“Hãy chuyển sang năng lượng mặt trời để cứu lấy Trái Đất.” Đây là câu mà chúng ta đã nghe rất nhiều lần khi biến đổi khí hậu trở nên nghiêm trọng hơn. Điều này (gần) đúng vì năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, tạo ra điện nhưng không tạo ra các khí thải carbon độc hại. Nhưng những tấm pin năng lượng mặt trời “sạch” tới mức nào?

Quá trình sản xuất tấm quang năng dựa vào nhiên liệu hóa thạch, liên quan đến khai khoáng các kim loại quý, và chính quá trình này góp phần tạo nên hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm. Trước khi đi vào tìm hiểu “dấu chân carbon” của những tấm pin này, mình muốn nói rõ là bài viết không có ý tẩy chay việc sử dụng tấm nền năng lượng mặt trời nhưng chỉ muốn mang đến một góc nhìn cân bằng hơn về mặt tốt và mặt chưa tốt.

Như đã nói, trong khi năng lượng mặt trời là giải pháp năng lượng thân thiện với môi trường, nguyên liệu và quy trình sản xuất ra tấm nền có dấu chân carbon không nhỏ vì liên quan đến việc khai khoáng, nung chảy và làm nguội. Hầu hết các tấm quang năng được tạo thành từ các chất bán dẫn silicon và kính; thêm vào đó là các kim loại như bạc, đồng, indium và tellurium. Và nếu chúng ta tính cả pin năng lượng mặt trời, lithium sẽ có tên trong danh sách. Việc khai thác các loại nguyên liệu này tạo ra khí thải nhà kính, có thể dẫn tới ô nhiễm đất, nước và không khí.

Các cơ sở sản xuất tấm năng lượng mặt trời, trong nhiều trường hợp, cần nhiều đất để xây dựng, do đó đời sống hoang dã cũng bị ảnh hưởng. Các trung tâm này cũng cần rất nhiều năng lượng (phần lớn từ than) để hoạt động, đặc biệt là quá trình nóng chảy silicon. Tiếp theo là khâu làm nguội, cần rất nhiều nước, từ đó tạo áp lực lên môi trường, đặc biệt là những khu vực khô cằn hạn hán.

Có ba loại tấm pin năng lượng mặt trời chính: đơn tinh thể (monocrystalline), đa tinh thể (polycrystalline), và phim mỏng (thin-film) – mỗi loại có một cách thức khác nhau, nghĩa là chúng có những dấu chân carbon khác nhau. Loại đơn tinh thể là loại phổ biến nhất và có tính hiệu quả chuyển đổi năng lượng cao nhất, từ 19 – 22%. Các tấm pin đơn tinh thể được làm bằng các tinh thể silicon tinh khiết nằm giữa lớp kính mỏng. Để tạo ra một tấm pin mặt trời đơn tinh thể, một miếng silicon khổng lồ được đúc thành một khối, sau đó cắt thành các tấm mỏng để dán lên tấm pin mặt trời. Đó là một quá trình phức tạp và do đó, tạo ra lượng khí thải cao nhất so với các phương pháp sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời khác.

Các tấm pin mặt trời đa tinh thể cũng được làm bằng silicon, nhưng thay vì từ một khối, các tinh thể silicon được nấu chảy với nhau và sau đó được đặt lên tấm pin. Do quá trình nóng chảy, các tấm pin mặt trời đa tinh thể cần điện năng để sản xuất, mặc dù không nhiều như đơn tinh thể. Cuối cùng là tấm pin mặt trời màng mỏng, có thể được làm từ một số loại vật liệu khác nhau, như silicon không kết tinh, cadmium telluride (một loại silicon) hoặc đồng indium gallium selenide. Thông thường, các tấm pin loại màng mỏng có lượng khí thải carbon nhỏ hơn so với loại đơn tinh thể và đa tinh thể. Nhưng mặt trái là chúng được tạo ra từ những vật liệu cực kỳ độc hại có thể gây hại cho cả con người và môi trường nếu không được xử lý đúng cách.

Khí thải từ vận chuyển tấm pin năng lượng mặt trời cũng là một thách thức khác. Các tấm pin được sản xuất trên khắp thế giới nhưng phần lớn được làm ở Trung Quốc, sau đó là Mỹ và Châu Âu. Và việc sản xuất được tập trung ở một quốc gia có thể cần vận chuyển các linh kiện từ các nước khác. Tuy nhiên, cũng lưu ý rằng là lượng khí thải carbon từ việc sản xuất tấm pin vẫn chưa là gì so với các cơ sở năng lượng truyền thống, và khá nhỏ khi so với việc khoan dầu, cắt phá thủy lực hay đào than.

Bỏ qua chuyện sản xuất, một thách thức nữa đó là việc tái chế các tấm pin này sau vòng đời 25 năm của chúng. Hiệp hội công nghiệp năng lượng mặt trời (The Solar Energy Industries Association – SEIA) đặt mục tiêu năng lượng mặt trời chiếm 30% trong tổng năng lượng được tạo ra ở Mỹ vào 2030. Để đạt được mục tiêu đó, hơn 1 tỷ tấm pin sẽ phải hoạt động trên khắp nước Mỹ trong thập niên tới, dẫn tới việc phải tìm ra một giải pháp tốt hơn cho việc tái chế những tấm pin này. Như đã đề cập, những tấm pin sử dụng rất nhiều kim loại quý, và dấu chân carbon của việc sản xuất tấm pin có thể giảm xuống nếu những kim loại này được tái chế và sử dụng cho mục đích khác thay vì phải khai thác thêm. Nhưng đã là kim loại quý hiếm thì có giới hạn, và nếu không tìm ra phương pháp để tái chế thì trong mấy thập kỷ nữa, thiếu hụt tấm pin năng lượng mặt trời là điều có thể thấy được.

Tổng kết lại, năng lượng mặt trời là loại năng lượng tốt hơn rất nhiều lần so với các loại năng lượng thay thế khác. Một nghiên cứu chỉ ra rằng dấu chân carbon do than tạo ra nhiều hơn 18 lần, và của khí tự nhiên là 13 lần so với năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời không tạo ra khí thải sau khi tấm pin được sản xuất. Vì chính lý do đó, đây là giải pháp để làm chậm lại biến đổi khí hậu. Nhưng nếu năng lượng mặt trời tiếp tục phát triển nhưng SEIA dự đoán, công nghệ cũng cần phải đi trước để giảm thiểu tối đa tác động của việc sản xuất tấm pin lên môi trường, và phương pháp tái chế thích hợp cũng cần được nghiên cứu.

 

Theo .