Tấm pin mặt trời độc hại và quản lý thế nào?

Cố vấn kỹ thuật của GreenID Trần Đình Sính vừa có chuyến đi dài ngày đến nhiều địa phương ĐBSCL tìm hiểu hoạt động lắp đặt tấm pin mặt trời của doanh nghiệp và hộ dân. Đáp ứng mối quan tâm của bạn đọc về các tấm pin mặt trời có chứa những chất độc hại gì, hết hạn sử dụng thải ra môi trường có thể gây ô nhiễm như thế nào, ông dành cho phóng viên Tạp chí Ánh Sáng và Cuộc Sống cuộc phỏng vấn.

Ông Trần Đình Sính tại khu nuôi tôm lắp tấm pin mặt trời của Công ty Cổ phần Solan Việt Nam ở xã Vĩnh Hậu (Hòa Bình, Bạc Liêu)

Thưa ông, gọi là tấm pin mặt trời thường gây mối liên hệ đến các loại pin truyền thống hoặc bình ắc-quy chứa nhiều chất độc hại nhưng mắt thường lại thấy tấm pin mặt trời chỉ là những tấm mỏng?

Đã có chuyên gia kiến nghị gọi chính xác hơn là tấm năng lượng mặt trời chứ không gọi là pin nữa bởi nó khác với các loại pin truyền thống hoặc bình ắc-quy chứa nhiều chất độc hại, mà nếu gọi pin có thể gây hiểu nhầm. Trong thực tế, nhiều người dân ở huyện Tri Tôn, tỉnh An Giang lắp tấm pin mặt trời áp mái nhà đã gọi một cách dễ hiểu và chính xác là “tấm năng lượng”.

Tấm pin mặt trời được cấu tạo như thế nào, có chất độc hại gì hay không?

Về cấu tạo, ngoài khung nhôm và hộp đấu nối, tấm pin mặt trời thường có 5 lớp. Trong số 5 lớp này chỉ có lớp tế bào quang điện (solar cell) dày khoảng 0,2mm là có thể chứa những chất có thể gây ra ô nhiễm môi trường còn những lớp khác là những vật liệu thông thường sử dụng hàng ngày, không chứa chất độc hại. Trong một tấm pin năng lượng mặt trời, tấm kính cường lực thường nặng nhất, khoảng 65%; sau đó tới khung khoảng 20%, tế bào quang điện khoảng 6%-8%, cuối cùng là các thành phần còn lại.

Ông Sính bên thiết bị thu điện mặt trời áp mái biến thành điện sinh hoạt ở nhà ông Đặng Văn Phước tại ấp Vồ Bà, xã An Hảo (Tịnh Biên, An Giang).

Hiện nay trên thế giới sử dụng 2 nhóm tế bào quang điện: Loại tế bào quang điện silic (silicon based solarcell) và tế bào quang điện loại màng mỏng (thin film based solar cell). Loại tế bào quang điện silic gồm có 2 nhánh: loại silic đơn tinh thể (monocristalline gọi tắt là mono) và loại silic đa tinh thể (polycrystalline gọi tắt là poly).

Tế bào quang điện silic hầu như không chứa chất độc hại. Tế bào quang điên loại màng mỏng thường sử dụng một số kim loại nặng và độc như cadmium, selenium, telurium, indium,… Câu hỏi đặt ra rằng khi thải ra môi trường, các chất này phát tán ra môi trường như thế nào và tác động thư thế nào đến môi trường và sức khỏe con người?

Tấm pin mặt trời có chứa chất độc hại nhưng việc có rò rỉ ra môi trường hay không và rò rỉ bao nhiêu cũng như là nồng độ là bao niêu là câu hỏi cần giải đáp. Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (International Renewable Energy Agency, IRENA) các thí nghiệm thực hiện xác định mức độ rò rỉ các chất từ pin mặt trời ở các nước Mỹ, Đức và Nhật.

Cấu tạo tấm pin mặt trời có 5 lớp

Kết quả xác định được nồng độ đối với cadmium từ không phát hiện ra đến 0,22mg/lít và đối với chì (Pb) từ không phát hiện ra đến 11mg/lít. Kết luận đưa ra là phần lớn các tấm pin mặt trời thải ra thuộc về loại rác thải thông thường (general waste classification).

Hiện đã có công nghệ tái chế pin mặt trời khi hết thời hạn sử dụng hay chưa?

Thành phần vật liệu tái chế tấm pin mặt trời được thể hiện như sau. Đối với nhóm silic, phần lớn là kính (76%), sau đó đến nhựa (khoảng 10%), nhựa (8%), nhôm (5%) và khoảng 1% là các kim loại khác. Đối với loại màng mỏng thành phần chủ yếu là kính (89%), sau đó đến nhựa (4%), nhôm (6%) và các kim loại khác khoảng 1%.

Về công nghệ tái chế, loại silic được tháo ra, 95% phần kính và 100% kim loại được tái sử dụng; phần còn lại được xử lý nhiệt và qua một quá trình xử lý, khoảng 80% module và 85% silicon được tái sử dụng. Đối với loại màng mỏng, tấm pin được cắt ra; sau một loạt quá trình xử lý, khoảng 95% chất bán dẫn và 90% kính được tái sử dụng.

Số lượng tấm pin mặt trời trên thế giới hiện nay và việc quản lý những tấm hết hạn sử dụng như thế nào?

Theo IEA, vào năm 2030 công suất điện mặt trời PV vào khoảng 1.632GW và đạt đến 4.512 GW vào năm 2050. Khối lượng tấm pin mặt trời thải ra vào năm 2030 vào khoảng 8 triệu tấn và vào năm 2050 dự kiến khoảng 78 triệu tấn. Hiện nay, trọng lượng khoảng gần 6 triệu tấn, tỷ lệ tái chế không đáng kể. Đến 2050 dự kiến khoảng 6,5 triệu tấn/năm, tỷ lệ tái chế khoảng 89%.

Hình dáng bề ngoài của 3 loại tấm pin mặt trời đơn tinh thể (monocristalline), đa tinh thể (polycrystalline) và màng mỏng (thin film).

IEA cũng dự báo khối lượng tấm pin 5 nước dẫn đầu dự kiến sẽ có 49,3 triệu tấn vào năm 2050, chiếm 85% so với toàn thế giới. Trong đó Trung Quốc 20 triệu tấn, Mỹ 10 triệu tấn, Nhật 7,5 triệu tấn, Ấn Độ 7,5 triệu tấn và Đức 4,3 triệu tấn. Trung Quốc là nước dẫn đầu về pin măt trời, dự kiến khối lượng khoảng 20 triệu tấn năm 2050. Cho đến nay Trung Quốc chưa có chính sách đối với tấm pin sau khi sử dụng.

Đứng thứ hai là Mỹ, dự kiến khối lượng khoảng 10 triệu tấn năm 2050. Cho đến nay Mỹ chưa có chính sách của liên bang về quản lý tấm pin sau khi sử dụng. Riêng bang California đang soạn thảo quy chế dùng trong bang. Nhật Bản có khối lượng dự kiến khoảng 7,5 triệu tấn năm 2050. Cho đến nay Nhật chưa có chính sách về quản lý tấm pin sau khi sử dụng. Tiếp đến là Ấn Độ, dự kiến khối lượng khoảng 7 triệu tấn năm 2050. Cho đến nay Ấn Độ chưa có chính sách về quản lý tấm pin sau khi sử dụng.

Đối với Đức, khối lượng khoảng 4,4 triệu tấn năm 2050. Đức đã thông qua đạo luật về thiết bị điện và điện tử (Elektroaltgerätegesetz or ElektroG) dựa trên Hướng dẫn về Chất thải Điện và Điện tử của EU (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive, WEEE). Nhà máy tái chế tấm pin mặt trời đầu tiên ở châu Âu của tập đoàn Veolia được xây dựng ở Rousset năm 2018. Công suất tái chế 1.300 tấn/năm vào 2018, bằng toàn bộ số lượng tấm pin thải ra ở Pháp năm 2018. Công suất dự kiến tăng lên 4.000 tấn/năm vào 2022. Nhà máy dự kiến tái chế cho khu vực châu Âu.

Còn việc quản lý tấm pin mặt trời tại nước ta?

Năm 2019, công suất điện mặt trời của Việt Nam vào khoảng 6,74GW. Theo Quy hoạch Điện VIII, đến năm 2030, công suất điện mặt trời khoảng 18,89GW và năm 2045 dự kiến khoảng 53GW. Khối lượng chất thải ước tính 404 ngàn tấn vào 2035 và vào khoảng 1,9 triệu tấn vào năm 2045.

Khối lượng chất thải tấm pin mặt trời tại Việt Nam khá nhỏ so với các nước dẫn đầu trên thế giới, ước tính khoảng 1,9 triệu tấn vào năm 2045, bằng khoảng 11% tro xỉ nhiệt điện than ở Việt Nam hiện nay, khoảng 17 triệu tấn. Cho đến nay Việt Nam chưa có cơ chế chính sách gì về chất thải pin mặt trời.

Qua thực tế trên, ông có khuyến nghị gì?

Cho đến nay, chất thải từ tấm pin mặt trời chưa chứng minh được là độc hại đến môi trường. Các nước dẫn đầu về năng lượng mặt trời hầu như vẫn chưa có cơ chế, chính sách về tái chế trừ một số nước thuộc EU. Việc chậm ban hành các chính sách của các nước trên thế giới có thể do vấn đề rác thải từ tấm pin mặt trời chưa cấp bách.

Đối với Việt Nam, khối lượng chất thải từ tấm pin mặt trời ở Việt Nam khá nhỏ so với các nước dẫn đầu. Tu nhiên, chúng ta cần sớm có cơ chế về thu nhận và xử lý rác thải từ tấm pin mặt trời.

                                                                                                          SÁU NGHỆ