Mục lục
Các tấm pin mặt trời có tuổi thọ trung bình tối thiểu là 25 năm. Khi chúng hết hạn sử dụng, đơn vị sử dụng thường muốn vứt chúng vào bãi chôn lấp. Tuy nhiên, làm như vậy có hại cho môi trường, lãng phí các nguồn tài nguyên quý giá và thường có thể đánh bại mục đích lựa chọn các nguồn năng lượng tái tạo ngay từ đầu.
Tổng quan về tái chế pin mặt trời
Tấm pin năng lượng mặt trời silicon được cấu tạo bằng khung nhôm, thủy tinh, dây đồng, các lớp polyme và tấm ốp lưng, tế bào pin mặt trời silicon và hộp nối bằng nhựa. Các lớp polyme làm kín tấm pin mặt trời khỏi tiếp xúc với thời tiết nhưng có thể khiến việc tái chế và tháo rời tấm pin trở nên khó khăn vì cần nhiệt độ cao để làm lỏng chất kết dính.
Nhiều thành phần trong số này có thể được tái chế. Thủy tinh chiếm phần lớn trọng lượng của một tấm pin mặt trời (khoảng 75%) và tái chế thủy tinh đã là một ngành công nghiệp lâu đời. Các vật liệu khác có thể tái chế dễ dàng bao gồm khung nhôm, dây đồng và hộp nối nhựa.
Các vật liệu khác nằm trong pin mặt trời có thể khó tái chế hơn. Bạc, thiếc và đồng bên trong là những thành phần có giá trị, nhưng các tấm pin thường chứa một lượng rất nhỏ các vật liệu này. Các kim loại độc hại như chì và cadmium cũng có thể có trong các tấm pin mặt trời. Ngoài ra, Các tấm pin mặt trời màng mỏng có thể chứa nhôm, thiếc, Tellurium và antimon, cũng như gali và indium.
Các thành phần khác của hệ thống năng lượng mặt trời có thể bao gồm bộ biến tần, giá đỡ và hệ thống pin dự phòng, cũng có thể được tái chế. Biến tần có thể được tái chế bằng rác thải điện tử và giá đỡ có thể được tái chế bằng các kim loại phế liệu tương tự. Hệ thống lưu trữ năng lượng dựa trên pin Lithium hoặc ắc quy có thể được xử lý bằng các chương trình tái chế hiện tại.
Xem thêm: Pin lưu trữ năng lượng mặt trời có thể tái chế được không?
Xem thêm: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
Tại sao phải tái chế pin mặt trời
Các nguồn tài nguyên để sản xuất ra các tấm pin mặt trời không phải là hữu hạn và đòi hỏi năng lượng và nỗ lực để có được. Ngoài ra, chúng thường có nhiều giá trị hơn để cung cấp khi hết thời gian sử dụng. Việc loại bỏ “chất thải” điện tử sẽ làm triệt tiêu một cách hiệu quả giá trị bổ sung mà chất thải có thể cung cấp. Mặt khác, bằng cách tái chế chất thải này, các vật liệu có thể trở thành chất thải rắn sẽ được chuyển đổi thành các nguồn tài nguyên có giá trị có thể dùng làm nguyên liệu thô hoặc vật liệu xây dựng cho các sản phẩm mới.
Bằng cách lấy “chất thải” từ một thứ đã hết thời gian sử dụng và chuyển nó thành tài nguyên cho một mặt hàng khác, chúng ta tiến gần hơn đến các giải pháp sản xuất và năng lượng bền vững theo chu trình khép kín. Quá trình này đưa chúng ta ngày càng đến gần hơn với việc xây dựng nền kinh tế tuần hoàn.
Cách tái chế pin mặt trời silicon
Các tấm pin mặt trời silicon được tạo thành từ thủy tinh, kim loại và nhựa – tất cả đều có thể được sử dụng lại sau khi tấm pin hết tuổi thọ. Quá trình tái chế pin mặt trời silicon bắt đầu bằng việc tháo rời sản phẩm thực tế để tách các bộ phận nhôm và thủy tinh. Hầu hết (95%) kính có thể được tái sử dụng, trong khi tất cả các bộ phận kim loại bên ngoài được sử dụng để đúc lại khung. Các vật liệu còn lại được xử lý ở 500°C trong một đơn vị xử lý nhiệt để dễ dàng liên kết giữa các phần tử tế bào. Do nhiệt độ quá cao, nhựa bao bọc bay hơi, để lại các tế bào silicon sẵn sàng được xử lý thêm. Công nghệ hỗ trợ đảm bảo rằng ngay cả nhựa này cũng không bị lãng phí, do đó nó được tái sử dụng làm nguồn nhiệt cho quá trình xử lý nhiệt tiếp theo.
Sau khi xử lý nhiệt, phần cứng màu xanh lá cây được tách ra về mặt vật lý. 80% trong số này có thể dễ dàng được tái sử dụng, trong khi phần còn lại được tinh chỉnh thêm. Các hạt silic – được gọi là tấm xốp – được khắc bằng cách sử dụng axit. Các tấm xốp bị hỏng được nấu chảy để sử dụng lại cho việc sản xuất các mô-đun silicon mới, dẫn đến tỷ lệ tái chế vật liệu silicon là 85%
Sau khi được phục hồi, tất cả các vật liệu có thể được gửi đến các lĩnh vực công nghiệp khác nhau:
- Thủy tinh được sử dụng để tạo ra thủy tinh mới (chiếm khoảng 75% tấm quang điện làm từ silicon và có thể tái sử dụng 95%)
- Khung nhôm được gửi đến nhà máy sản xuất nhôm (trung bình chiếm khoảng 6% đến 8% tấm pin mặt trời và có thể tái sử dụng 100%)
- Chất dẻo được dùng làm nhiên liệu trong sản xuất xi măng (chiếm khoảng 10% các tấm quang điện làm từ silicon)
- Các tấm silicon có thể được nấu chảy và được sử dụng bởi các công ty tái chế đặc biệt (chiếm khoảng 5% các tấm pin quang điện làm từ silicon)
- Cáp và đầu nối được bán dưới dạng đồng phế liệu để tái chế
Cách tái chế pin mặt trời màng mỏng
Tái chế pin mặt trời màng mỏng cần một quy trình xử lý mạnh mẽ hơn. Bước đầu tiên là cho chúng vào máy hủy. Sau đó, máy nghiền búa đảm bảo rằng tất cả các hạt không lớn hơn 4-5mm, đó là kích thước mà lớp cán giữ các vật liệu bên trong lại với nhau bị vỡ và do đó có thể được loại bỏ. Trái ngược với các tấm pin mặt trời silicon, chất còn lại bao gồm cả vật liệu rắn và lỏng . Để tách chúng ra, một vít quay được sử dụng, về cơ bản giữ cho các phần rắn quay bên trong một ống, trong khi chất lỏng nhỏ giọt vào một thùng chứa.
Chất lỏng trải qua quá trình kết tủa và khử nước để đảm bảo độ tinh khiết. Chất tạo thành đi qua quá trình xử lý kim loại để tách hoàn toàn các vật liệu bán dẫn khác nhau. Bước sau phụ thuộc vào công nghệ thực tế được sử dụng khi sản xuất các tấm, tuy nhiên, trung bình 95% vật liệu bán dẫn được tái sử dụng .
Các chất rắn bị ô nhiễm bởi cái gọi là vật liệu xen kẽ, có khối lượng nhẹ hơn và có thể được loại bỏ thông qua một bề mặt rung động. Cuối cùng, vật liệu được rửa sạch. Những gì còn lại phía sau là thủy tinh tinh khiết, tiết kiệm 90% các thành phần thủy tinh để dễ dàng sản xuát lại.
Quy định về tái chế pin mặt trời trên thế giới
Liên minh châu Âu
Tại EU, việc xử lý và xử lý các tấm pin mặt trời – về cơ bản là các sản phẩm điện tử – được điều chỉnh bởi Chỉ thị về Thiết bị Điện và Điện tử Rác thải (WEEE – WEEE đề cập đến chỉ thị của Cộng đồng Châu Âu 2002/96 / EC về thu gom và tái chế các sản phẩm điện và điện tử thải).
Liên minh châu Âu yêu cầu các công ty năng lượng mặt trời thu thập và tái chế pin mặt trời của họ, với chi phí tái chế được tính vào giá bán. Bằng cách này, chất thải của tấm pin và tác động đến môi trường được giảm thiểu với mức giá chỉ tăng nhẹ cho người tiêu dùng.
Tại Hoa Kỳ
Tại Hoa Kỳ, vẫn chưa có chương trình tái chế pin mặt trời được thiết lập trên toàn quốc. Việc xử lý các sản phẩm PV năng lượng mặt trời đến cuối vòng đời chịu sự điều chỉnh của Đạo luật Bảo tồn và Phục hồi Tài nguyên Liên bang (RCRA – một đạo luật liên bang quản lý việc quản lý chất thải nguy hại) và các chính sách khác nhau của tiểu bang địa phương.
Cho đến nay, Washington là tiểu bang duy nhất bắt buộc các nhà sản xuất phải xử lý các tấm panel tại một cơ sở chuyên biệt. Trong khi đó Califonia cho phép các tấm pin mặt trời ngừng hoạt động để quản lý chúng một cách kinh tế hơn dưới dạng chất thải phổ thông thay vì chất thải nguy hại theo luật hiện hành của California.
Tại Trung Quốc
Trung Quốc hiện là thị trường năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới về số đầu tư, sản xuất tấm pin và sản xuất năng lượng nhưng không có quy định cụ thể về việc tái chế pin mặt trời.
Tại Việt Nam
Do tấm pin năng lượng mặt trời thực chất là sản phẩm có chức năng hấp thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời (quang năng) và chuyển hóa thành điện năng, khác về tính chất với các loại pin, ắc quy khác là có chức năng tích điện. Do vậy, tấm pin năng lượng mặt trời thải không thuộc các loại pin, ắc quy thải có mã số CTNH 19 06 01, 19 06 02, 19 06 04 và 19 06 05 được quy định tại Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về quản lý chất thải nguy hại và không thuộc danh mục sản phẩm thải bỏ quy định tại Quyết định số 16/2015/QĐ-TTg ngày 22/5/2015 của Thủ tướng Chính phủ quy định về thu hồi, xử lý sản phẩm thải bỏ.
Các tổ chức, cá nhân sản xuất, sử dụng pin năng lượng mặt trời phải thực hiện quy định về trách nhiệm của chủ nguồn thải quy định tại Nghị định số 38/2015/NĐ-CP ngày 24/4/2015 của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu. Theo đó, tại Điều 7, Điều 16 và Điều 30 Nghị định số 38/2015/NĐ-CP có quy định rõ trách nhiệm của chủ nguồn thải chất thải nguy hại; trách nhiệm của tổ chức, cá nhân phát sinh chất thải rắn sinh hoạt và trách nhiệm của chủ nguồn thải chất thải rắn công nghiệp thông thường. Riêng đối với chủ nguồn thải chất thải nguy hại phải tự chịu trách nhiệm về việc phân định, phân loại, xác định số lượng chất thải nguy hại phải báo cáo và quản lý theo quy định tại Khoản 2 Điều 7 Nghị định số 38/2015/NĐ-CP.
Các chủ nguồn thải có trách nhiệm thực hiện phân định và phân loại tấm pin năng lượng mặt trời quy định tại Mục 3 của QCVN 07:2009/BTNMT-Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại để quản lý cho phù hợp như tái sử dụng, tái chế, xử lý hoặc chuyển giao cho các cơ sở có chức năng phù hợp để tái chế, xử lý theo đúng quy định.
Để có cơ sở pháp lý đảm bảo việc xử lý pin mặt trời thải bỏ, Điều 55 Luật Bảo vệ môi trường năm 2020 đã quy định các tổ chức, cá nhân sản xuất, nhập khẩu sản phẩm, bao bì chứa chất độc hại, khó có khả năng tái chế hoặc gây khó khăn cho thu gom, xử lý phải đóng góp tài chính vào Quỹ Bảo vệ môi trường Việt Nam để hỗ trợ các hoạt động xử lý chất thải và giao Chính phủ quy định chi tiết nội dung này. Bộ Tài nguyên và Môi trường đã nghiên cứu, đưa sản phẩm tấm pin mặt trời vào danh mục các sản phẩm mà các nhà sản xuất, nhập khẩu phải thực hiện thu hồi, tái chế pin mặt trời tại Nghị định 08/2022/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật Bảo vệ môi trường năm 2020 vừa được ban hành.
