Pin năng lượng mặt trời hết hạn được xử lí ra sao

Thông thường, tuổi thọ của hệ thống điện mặt trời có thể lên đến 25 năm sử dụng – hoặc có thể dài hơn nữa nếu được sử dụng và bảo trì hệ thống điện mặt trời đúng cách.
Bất kỳ thiết bị nào cũng có hạn mức sử dụng dù dài hay ngắn. Pin mặt trời cũng không ngoại lệ. Nên câu hỏi là sau những năm sử dụng đó thì pin năng lượng mặt trời sẽ được thu hồi và xử lí ra sao. Đó là vấn đề mà Mysolar muốn chia sẻ thông tin với khách hàng.

Nguồn năng lượng tái tạo

Trong thời điểm hiện tại, nguồn năng lượng tái tạo đóng vai trò rất quan trọng trong vấn đề bổ sung cũng như đáp ứng nhu cầu năng lượng một cách đáng kể – đối với thời điểm khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của con người. Có thể nói, đây là một nguồn tài nguyên dồi dào và vô tận.

Đặc biệt là chúng có sẵn trong tự nhiên, cùng tồn tại dưới nhiều hình thức phổ biến. Trong đó, năng lượng ta nhận được từ mặt trời được xem là nguồn năng lượng gần như vô hạn. Và con người có thể được khai thác chúng tại bất kỳ đâu một cách dễ dàng. Vì thế, nguồn năng lượng tuyệt vời này đang nổi lên, như một sự lựa chọn lý tưởng nhằm thay thế cho các năng lượng truyền thống khác.

Đánh giá về công nghệ điện mặt trời

Công nghệ điện năng lượng mặt trời đang được đầu tư và phát triển nhanh chóng. Tính đến thời điểm cuối năm 2017, điện mặt trời quang điện (PV) có tổng công suất đã lắp đặt lên đến 402GW trên khắp thế giới. Trong đó, tại các quốc gia: Trung Quốc, Mỹ và Nhật – đây ba quốc gia có công suất lắp đặt điện năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới. Số công suất lắp đặt tại các “ông lớn” này, ước tính tương đương lần lượt: 130 GW, 5GW, 51GW và 49 GW.

Theo đánh giá của Viện Năng Lượng – Bộ Công Thương Việt Nam, tiềm năng kỹ thuật điện mặt trời tại nước ta là khoảng 1.677,5GW. Theo ước tính, từ thời điểm này đến năm 2030 cần có thêm khoảng 385,8 GW điện mặt trời được đưa vào hoạt động. Như vậy, thì mới có đủ lượng điện năng để phục vụ phát triển kinh tế quốc gia.

Theo đánh giá của Ngân hàng thế giới (World Bank), tiềm năng điện năng lượng mặt trời mái nhà tại TP.HCM là 6,3GW và Đà Nẵng là 1,1GW.

Với tiềm năng điện mặt trời lớn như vậy, nên sẽ phát sinh ra một số thông tin, ý kiến tiêu cực trái chiều không đúng bản chất – có thể sẽ ảnh hưởng trự hoặc trực tiếp cản trở đến việc phát triển điện mặt trời tại Việt Nam.

Thật vậy, đã có rất nhiều ý kiến cho rằng, khi pin mặt trời hết hạn sử dụng – sẽ trở thành lượng chất thải rất gây nguy hại cho môi trường và chúng cần được xử lý.

Thành phần cấu tạo trong các tấm pin mặt trời

Pin năng lượng mặt trời còn được gọi là pin quang điện (Solar panel/module). Chúng bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cell) liên kết với nhau. Đây là phần tử bán dẫn, chúng có chứa trên bề mặt lượng lớn các cảm biến ánh sáng, Đây được gọi là điốt quang. Giúp thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện.

Hiện nay, vật liệu chủ yếu để chế tạo ra tế bào quang điện (solar cell) chính là silic tinh thể (dạng đơn tinh thể và đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng.

Tế bào quang điện (solar cell) được ghép lại với nhau thành khối. Trở thành một tấm pin năng lượng mặt trời hoàn chỉnh (solar panel). Thông thường, trên một tấm pin mặt trời có 60 hoặc 72 tế bào quang điện.

Vật liệu chính được sử dụng làm pin năng lượng mặt trời

• Khung pin: phần khung này được làm bằng nhôm.
• Kính bề mặt: Đây là loại kính cường lực/an toàn.
• Phim EVA: đây là lớp phim mỏng giúp các tế bào quang điện liên kết vững chắc với kính cường lực (hoặc lớp phủ polymer) nhằm mục đích bảo vệ pin chống va đập. Đồng thời, nâng cao tuổi thọ của các tế bào quang điện. Phim EVA là loại vật liệu được sản xuất từ polymer kết hợp giữa Ethylene và Acetate. Chúng được sản xuất qua phản ứng trùng hợp dưới áp suất rất cao. Đây là vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp phụ trợ, may mặc, giày dép…
• Tế bào quang điện: đây là tấm silic có dạng tinh thể (là đơn hoặc đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng chính là yếu tố cấu tạo chính của pin mặt trời.
• Lớp phủ polymer (Backsheet): lớp bảo về mặt dưới tế bào quang điện. Nhằm tránh cho chụng không bị mài mòn do môi trường. Phần lớn nhà sản xuất đều sử dụng PVF (Polyvinyl fluoride) để sản xuất Backsheet. PVF là một vật liệu polymer được sử dụng chủ yếu trong nội thất máy bay, làm áo mưa…. Một số loại pin cao cấp hơn, thì chúng sử dụng lớp “Backsheet” làm bằng kính cường lực (loại double glass).
• Hộp nối điện (Junction box): lớp vỏ hộp thường được làm từ polymer chịu nhiệt, chịu lửa, có thể chịu được thời tiết khắc nghiệt, chống lại tia UV gây lão hóa…. Còn các đầu nối bên trong làm bằng đồng thau và được phủ bạc hoặc thiếc.
• Các dây dẫn (Wiring): chúng là liên kết giữa tế bào quang điện với hộp nối điện. Được làm bằng đồng hoặc bạc.

Khối lượng pin năng lượng mặt trời

Trong những thành phần nêu trên, kính cường lực và tế bào quang điện được sản xuất từ cát. Trong đó, thành phần chủ yếu của chứng là Oxit Silic (SiO2) – vật liệu sản xuất đồ dùng có đời sống: chai, lọ thủy tinh đựng thức ăn…

Khối lượng của các tấm pin mặt trời là theo thứ tự từ nặng đến nhẹ là:

• Tấm kính cường lực: ~65%.
• Khung: ~20%.
• Tế bào quang điện: 6%-8%.
• Các thành phần còn lại.

Một tấm pin năng lượng mặt trời thông thường có 72 cell, có khối lượng khoảng 22-27kg. Trong đó (khối lượng của kính, khung và tế bào quang điện chiếm khoảng 92-94% khối lượng toàn bộ tấm pin.

Có thể nhận thấy rõ rằng những thành phần cấu tạo chính của pin năng lượng hoàn toàn không chứa các chất nguy hại. Vậy do đâu mà có nhiều luồng thông tin trái chiều, lại nhận định rằng khi chúng hết hạn sử dụng sẽ trở thành loại chất thải nguy hại không lồ kia?

Có lẽ, nhận định này xuất phát từ tên gọi “PIN” của chúng (trong tiếng Việt) hoặc tại cấu tạo của pin có từ “CELL” (trong tiếng Anh).

Khi nhắc đến “PIN”, ta sẽ liên tưởng ngay đến những loại pin tích điện thông thường. Trong thời kì Pháp thuộc, những sản phẩm như: đèn pin, radio dùng pin… chính là những đồ dùng cá nhân phổ biến của người Pháp, địa chủ giàu có, các quý tộc… tại Việt Nam xưa.

Từ “PIN” – trong tiếng Anh được gọi là “BATTERY”, trong tiếng Pháp “ACCU” hay khi Việt hóa được gọi là “ẮC QUY”.
“BATTERY” và “ACCU” là thiết bị sử dụng để tích điện dạng hóa học. Là loại thiết bị tích điện đã được sử dụng phổ biến từ rất lâu.

Do các loại PIN được sử dụng với mục đích tích điện tương tự như ắc quy khi hết hạn sử dụng đều được xem xét là chất thải nguy hại. Do đó, chúng cần phải được thu hồi để xử lý sau khi thải ra.

Chình vì thế, mà người ta thường lầm tưởng pin mặt trời cũng thuộc dạng pin gây nguy hại – nhận định này đã khiến pin mặt trời lại trở thành nạn nhân của sự cố nhầm lẫn này.

Tại sao lại đặt tên là “PIN MẶT TRỜI”?

Theo ý kiến của một số chuyen gia, cái tên “PIN MẶT TRỜI” có lẽ xuất phát từ từ “CELL”.

Một số người, khi mua/thay pin cho các thiết bị của mình thường hỏi “Cục pin này có bao nhiêu cell?”, “là 4 cell hay 6 cell?”…. Đây được xem là một thuật ngữ chuyên môn, dùng để nói về dung lượng của pin.

Ngoài ra, ta có thể xét về tính tương đồng của “PIN MẶT TRỜI” và “PIN TÍCH ĐIỆN”:

Cấu tạo của ắc quy cũng xuất phát từ CELL và có điện áp volt. Các CELL ghép lại với nhau tạo thành MODULE. Tiếp đó, các MODULE liên kết với nhau và tạo thành RACK. Cuối cùng, sau quá trình ghéo nối, chúng sẽ trở thành HỆ THỐNG (SYSTEM) tích điện hoàn chỉnh.

Đối với pin mặt trời, quá trình này cũng diễn ra tương tự: tế bào quang điện CELL liên kết tạo thành MODULE/PANEL. Các MODULE này liên kết tạo thành ARRAY/TABLE để cho ra một hệ thống pin năng lượng mặt trời.

Có lẽ xuất phát từ tính tương đồng này mà tên thành phẩm có từ “PIN”.

Giải pháp xử lý chất thải pin năng lượng mặt trời hết hạn sử dụng

Như vậy, có thể nhận định rằng pin mặt trời không hẳn là chất thải nguy hại – chúng có thể chỉ bị nhầm lẫn do đặt tên.

Theo SolarTech (Mỹ)

• Tuổi thọ các tấm pin có thể kéo dài 20-30 năm. Ngoài ra, có những tấm pin mặt trời được sản xuất từ những năm 1970 – 1980 hiện vẫn còn đang sử dụng tốt.
• Nhiều cơ quan đã cho tiến hành thí nghiệm. Kiểm tra tính nguy hại của loại pin này đến môi trường. Tuy nhiên, phần lớn chúng đều có thể vượt qua bài test. Và học đã khẳng đinh, pin mặt trời không cần kiểm soát trong diện chất thải nguy hại.
• Biện pháp đối với pin mặt trời đã hết hạn. Nên tách các thành phần vật liệu cấu tạo pin như: kính, cell, kim loại, plastic/polymer)… nhằm tái sử dụng. Có thể dùng tấm thủy tinh để làm chai lọ. Cell thì xử lý hóa học để tái sử dụng sản xuất cell panel mới có hiệu suất cao hơn…

Theo SolarTech, tại Mỹ – đối với các tấm pin không thể sử dụng được nữa – chúng vẫn không bị xem là loại chất thải nguy hại. Hơn hết, còn có thể xem là tài nguyên tái sử dụng có hiệu quả đáng kể.

Theo tổ chức IEA Photovoltaic Power Systems Programme – IEA PVPS (Thụy Sỹ)

IEA PVPS đã thực hiện khảo sát và nghiên cứu về vấn đề xử lý pin mặt trời hết hạn từ rất lâu. Theo tài liệu công bố, ta có được những thông tin:

• EU: có quy định về tỷ lệ tái chế và tái sử dụng pin mặt trời là 85%/80%.
• Mỹ: hiện chưa có luật lệ nào quy định về vấn đề quản lý pin mặt trời hết hạn sử dụng.
• Nhật Bản: được xử lý giống như các loại chất thải rắn thông thường. Không phải là chất thải nguy hại. Có thể được tái chế để sử dụng.
• Trung Quốc, Hàn Quốc: cũng có đánh giá tương tự như các quốc gia trên.

Tuổi thọ của chúng dài hơn 30 năm.

Tất cả các vật liệu cấu tạo nên tấm pin mặt trời đều được thu hồi tái sử dụng sau khi pin hết hạn. Chúng đều được xem là tài nguyên và chắc chắn là không phải chất thải gây nguy hại môi trường.

IEA PVPS cũng cung cấp thêm thông tin về những công nghệ xử lý và tái chế. Tái sử dụng cho các loại pin mặt trời khác nhau. Tùy vào cấu tạo thực tế. Song song đó, hỗ trợ các quốc gia nghiên cứu về công nghệ tái chế hiệu quả, chi phí thấp, tiết kiệm thời gian….