3.2.4.4 Phương án thu gom xử lý pin năng lượng mặt trời sau khi hết hạn sử dụng dụng
Trước đây, các chuyên gia môi trường luôn lo lắng về sự bùng nổ của điện năng lượng mặt trời, vì họ lo ngại các sản phẩm này sẽ trở thành một lượng rác thải công nghệ khổng lồ khi hết vòng đời sử dụng. Thông thường, các tấm pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ khoảng 20 - 30 năm. Do đó, nếu khơng có quy trình tái chế những sản phẩm này, sẽ có thêm 60 triệu tấn chất thải cơng nghệ nằm trong các bãi chôn lấp vào năm 2050, điều đó sẽ gián tiếp khiến điện năng lượng mặt trời khơng cịn thực sự thân thiện với môi trường như ban đầu. Tuy nhiên, vấn đề này đang được giải quyết bằng một phương thức mới, vừa đem lại hiệu quả kinh tế, vừa làm sạch môi trường.
Pin năng lượng mặt trời hay 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.
Hình 3.31: Cấu tạo pin năng lượng mặt trời
Khung (Frame): Khung được làm bằng nhơm. Kính (Glass): Kính loại cường lực/an tồn.
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 mịn do mơi 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 sử thì 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 tin đựng thức ăn....
Khối lượng chủ yếu của các tấm pin năng lượng mặt trời là theo thứ tự từ nặng đến nhẹ là (1) Tấm kính cường lực: ~65%; (2) Khung: ~20%; (3) Tế bào quang điện (solar cell): 6%-8%; (4) các thành phần cịn lại. Một tấm pin mặt trời có 72 cell thơng thường có khối lượng khoảng 22-27kg, trong đó (1) (2) (3) chiếm khoảng 92-94% khối lượng toàn bộ tấm pin năng lượng mặt trời.
Hình 3.32: Quy trình tái chế pin NLMT
Biện pháp đối với panel hết hạn: có nhiều biện pháp khác nhau nhưng chung quy lại là 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... Nguyên lý tái chế pin năng lượng mặt trời, chúng ta
cần tìm hiểu sơ qua về cấu tạo của thiết bị công nghệ này. Một tấm pin năng lượng mặt trời làm từ tinh thể silicon điển hình được tạo thành từ 65 - 75% thủy tinh, 10 - 15% nhôm để làm khung, 10% nhựa và chỉ 3 - 5% silicon. Với công nghệ hiện tại, hiệu suất tái chế có thể lên đến 96%, giúp tận thu hoàn toàn lại rác thải này. Nguyên lý vận hành như hình 3.32.
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. Trong một nghiên cứu năm 2016 về tái chế tấm pin năng lượng mặt trời, cơ quan năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA) cho rằng, về lâu dài, việc xây dựng các nhà máy tái chế PV chuyên dụng rất có ý nghĩa. IRENA ước tính các vật liệu thu hồi có thể trị giá 450 triệu USD vào năm 2030 và hơn 15 tỷ USD vào năm 2050. Đáp ứng lại dự đoán xu thế này, vào năm 2018, tập đoàn xử lý nước thải và chất thải Veolia của Pháp đã khởi chạy nhà máy tái chế tấm pin năng lượng mặt trời đầu tiên của châu Âu. Nhà máy mới được đặt ở Rousset, miền Nam nước Pháp đã có hợp đồng đầu tiên với tổ chức Tái Chế Pin Năng Lượng Mặt Trời PV Cycle France để tái chế 1.300 tấn tấm pin mặt trời vào năm 2018 và dự kiến công suất sẽ tăng lên đến 4.000 tấn vào năm 2022.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ A. Kết luận
1. Chất lượng nước sông Tô Lịch không thể đảm bảo yêu cầu về chất lượng nguồn nước mặt quy định trong QCVN 08:2015/BTNMT – Cột B1, mức độ ô nhiễm dự báo sẽ có chiều hướng sẽ tiếp tục gia tăng trong tương lai. Nước mưa có ảnh hưởng rõ rệt tới mức độ ô nhiễm của nước sơng nhờ q trình pha lỗng.
2. Nước sông Tô Lịch ô nhiễm chủ yếu bởi loại hình nước thải sinh hoạt của thành phố Hà Nội, giá trị pH dao động trong khoảng trung tính đến kiềm nhẹ, giá trị trung bình trong mùa khơ là 7,38 và trong mùa mưa là 7,66. Nồng độ oxy hịa tan trong nước sơng Tơ Lịch rất thấp, giá trị trung bình đo được trong mùa khơ là 0,55 mg/l và 0,73 mg/l đối với mùa mưa, giá trị pH và DO của nước sơng Tơ Lịch khơng có sự chênh lệch nhiều trong hai mùa. Giá trị TSS trung bình vào mùa khơ và mùa mưa có sự chênh lệch khá lơn, giá trị TSS hai mùa lần lượt là 507,2 mg/L và 308,4 mg/l. Giá trị COD trong nước sông Tô Lịch trung bình là 127,9 mgO2/l trong mùa khô và 124,73 mgO2/l trong mùa mưa. Giá trị BOD5 trung bình của sơng Tơ Lịch vào mùa khô và mùa mưa lần lượt là 90,21 mgO2/L và 67,66 mgO2/L. Về mức độ ô nhiễm dinh dưỡng N và P, nồng độ NH4+ trung bình trong nước sơng Tô Lịch là 36,74 mg/l cao hơn so với giá trị trung bình trong mùa mưa là 19,73 mg/l. Nồng độ trung bình của NO3-
là 3,69 mg/l trong mùa khô, mùa mưa các giá trị này có xu hướng thấp hơn đạt lần lượt 1,56 mg/l. Đối với các thông số PO43-
mùa khô các giá trị này là 2,77 mg/l cao hơn so với mùa mưa là 1,35 mg/l. Thông số Cl- của hai mùa khô và mưa đều đạt so với QCVN 08/2015. Giá trị Coliform hai mùa khô và mưa lần lượt là 60.000 MPN/100ml và 45.000 MPN/100ml.
3. So sánh giữa phương pháp xử lý COD bằng hệ thống sục khí và bằng các hợp chất chứa sắt thì có thể nhận thấy ưu nhược điểm của từng phương pháp. Nhưng xét về tính bền vững và bảo vệ mơi trường thì phương pháp sục khí đem lại hiệu quả tốt hơn.
4. Ưu điểm của hệ thống sử dụng pin năng lượng mặt trời như: Hệ thống không sử dụng ắc quy nên chi phí đầu tư và bảo dưỡng thấp Hệ thống, thao tác vận hành đơn giản, Dễ dàng nâng cấp mở rộng hệ thống; Tuổi thọ của hệ thống pin năng lượng mặt trời cao, công suất đỉnh ngõ ra của tấm pin bảo hành 25 năm; Hệ thống tự động ngưng hoạt động trong trường hợp điện lưới mất để đảm bảo an toàn cho lưới điện và người sử dụng... Chính vì những ưu điểm trên nên việc sử dụng pin mặt trời để cung cấp điện cho hệ thống sục khí là khả thi và đem lại hiệu quả kinh tế và góp phần giảm ơ nhiễm mơi trường.
B. Khuyến nghị
Luận văn đã góp phần làm rõ hiệu quả xử lý hợp chất hữu cơ trong nước thải bằng biện pháp kỹ thuật dựa trên cách tiếp cận phát triển bền vững nhằm cải thiện, nâng cao khả năng tự làm sạch của dịng sơng, nhằm phục hồi và duy trì các chức năng tự nhiên của dịng sơng.
Cần tiếp tục nghiên cứu thêm các vấn đề liên quan và khả năng áp dụng của phương pháp trong điều kiện thực tiễn.
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
1. Lương Duy Hanh, Nguyễn Xuân Hải, Trần Thị Hồng,Nguyễn Hữu Huấn, Phạm Hùng Sơn, Đinh Tạ Tuấn Linh, Nguyễn Việt Hoàng, Hồ Ngun Hồng, Phí Phương Hạnh, “Đánh giá chất lượng nước sông liên quan đến ô nhiễm mùi của một số sông nội đô thành phố Hà Nội”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, tập
32, số 1S (2016) 147-155.
2. Lương Duy Hanh, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Hùng Sơn, Nguyễn Hữu Huấn, Phí Phương Hạnh (2019), ”Hiện trạng ô nhiễm chất hữu cơ trên các
sông nội đô thành phố Hà Nội và giải pháp kỹ thuật sục khí cưỡng bức nhằm gi ảm ơ nhiễm chất hữu cơ”, Kinh tế môi trường, tr40-45
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg - 12/04/2017 - Cơ chế khuyến khích phát triển
các dự án điện mặt trời tại Việt Nam
[2] Thông tư số: 16/2017/TT-BCT - Quy Định Về Phát Triển Dự Án Và Hợp Đồng
Mua Bán Điện Mẫu Áp Dụng Cho Các Dự Án Điện Mặt Trời
[3] Quyết định số 02/2019/QĐ-TTg - Sửa đổi, bổ sung quyết định số 11 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời ở Việt Nam.
[4] Quyết định số 05/2019/TT-BCT - Sửa đổi, bổ sung thông tư 16/2017/TT-BCT về
quy định phát triển dự án và hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời.
[5] QCVN 08 – MT:2015/BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước mặt
[6] Trần Bách (2000), “Lưới điện và Hệ thống điện”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội
[7] Trần Văn Ngân, Ngô Thị Nga (2002), “Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải”,
NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
[8] UBND TPHN (2005), ”Báo cáo đầu tư xây dựng cơng trình dự án thốt nước
nhằm cải tạo môi trường TPHN, Dự án 2 (2005-2010) Hà Nội”.
[9] Bộ Khoa học và đầu tư, Văn phịng chương trình nghị sự 21 (2008), “Tiềm năng và phương hướng khai thác các dạng năng lượng tái tạo tại Việt Nam”.
[10] Bộ kế hoạch và đầu tư, văn phòng Agenda 21 (2009), “Tiềm năng và định hướng phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam”.
[11] Nguyễn Xuân Hải, Nguyễn Hữu Huấn (2010), “Khả năng sinh khí H2S từ nước sơng Tơ Lịch”, Tạp chí Nơng nghiệp và Phát triển Nông thôn 1, tr. 28-33.
[12] Cục QLMTYT (2012), ”Báo cáo đánh giá lĩnh vực cấp nước và vệ sinh môi
trường Việt Nam”, Bộ Y tế, WHO, UNICEF, Hà Nội.
[13] Nguyễn Hữu Huấn, Nguyễn Xuân Hải, Trần Yêm (2012), “Nghiên cứu ứng dụng mơ hình METI-LIS dự báo mức ơ nhiễm khí H2S từ sơng Tơ Lịch”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 28(4S), tr. 95-102.
[14] Nguyễn Thị Như Quyên (2012), “Nghiên cứu hiện trạng môi trường nước phục vụ quy hoạch hệ thống xử lý nước thải sơng Tơ Lịch – Đoạn từ Hồng Quốc Việt đến Ngã Tư Sở”, Luận văn thạc sĩ khoa học Môi trường, Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên – ĐHQGHN.
[15] Phạm Mạnh Cổn, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Quang Hà, Trần Ngọc Anh (2013), “Nghiên cứu chất lượng nước mặt khu vực nội thành Hà Nội”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 29(3S), tr. 24-30.
[16] Lý Ngọc Thắng (2013) “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị dùng n ăng lượng mặt trời”, Viện Năng lượng, Bộ Công Thương
[17] World Bank (2013), Báo cáo ”Đánh giá hoạt động quản lý nước thải đô thị tại
Việt Nam”.
[18] Ngơ Thị Bích (2014), “Đánh giá nguy cơ ô nhiễm hợp chất hữu cơ ở sông Tô Lịch và đề xuất các biện pháp giảm thiểu”, Luận văn thạc sĩ Khoa học Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
[19] Dương Quỳnh Nga (2014), “Thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời hòa lưới điện 22kv”, Hội thảo cấp trường, Trường Đại học Kỹ thuật
công nghiệp – Đại học Thái Nguyên tr.102-107
[20] Nguyễn Hữu Huấn (2015), ”Nghiên cứu sự hình thành và phát tán hydrosunfua
từ sông Tô Lịch”, Luận án Tiến sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên –
[21] Lương Duy Hanh, Nguyễn Xuân Hải, Trần Thị Hồng, Nguyễn Hữu Huấn, Phạm Hùng Sơn, Đinh Tạ Tuấn Linh, Nguyễn Việt Hoàng, Hồ Nguyên Hoàng, Phạm Anh Hùng, Phí Phương Hạnh (2016), “Đánh giá chất lượng nước sông liên
quan đến ô nhiễm mùi của một số sông nội đô thành phố Hà Nội”, Tạp chí Khoa
học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, 32(1S), tr. 166-174.
[22] Nguyễn Việt Hoàng (2016), “Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp sục khí
cưỡng bức đến khả năng xử lý chất hữu cơ trong nước sông Tô Lịch” Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN.
[23] REN21 (2017), “Báo cáo hiện trạng Năng lượng tái tạo Toàn cầu 2017” [24] MOIT/GIZ Energy Support Programme (24/1/2018) “Đánh giá tiềm năng phát
triển dự án điện mặt trời nối lưới quốc gia tại Việt Nam tới năm 2020, tầm nhìn 2030”
[25] Lương Duy Hanh, Nguyễn Mạnh Khải, Phạm Hùng Sơn, Nguyễn Hữu Huấn, Phí Phương Hạnh (2019), ”Hiện trạng ô nhiễm chất hữu cơ trên các sông nội đô thành phố Hà Nội và giải pháp kỹ thuật sục khí cưỡng bức nhằm giảm ơ nhiễm chất hữu cơ”, Kinh tế môi trường, tr40-45.
[26] https://hanoi.gov.vn/home [27] https://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0_N%E1%BB%99i [28] https://solarpower.vn/danh-gia-ung-dung-nang-luong-mat-troi-o-viet-nam/ [29] http://evnhanoi.vn/tin-tuc-evnhanoi/cong-dong-noi-ve-evn-hanoi/4937-evn- hanoi-chu-trong-ung-dung-cong-nghe-xanh [30] http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-tai-tao/lap- quy-hoach-phat-trien-dien-mat-troi-thanh-pho-ha-noi.html [31] https://solarpower.vn/phuong-phap-thiet-ke-he-thong-dien-nang-luong-mat- troi/ [32] http://kingteksolar.com.vn/he-thong-dien-nang-luong-mat-troi-hoa-luoi.html
Tiếng Anh
[33] Jones & Stokes. (2004), Aeration technology feasibility report for the San Joaquin River deep water ship channel. Final. October. (J&S 03-405.) Sacramento,
CA. Prepared for the California Bay-Delta Authority, Sacramento, CA.
[34] Nguyen Huu Huan, Nguyen Xuan Hai, Tran Yem, Nguyen Nhan Tuan (2012), “Meti-Lis model to estimate H2S emission rates from Tolich river, Vietnam”, ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences 7(11), pp. 1473 -1479.
[35] Nguyen Huu Huan, Nguyen Xuan Hai, Tran Yem, Nguyen Nhan Tuan (2013), “Factors effect to the sunfua generation in the Toli ch river, Vietnam”, ARPN
Journal of Engineering and Applied Sciences 8(3), pp. 190-199.
[36] Nguyen Huu Huan, Nguyen Xuan Hai, Tran Yem (2014), “Economic valuation
of health impacts of air pollution due to H2S emission from To Lich river, Vietnam”,