài liệu của IEA PVPS cũng cung cấp các thông tin các công nghệ xử lý để tái chế, tái sử dụng ở các nước cho các loại PV khác nhau. Các nước cũng đã và đang nghiên cứu các công nghệ để việc tái chế một cách có hiệu quả, chi phí thấp, rút ngắn thời gian tái chế…
III. Ý kiến của tác giả bài viết
Từ những phân tích và tìm hiểu như trên, tác giả có thể nhận định và đề xuất như sau:
Thứ nhất: Có sự nhầm lẫn vì đặt tên cho điện năng lượng mặt trời là “PIN” nên dẫn đến các thông tin trái chiều cho rằng “PIN MẶT TRỜI” là chất thải nguy hại.
Thứ hai: Pin mặt trời hết hạn sử dụng sẽ không phải là chất thải nguy hại mà là nguồn tài nguyên để tái sử dụng cho mục đích sản xuất pin mặt trời mới có chất lượng cao hơn và giá thành rẻ hơn. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng cho mục đích khác.
Thứ ba: Tuổi thọ của pin điện mặt trời rất dài 20 – 30 năm, pin mặt trời từ những năm 1970, 1980 hiện vẫn còn đang được sử dụng. Do đó lượng pin mặt trời trên thế giới cần xử lý khá ít so với quy mô đã được sản xuất và chủ yếu là do khiếm khuyết, hỏng hóc. Ở Việt Nam đến 20 – 30 năm nữa mới là thời điểm bắt đầu xem xét phương án xử lý các tấm pin mặt trời hết hạn sử dụng.
Thứ tư: Việt Nam được đánh giá là nơi có tiềm năng phát triển điện mặt trời có quy mô rất lớn, do đó, cần có thông tin tuyên truyền mạnh mẽ để người dân hiểu đúng bản chất của pin mặt trời và ủng hộ phát triển điện mặt trời tại Việt Nam.
Nguồn tin ThS Đào Mình Hiển, Giám đốc Trung tâm R&D-PECC2 và nangluongvietnam.vn
