Những mặt tối của Năng lượng mặt trời có thể bạn chưa biết

Năng lượng mặt trời đã và đang phát triển nhanh chóng trên toàn thế giới và dường như đây sẽ là giải pháp giúp cho môi trường trở nên xanh sạch hơn. Bên cạnh những lợi ích mà nguồn năng lượng này mang đến thì vẫn có những hạn chế, góc khuất có thể bạn chưa biết. Để hiểu rõ hơn những mặt tối của năng lượng mặt trời, chúng ta hãy cùng tìm hiểu qua bài viết sau.

Thực tế cho thấy rằng, tốc độ thay thế các tấm pin năng lượng mặt trời nhanh hơn so với dự kiến, có chi phí tái chế rất cao. Nguy cơ các tấm pin đã qua sử dụng sẽ được đưa thẳng vào bãi rác (cùng các tuabin gió khó có khả năng tái chế lại). Bài toán được đặt ra cho cơ quan quản lý, những công ty trong ngành… cần bắt đầu tìm ra phương án giải quyết về tính kinh tế, quy mô khả năng tái chế để không ảnh hưởng đến môi trường.

nhung-mat-toi-cua-nang-luong-mat-troi-co-the-ban-chua-biet-h1197
Những mặt tối của Năng lượng mặt trời có thể bạn chưa biết

Ở Mỹ, trong khoảng thời gian nắng nóng thì việc lắp đặt các tấm pin mặt trời tại nhà đã hoàn toàn phục hồi sau sự sụt giảm nghiêm trọng vào thời điểm dịch Covid. Theo các nhà phân tích dự đoán thì đã có hơn 19 GW tổng công suất lắp đặt, lớn hơn rất nhiều so với 13 GW vào cuối năm 2019. Trong 10 năm tới, con số đó có thể tăng gấp 4 lần (theo dữ liệu nghiên cứu của ngành) và thậm chí còn có thể tăng nhiều hơn nhờ các quy định, khuyến khích mới của Chính quyền nước Mỹ ban hành.

Hiệu suất tăng trưởng tốt của nguồn năng lượng mặt trời trong thời gian chống dịch là nhờ các chính sách giảm thuế của ngành dành cho khách hàng. Cụ thể là khoản giảm 26% chi phí liên quan đến năng lượng mặt trời cho tất cả khách hàng, cư dân, thương mại (giảm từ 30% trong khoảng năm 2006 – 2019). Sau năm 2023, khoản thuế này sẽ giảm xuống còn 10% đối với người lắp đặt thương mại và sẽ có thể cắt giảm hoàn toàn đối với người mua đã có nhà ở. Do đó, doanh số của việc lắp điện năng lượng mặt trời có thể sẽ còn bùng nổ hơn, tăng cao trong những tháng tới. Điều này thực sự tốt cho khách hàng trong thời gian mùa dịch diễn ra, họ tiết kiệm được khá nhiều chi phí nói chung và tiền điện nói riêng khi sử dụng nguồn năng lượng xanh sạch này.

Thực tế cho thấy, trợ cấp thuế không phải lý do duy nhất khiến sự bùng nổ năng lượng mặt trời xảy ra. Đó còn là hiệu suất chuyển đổi của các tấm pin đã được cải thiện tốt hơn tới 0,5% mỗi năm trong 10 năm qua và ngay cả khi chi phí sản xuất đã giảm mạnh. Tất cả là nhờ tới sự phát triển về công nghệ của các nhà sản xuất tấm pin dẫn đầu tại Trung Quốc. Đối với người tiêu dùng thì điều này làm giảm nhiều chi phí trả trước cho mỗi kW năng lượng được tạo ra.

Có thể nói, đây là những thông tin tuyệt vời cho ngành công nghiệp cũng như cho bất kỳ khách hàng nào đã và đang dần chuyển đổi từ nguồn nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo. Tất cả đều vì lợi ích cho tương lai hành tinh xanh của chúng ta.

Cần có một kế hoạch dài hạn cho các tấm pin mặt trời

Các biện pháp khuyến khích mọi người giảm tải nguồn tái chế đó là tái sử dụng các tấm pin hiện có bằng cách đổi lấy mẫu mới hơn, rẻ hơn, hiệu quả hơn sau một thời gian sử dụng. Trong ngành công nghiệp thì các giải pháp tuần hoàn tái chế vẫn còn nhiều vấn đề thiếu sót. Vì thế, biện pháp đổi cũ sang mới sẽ loại bỏ được nguy cơ gây ra tỷ lệ thiệt hại đang hiện hữu.

Theo các nhà dự báo chính thức của cơ quan năng lượng tái tạo Quốc tế (IRENA) khẳng định rằng “lượng lớn chất thải đổ ra hằng năm được dự đoán vào đầu những năm 2030 và có thể đạt tổng cộng 78 triệu tấn vào khoảng năm 2050”. Không còn nghi ngờ gì nữa, với con số đáng kinh ngạc này sẽ là mối đe dọa nghiêm trọng của toàn thế giới. Nhưng với sự chuẩn bị và những kế hoạch giảm thiểu rác thải công nghiệp năng lượng mặt trời trong nhiều năm thì mối đe dọa nghiêm trọng này dần sẽ được xua tan. Những dự báo của IRENA là tiền đề thuận lợi cho khách hàng đi đến quyết định giữ tấm năng lượng mặt trời trong suốt vòng đời tuổi thọ hoạt động của chúng.

Chúng tôi phỏng đoán rằng có ba biến số đặc biệt quan trọng trong việc quyết định thay thế của khách hàng đó là giá lắp đặt, tỷ lệ chuyển đổi chi phí (tức là tỷ lệ sử dụng năng lượng mặt trời bán vào lưới) và hiệu suất module.

Đối với nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực của Hoa Kỳ, chúng tôi đã lập mô hình các tác động ảnh hưởng đến quyết định của người tiêu dùng “có nên sử dụng nguồn năng lượng mới này hay không” theo nhiều tình huống khác nhau. Nếu chi phí giao dịch đủ thấp, hiệu quả và tỷ lệ chuyển đổi bán điện đủ cao thì chúng tôi khuyên người tiêu dùng nên thực hiện chuyển đổi, bất kể các tấm năng lượng hiện tại của họ đã tồn tại đủ 30 năm hay chưa.

Ví dụ, hãy giả định một người tiêu dùng có tên là Brown sống tại California là người đã lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà của mình vào năm 2011. Về mặt lý thuyết, cô ấy có thể giữ các tấm pin hoạt động tốt trong suốt vòng đời 30 năm, tức là cho đến năm 2041. Tại thời gian lắp đặt, tổng chi phí là 40.800 USD và 30% trong số đó đã được khấu trừ nhờ chính sách thuế đầu tư năng lượng mặt trời. Vào năm 2011, cô Brown hy vọng sẽ tạo ra 12.000 kW năng lượng thông qua các tấm pin mặt trời của mình hoặc khoảng 2.100 USD chi phí điện. Trong mỗi năm tiếp theo, hiệu suất tấm pin mặt trời của cô ấy sẽ giảm khoảng 1% do sự xuống cấp của module.

Bây giờ hãy tưởng tượng vào năm 2026 (nửa vòng đời tấm năng lượng mặt trời), cô Brown bắt đầu xem xét lại giải pháp lắp đặt điện mặt trời của mình. Cô ấy nhận thấy với nguồn năng lượng sạch này cùng sự tính toán thì các chi phí liên quan đến việc mua, lắp đặt các tấm pin đã giảm hơn 70% so với mức chi phí vào năm 2011. Hơn nữa, các tấm pin thế hệ mới sẽ mang lại 2.800 USD doanh thu hàng năm, nhiều hơn 700 USD so với hệ thống hiện tại. Vì thế, việc lắp đặt hay nâng cấp các tấm pin của cô ấy ngay từ bây giờ có giá trị hơn rất nhiều thay vì chờ đợi 15 năm nữa. Bởi thời điểm tương lai sẽ làm thúc đẩy tăng NPV (giá trị hiện tại ròng) của hệ thống năng lượng mặt trời lên hơn 3.000 USD trong năm 2011. Sự tính toán tốt nhất về chi phí cho cô Brown chính là lựa chọn thay thế nguồn năng lượng này càng sớm càng tốt. Nếu theo tình huống trên thì NPV khoảng từ năm 2021 sẽ xảy ra và tăng dần theo các năm.

nhung-mat-toi-cua-nang-luong-mat-troi-co-the-ban-chua-biet-h2197

Hiện nay, nếu việc thay thế sớm xảy ra như dự đoán của mô hình thống kê của chúng tôi thì lượng rác thải có thể tăng gấp 50 lần chỉ trong 4 năm so với dự đoán của IRENA (tương đương khoảng 315 nghìn tấn chất thải, dựa trên tỷ lệ trọng lượng trên công suất ước tính là 90 tấn / MW và đây là con số được giới hạn tại các cơ sở cư dân). Với các tấm pin trong dự án thương mại và công nghiệp được đưa vào bức tranh này thì quy mô thay thế nguồn năng lượng mặt trời có thể còn lớn hơn rất nhiều.

Chi phí cao cho việc tái chế rác thải thiết bị năng lượng mặt trời

Với khả năng tái chế chưa thể đáp ứng được ở hiện tại của ngành năng lượng mặt trời thì sẽ có một lượng lớn rác thải chưa biết phải xử lý ra sao. Vì thế, chúng ta cần bỏ ra nguồn tài chính khá lớn để đầu tư vào việc tái chế các thiết bị trong lĩnh vực năng lượng. Ví dụ, trong các tấm mặt trời có chứa một lượng nhỏ vật liệu có giá trị như bạc còn lại là chủ yếu được làm từ thủy tinh (giá trị cực kỳ thấp) cùng với tuổi thọ bền bỉ của tấm pin phần nào cũng góp phần làm cho việc việc tái chế chưa được quan tâm đúng mức.

Một sự thật cho thấy, sự phát triển bùng nổ của điện năng lượng mặt trời sẽ khiến cơ sở hạ tầng tái chế chìm trong khói bụi. Tuy nhiên, có một thông tin tốt dành cho ngành, đó là First Solar (nhà sản xuất tấm pin duy nhất của Hoa Kỳ) đã được biết đến với sáng kiến tái chế các thiết bị năng lượng đang được hoạt động và chỉ áp dụng cho các sản phẩm của chính công ty với công suất toàn cầu là 2 triệu tấn mỗi năm. Với công suất này, ước tính khoảng 20 – 30 USD sẽ tái chế được một tấm pin và khi được bỏ đến một bãi rác thải sẽ chỉ tốn 1 – 2 USD/lần xử lý.

Không có nghĩa việc tái chế trực tiếp là rẻ, nó vẫn là một phần gánh nặng của ngành năng lượng này. Tấm pin mặt trời là những thiết bị tinh vi, cồng kềnh thường được lắp đặt trên các mái nhà. Vì thế, nếu muốn tháo dỡ thiết bị này thì cần phải là người có chuyên môn thực hiện, tránh để chúng vỡ thành các mảnh vụn trước khi di chuyển ra xe. Ngoài ra, thành phần của các tấm pin mặt trời có chứa chất nguy hại đến sức khỏe con người như lượng kim loại nặng (cadmium, chì…). Chính vì thế, sẽ gây khó khăn cho việc tháo dỡ, tái chế các tấm pin và tốn kém khi vận chuyển…

Khi chúng tôi vẽ biểu đồ về việc lắp đặt điện mặt trời trong tương lai theo đường cong tăng trưởng logistic được giới hạn ở mức 700 GW vào năm 2050 (mức trần ước tính của NREL cho thị trường dân cư Hoa Kỳ) cùng với đường cong thay thế sớm, chúng tôi thấy khối lượng chất thải vượt qua lượng lắp đặt mới vào năm 2031. Bởi khi vào năm 2035, các tấm pin bị loại bỏ sẽ nhiều hơn số lượng mới bán được gấp 2,56 lần. Đổi lại điều này sẽ đẩy LCOE (chi phí năng lượng được bình đẳng hóa, một thước đo chi phí tổng thể của một tài sản dùng để sản xuất năng lượng trong suốt thời gian tồn tại của nó) lên gấp 4 lần so với dự báo hiện tại. Tính kinh tế của năng lượng mặt trời có vẻ khởi sắc hơn so với thời điểm thuận lợi của năm 2021, nhưng đồng nghĩa sẽ nhanh chóng gây khó khăn khi ngành công nghiệp chìm dưới sức nặng của việc tái chế “thùng rác chất thải” thiết bị năng lượng.

Ai sẽ chịu chi phí xử lý chất thải của nguồn năng lượng mặt trời này?

Gần như chắc chắn điều này sẽ rơi vào tay các nhà quản lý để quyết định ai sẽ chịu chi phí tái chế. Khi vật liệu phế thải chồng chất trong vài năm tới thì Chính phủ Hoa Kỳ (bắt đầu từ các bang, lên trên là cấp liên bang) sẽ ban hành luật tái chế tấm pin năng lượng mặt trời. Có thể hình dung, các quy định trong tương lai ở Hoa Kỳ sẽ tuân theo mô hình chỉ thị WEEE của Liên minh Châu Âu. Đây là một khuôn khổ pháp lý cho việc tái chế và xử lý rác thải điện tử ở khắp các quốc gia thành viên EU. Các tiểu bang Hoa Kỳ đã ban hành luật tái chế thiết bị điện tử hầu hết đều sẽ chuyển sang mô hình WEEE (chỉ thị đã được sửa đổi vào năm 2014, trong đó có bao gồm cả các tấm pin năng lượng mặt trời.) Ở EU, trách nhiệm tái chế đối với chất thải trong quá khứ đã được phân bổ cho các nhà sản xuất dựa trên thị phần hiện tại.

Bước đầu tiên để ngăn chặn thảm họa rác thải đó là các nhà sản xuất tấm pin mặt trời nên bắt đầu vận động hành lang với những luật tương tự ở Hoa Kỳ. Thực hiện hành động này ngay lập tức thay vì đợi các tấm pin mặt trời trở thành rác thải và quá tải ở các bãi chôn lấp. Theo kinh nghiệm của chúng tôi khi soạn thảo và thực hiện việc sửa đổi chỉ thị WEEE ban đầu vào cuối những năm 2000, chúng tôi nhận thấy một trong những thách thức lớn nhất trong những năm đầu đó là việc phân công trách nhiệm về lượng lớn chất thải tích lũy do các công ty không còn kinh doanh điện tử (còn gọi là phế liệu tự do).

Một trong những vấn đề khó khăn khác về xử lý, tái chế thiết bị năng lượng mặt trời là các quy định mới của Bắc Kinh. Cụ thể trong việc cắt giảm trợ cấp cho các nhà sản xuất tấm pin mặt trời, đồng thời tăng cường đấu thầu cạnh tranh bắt buộc cho các dự án năng lượng mặt trời mới. Trong một ngành công nghiệp năng lượng do các công ty Trung Quốc thống trị, điều này làm gia tăng những yếu tố không được đảm bảo. Điển hình như việc giảm hỗ trợ từ Chính phủ trung ương, có thể sẽ làm một số nhà sản xuất Trung Quốc bị loại khỏi thị trường. Một trong những lý do khác khiến chúng ta nên thúc đẩy những điều luật ngay từ bây giờ chính là để đảm bảo tính trách nhiệm tái chế làn sóng chất thải đầu tiên sắp diễn ra được phân chia một cách công bằng bởi các nhà sản xuất thiết bị liên quan. Nếu luật pháp đưa ra quá muộn thì những nhà sản xuất còn lại có lẽ buộc phải đối phó với số lượng lớn chất thải thiết bị năng lượng mà các nhà sản xuất Trung Quốc để lại.

Nhưng trước hết, cần đẩy mạnh và xây dựng năng lực tái chế tấm pin năng lượng mặt trời thật mạnh mẽ, vì một phần của cơ sở hạ tầng cuối cùng bao gồm việc tháo dỡ, vận chuyển và nơi lưu trữ thích hợp cho chất thải thiết bị mặt trời vẫn chưa thể giải quyết được. Nếu trường hợp những dự báo lạc quan nhất về việc thay thế sớm của chúng tôi là chính xác, thì chưa chắc có đủ thời gian để các công ty thực hiện điều này một mình. Hướng giải quyết hợp lý duy nhất chính là trợ cấp của Chính phủ để nhanh chóng phát triển khả năng tái chế tương xứng với mức độ tồn động của rác thải. Các nhà vận động hành lang doanh nghiệp nên đưa ra một vài trường hợp mang tính thuyết phục cho sự can thiệp của Chính phủ. Từ đó, họ sẽ tập trung vào những ý tưởng của sự đổi mới nhanh chóng và thực sự cần thiết để áp dụng rộng rãi các công nghệ năng lượng mới như năng lượng mặt trời. Do đó, chi phí tạo ra cơ sở hạ tầng cuối cùng cho năng lượng mặt trời là một phần không thể bỏ qua của gói R&D đi cùng với việc hỗ trợ năng lượng xanh.

Không chỉ là của riêng năng lượng mặt trời…

Đây là vấn đề tương tự đang xuất hiện đối với các công nghệ năng lượng tái tạo khác. Ví dụ, ngoại trừ sự gia tăng đáng kể về khả năng xử lý, các chuyên gia kỳ vọng rằng các cánh tuabin gió khổng lồ trị giá hơn 720.000 tấn sẽ được đưa vào các bãi chôn lấp của Hoa Kỳ trong 20 năm tới. Theo ước tính cho thấy chỉ có 5% pin xe điện hiện đang được tái chế. Điều này cho thấy một sự tụt hậu mà các nhà sản xuất ô tô đang chạy đua để khắc phục khi số liệu bán hàng cho xe điện tiếp tục tăng 40% so với cùng kỳ năm ngoái. Sự khác biệt cơ bản duy nhất giữa các công nghệ năng lượng tái tạo này và các tấm pin mặt trời là công nghệ sau được phát triển hiện đại gấp đôi công nghệ trước. Điều này đồng nghĩa sẽ tạo ra doanh thu lớn hơn cho người tiêu dùng. Hai nhân tố tìm kiếm lợi nhuận riêng biệt đó là nhà sản xuất tấm pin và người tiêu dùng cuối cùng. Do đó mọi hoạt động phải được triển khai phù hợp để việc thực hiện được diễn ra trên quy mô lớn.

Khoa học không thể chối cãi rằng việc tiếp tục dựa vào nhiên liệu hóa thạch với mức độ mà chúng ta đang thực hiện sẽ làm cho hành tinh bị tàn phá nặng nề, nếu không muốn nói là đang chết dần chết mòn ảnh hưởng đến các thế hệ tương lai về sau. So với tất cả những gì chúng ta được hoặc mất, bốn thập kỷ hoặc lâu hơn thì nền kinh tế năng lượng mặt trời mới có thể ổn định. Sự ổn định đến mức người tiêu dùng không cảm thấy bản thân bắt buộc phải cắt giảm vòng đời tấm pin của họ. Tuy nhiên, thực tế thì tất cả các kế hoạch tốt đẹp trên cũng không làm việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo trở nên dễ dàng hơn. Vì thế, cần xây dựng một chiến lược rõ ràng, phù hợp cho nền kinh tế vòng tròn tái tạo năng lượng mặt trời và nên được thực hiện càng sớm càng tốt.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *