Theo quan điểm của tôi, tôi muốn hướng sự chú ý của bạn đến một chủ đề có tầm quan trọng lớn nhưng thường bị bỏ qua: việc tái chế các tấm quang điện. Bạn đã bao giờ suy ngẫm về số phận của các tấm pin mặt trời khi hết tuổi thọ chưa? Chủ đề này không thường xuyên được đề cập đến, nhưng nó xứng đáng được khám phá sâu hơn. Vì vậy, tôi mời bạn tìm hiểu những thách thức của việc tái chế các tấm quang điện là gì và cho đến nay những giải pháp nào đã được phát hiện.
Toàn cảnh hiện tại của các tấm quang điện
Thông tin cho chúng ta thấy rằng vào năm 2023, thị trường hệ thống quang điện đang được mở rộng và đổi mới hoàn toàn. Trong số những phát triển gần đây nhất là các giải pháp quang điện tiên tiến, bao gồm các vật liệu hiệu suất cao, công nghệ quang điện nhiệt và các biến thể bền vững. Những xu hướng này được hỗ trợ bởi việc giảm chi phí và sản xuất tại địa phương.
Ví dụ, tại Hoa Kỳ, ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đã bổ sung thêm 6,1 gigawatt công suất trong quý đầu tiên của năm 2023, tăng 47% so với năm trước. Trên toàn cầu, thị trường được định giá 157,75 tỷ đô la vào năm 2022, với dự báo tăng trưởng hàng năm là 7,8% cho đến năm 2030.
Đây dường như là một khía cạnh tích cực, tuy nhiên, chúng ta phải xem xét một hậu quả lớn, đó là tác động sinh thái và những khó khăn trong việc tái chế các tấm quang điện. Do chi phí tái chế cao và cơ sở hạ tầng hạn chế, bạn có thể hiểu rõ ràng rằng nhiều tấm pin cuối cùng sẽ được đưa vào các bãi chôn lấp, gây ra một vấn đề sinh thái lớn. Tuy nhiên, bên cạnh việc bảo vệ môi trường, việc tái sử dụng các thành phần từ các tấm pin mặt trời đã qua sử dụng có thể làm giảm nhu cầu về nguyên liệu thô, đồng thời mang lại cơ hội việc làm.
Hãy xem xét rằng vào năm 2022, công suất năng lượng mặt trời lắp đặt trên toàn cầu là 268 gigawatt, tăng từ 183 gigawatt vào năm 2021 và ước tính là 315 gigawatt vào năm 2023. Điều này cho thấy điều gì? Tất nhiên, trong tương lai sẽ có một lượng lớn các tấm quang điện đã qua sử dụng. Ở Vương quốc Anh, ước tính chất thải từ tấm pin mặt trời sẽ đạt 1 triệu tấn vào năm 2050 và ở Úc, chúng đại diện cho dòng chất thải điện tử phát triển nhanh nhất, với hơn 100.000 tấn chất thải vào năm 2035. Và như tôi đã đề cập ở trên, chi phí tái chế thường cao hơn chi phí xử lý, đòi hỏi phải có các biện pháp khuyến khích tài chính và khung pháp lý đầy đủ. Tuy nhiên, Châu Âu giữ vai trò dẫn đầu, có quy định áp đặt việc thu gom và tái chế các tấm quang điện
Nguồn ảnh: Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA)
Những thách thức và giải pháp trong việc tái chế các tấm quang điện
Bạn có thể dễ dàng nhận thấy rằng việc thiếu một hệ thống tái chế hiệu quả các tấm quang điện sẽ ảnh hưởng lớn đến môi trường. Mặc dù các tấm pin này tạo ra năng lượng sạch nhưng quá trình sản xuất và chất thải của chúng ở cuối vòng đời vẫn chứa các vật liệu độc hại, có thể ảnh hưởng đến môi trường. Được rồi, vậy phải làm gì? Phải tìm ra những giải pháp khả thi và hiệu quả nhất. Tái chế là điều cần thiết để ngăn ngừa các vấn đề môi trường liên quan đến việc xử lý các tấm này.
Một ví dụ cụ thể về việc tái chế các tấm quang điện, hay đúng hơn là phục hồi lại mà tôi có thể cung cấp cho bạn, là quy trình áp dụng cho các tấm nền silicon. Điều này bao gồm việc tháo rời các tấm thành các bộ phận, làm tan chảy các tấm bán dẫn bị hỏng, sản xuất tế bào silicon mới và lắp ráp cuối cùng, dẫn đến tỷ lệ tái chế là 85%. Tuy nhiên, chi phí cao của quá trình tái chế này làm cho phương án chôn lấp trở nên hấp dẫn hơn đối với nhiều người ra quyết định.
Một quy trình khác là quy trình tái chế vật lý, quy trình cơ học và được sử dụng nhiều nhất. Trong giai đoạn đầu tiên, tất cả các vật liệu chứa trong một tấm được tách ra. Các thành phần này sau đó được nghiền, kiểm tra để xác định lượng độc tố và sau đó được tái sử dụng. Một bảng điều khiển có thể bao gồm nhiều vật liệu khác nhau bao gồm silicon, thủy tinh, nhôm, đồng và bạc.
Đối với việc tái chế hóa chất, một trong những giải pháp mới nhất được phát hiện, việc này thường được thực hiện sau khi xử lý nhiệt. Nó bao gồm việc tách các vật liệu của tấm pin thông qua các quá trình hóa học, nhưng quá trình này cũng liên quan đến việc giải phóng các loại khí nguy hiểm, đây là một vấn đề lớn trong việc tái chế các tấm quang điện. Một điều tích cực là khả năng tái sử dụng các chất này nhiều lần trong các quy trình tái chế này.
Để cho bạn ví dụ, có hai công nghệ chính để tái chế các tấm quang điện dựa trên silicon: tách lớp và tách vật liệu. Những công nghệ này bao gồm hòa tan trong chất pha loãng, hòa tan trong axit nitric, xử lý nhiệt và chiếu xạ siêu âm, mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Đối với các tấm màng mỏng, các công nghệ tái chế bao gồm tách lớp, tách vật liệu và tinh chế vật liệu, với các quy trình như thủy luyện và luyện kim, mỗi quy trình cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng.
Việc tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) trong các hệ thống tái chế, bao gồm cả việc tái chế các tấm quang điện, thể hiện một hướng đi đầy hứa hẹn và sáng tạo trong quản lý chất thải. Nếu bạn thắc mắc chính xác thì đây là câu trả lời. Một ví dụ có liên quan là việc phát triển hệ thống quản lý chất thải thông minh ở Hoa Kỳ, sử dụng cảm biến thông minh, camera trực quan và camera siêu quang kết hợp với máy phân loại rác tự động. Những công nghệ này cho phép ghi lại hình ảnh các đồ vật khi chúng di chuyển trên băng chuyền, đồng thời cảm biến giúp giám sát và kiểm soát quá trình quản lý chất thải.
Hơn nữa, công nghệ này sử dụng các mô hình học máy để cải thiện khả năng nhận biết và phân loại rác thải không thể tái chế. Thông tin và hình ảnh thu thập được sẽ được tải lên cơ sở dữ liệu đám mây để đào tạo và kiểm tra các mô hình này, từ đó có thể phân tích dữ liệu để xác định mẫu, đưa ra quyết định và liên tục cải tiến. Những mô hình này sẽ phân tích hình ảnh và mô tả về chất thải cũng như thông tin về các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học của chúng để xác định chất gây ô nhiễm, mật độ năng lượng và hàm lượng hữu cơ.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có kế hoạch đánh giá tính khả thi về mặt kỹ thuật và hiệu suất sinh thái của hệ thống của họ ở quy mô thí điểm. Họ cũng có ý định phát triển một nền tảng web cho phép họ chia sẻ bộ dữ liệu và thông tin khác với các bên quan tâm.
Nguồn ảnh: Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA)
Cơ hội và triển vọng trong việc tái chế các tấm quang điện
Xem xét sự phức tạp và chi phí của quá trình tái chế, điều cần thiết là phải phát triển các phương pháp hiệu quả và bền vững hơn. Bạn có đồng ý không? Điều này có thể bao gồm các ưu đãi tài chính và khung pháp lý phù hợp cũng như nghiên cứu khám phá các công nghệ tiên tiến mới trong lĩnh vực tái chế chất thải. Tuy nhiên, phân khúc này đại diện cho một cơ hội kinh doanh rất tốt.
Bạn nên biết rằng thị trường tái chế các tấm quang điện toàn cầu có tiềm năng to lớn, ước tính tăng từ 0,36 tỷ đô la vào năm 2023 lên 1,72 tỷ đô la vào năm 2028. Điều này mở đường cho các ngành công nghiệp mới tập trung vào tái chế các tấm quang điện đã qua sử dụng và sự tăng trưởng này được hỗ trợ bởi nhiều công ty trên toàn thế giới (Hoa Kỳ, Úc, Đức, Vương quốc Anh, Thụy Sĩ, Trung Quốc, Canada, Tây Ban Nha, Hồng Kông, Ấn Độ, Ý, Nhật Bản, Ba Lan, Singapore, Slovakia, Nam Phi, Israel, Ireland, Pháp và Brazil) , liên quan đến việc tái chế các tấm quang điện.
Ngoài ra, nhiều chính phủ khác nhau trên thế giới cung cấp kinh phí và hỗ trợ cho việc tái chế các tấm quang điện. Tôi sẽ cho bạn một vài ví dụ quan trọng:
Hoa Kỳ: Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, thông qua Văn phòng Công nghệ Năng lượng Mặt trời (SETO), đã công bố cơ hội tài trợ "Vật liệu, Vận hành và Tái chế Quang điện (THÊM PV)" cho năm tài chính 2023. Điều này sẽ cung cấp tới 20 triệu đô la trong ba năm cho các dự án nghiên cứu và phát triển. Các dự án này nhằm mục đích tạo ra các phương pháp tiếp cận sáng tạo và thực tế nhằm tăng cường tái sử dụng và tái chế các công nghệ năng lượng mặt trời, từ đó củng cố nền kinh tế tuần hoàn cho các hệ thống quang điện ở Hoa Kỳ.
Liên minh Châu Âu: Thông qua EIT RawMaterials, Liên minh Châu Âu tài trợ cho một dự án dưới sự giám sát của Veolia Đức, với tổng số tiền là 4,8 triệu euro. Dự án này nhằm mục đích phát triển một công nghệ hiệu quả và độc đáo để tái chế các mô-đun quang điện đã hết thời gian sử dụng.
Nhật Bản: PV CYCLE aisbl và Tổ chức Phát triển Công nghệ Tài nguyên Tỉnh Akita (Akita PRTDO) đã công bố thành lập PV CYCLE Japan để quản lý tập thể các tấm quang điện đã ngừng hoạt động. Hoạt động ban đầu của PV CYCLE JAPAN là làm đầu mối liên lạc cho một nghiên cứu khả thi về việc thu gom các tấm quang điện đã ngừng hoạt động cho Bộ Môi trường Nhật Bản, mục tiêu chính là thúc đẩy việc tái sử dụng và tái chế các tấm quang điện đã ngừng hoạt động.
Trung Quốc: Chính phủ Trung Quốc, thông qua Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia, đã công bố kế hoạch thiết lập hệ thống tái chế các tấm quang điện đã ngừng hoạt động. Đến năm 2025, Trung Quốc đặt mục tiêu xây dựng cơ chế xử lý các thiết bị ngừng hoạt động từ các nhà máy điện quang điện. Ngoài ra, đến năm 2030, chính phủ Trung Quốc dự định hoàn thiện hệ thống tái chế hoàn chỉnh cho các nhà máy quang điện, đồng thời hỗ trợ các công ty tái chế bên thứ ba thực hiện các hoạt động tái chế các thiết bị quang điện đã ngừng hoạt động.
Những sáng kiến này phản ánh cam kết toàn cầu quan trọng trong việc thúc đẩy tái chế các tấm quang điện và hỗ trợ phát triển nền kinh tế tuần hoàn trong lĩnh vực năng lượng mặt trời.
Tôi kết luận rằng việc tái chế các tấm quang điện không chỉ là nhu cầu sinh thái mà còn là một cơ hội kinh doanh đặc biệt. Với các công nghệ mới nổi và thị trường ngày càng mở rộng, lĩnh vực này mang lại mảnh đất màu mỡ cho sự đổi mới và phát triển bền vững. Chúng ta phải đối mặt với những thách thức, nhưng việc tái chế các tấm quang điện có thể trở thành con đường dẫn đến một tương lai xanh hơn và thịnh vượng hơn. Bạn thấy chủ đề này thế nào?
