Nghiên cứu các tác động ảnh hưởng của hệ thống điện mặt trời tới ô nhiễm môi trường trong tương lai

Nội dung text: Nghiên cứu các tác động ảnh hưởng của hệ thống điện mặt trời tới ô nhiễm môi trường trong tương lai

1. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.000175 NGHIÊN CỨU CÁC TÁC ĐỘNG ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI TỚI Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG TƯƠNG LAI Phạm Trung Sơn Bộ môn Điện khí hóa, Khoa Cơ điện, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội Email: phamtrungson_istu_ru@mail.ru TÓM TẮT Với tiềm năng vô hạn, điện mặt trời đã được kỳ vọng giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Tuy nhiên, sau nhiều năm triển khai ồ ạt trong nước, quá trình khai thác đã để lộ ra nhiều điểm bất cập, cũng như tiềm ẩn rủi ro về ô nhiễm môi trường trong tương lai. Bài báo nhằm phân tích các tác động ảnh hưởng của hệ thống điện mặt trời đến tài nguyên đất, nước và không khí, từ đó có cái nhìn toàn cảnh và có giải pháp hỗ trợ, khắc phục kịp thời nhằm sử dụng triệt để nguồn nguồn tài nguyên năng lượng quý giá này. Từ khóa: Điện mặt trời; ô nhiễm môi trường; tác động ảnh hưởng. 1. GIỚI THIỆU CHUNG Trước nh ng thách th c về nhu c u năng lượng nhằm đảm bảo nền kinh tế tăng trưởng bền v ng, đặc biệt là sự cạn kiện của nguồn nhiên liệu hóa thạch, ô nhiễm môi trường và biến đ i khí hậu. ác chính sách khuyến khích từ năm 2015 đến năm 2017 đã tạo nên "cuộc đua nước rút" để tận dụng cơ hội cung cấp năng lượng tái tạo tại Việt Nam. hông ch thu hút các nhà th u trong nước, Việt Nam ghi nhận hàng loạt dự án điện mặt trời "triệu đô" từ các nhà đ u tư nước ngoài như: nhà máy Tata Power công suất 300 tại Hà T nh, nhà máy Hanwha công suất 100-200 tại Thừa Thiên Huế; nhà máy GT ssociates và ashall Street td công suất 150 tại Quảng Nam; nhà máy Điện mặt trời Sông Giang, TP. am Ranh, công suất thiết kế 50 ; nhà máy Điện mặt trời V nh Tân 2, tại xã V nh Tân, huyện Tuy Phong, t nh Bình Thuận, có công suất lắp đặt 42,65 Tính đến ngày 30/6/2019, cả nước có 87 nhà máy điện mặt trời đi vào hoạt động với t ng công suất lắp đặt 4.464 , chiếm 8,3% hệ thống điện Quốc Gia [1]. Về mặt địa lý, Việt Nam sở h u tiềm năng lớn để khai thác năng lượng mặt trời do ở g n xích đạo và tồn tại nh ng vùng khô nắng nhiều như các t nh Nam Trung Bộ. h trong nửa đ u năm 2018, Bộ ông thương ghi nhận 272 dự án nhà máy điện mặt trời với t ng công suất khoảng 17.500 , gấp 9 nhà máy thủy điện H a Bình và gấp 7 l n nhà máy thủy điện Sơn a. Ngoài ra, nguồn cung cấp dồi dào từ các dự án điện mặt trời đang được các chuyên gia xem xét để đề xuất thay thế cho các nhà máy điện hạt nhân, khi Việt Nam đã dừng các dự án điện hạt nhân tới năm 2030. S mệnh Mặt trời Quốc gia đặt mục tiêu đ y tham vọng là năng lượng mặt trời sẽ đảm bảo an ninh năng lượng theo cách sử dụng công nghệ thích hợp và bằng cách phát triển năng lực sản xuất năng lượng mặt trời đáng kể trong nước. Công nghệ năng lượng mặt trời là thành ph n thiết yếu của một tương lai năng lượng bền v ng. Tuy nhiên, hệ thống năng lượng mặt trời có một số tác động tiêu cực nhất định đến môi trường giống như bất kỳ hệ thống năng lượng nào khác. hưa biết các chính sách dành cho phát triển điện mặt trời tại Việt Nam sẽ thay đ i ra sao trong nh ng năm tới, nhưng có điều g n như chắc chắn đó là luôn phải chú ý tới quy trình xử lý chất thải cũng như hạ t ng truyền tải. hông để việc phát triển nóng ngành năng lượng sạch lại gây ra nh ng hậu quả lớn cho môi trường. 440
2. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 2. CÁC TÁC ĐỘNG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỆN MẶT TRỜI TỚI MÔI TRƯỜNG ặc dù một trang trại năng lượng mặt trời tưởng chừng là một hệ thống thiết bị công nghệ phát triển thân thiện với môi trường và bền v ng, tuy nhiên có nhiều yếu tố c n được xem xét để giảm thiểu tác động tiêu cực có thể gây ra cho môi trường và xã hội. Việc thực hiện và vận hành trang trại năng lượng mặt trời phải được đánh giá liên quan đến các vấn đề kinh tế xã hội và môi trường và bất kỳ tác động tiêu cực nào cũng c n được giảm thiểu. Tất cả các tác động môi trường được đề cập ở trên được đánh giá phù hợp, cụ thể: 2.1. Tác động đến đất sử dụng và ô nhiễm nhiệt Pin mặt trời (quang điện) có tác động đa dạng đến hệ sinh thái tự nhiên. Nh ng tác động này có liên quan đến một số yếu tố cụ thể, như khu vực và địa hình của vùng đất mà hệ thống điện mặt trời bao phủ, hệ sinh thái nhạy cảm và đa dạng sinh học. Việc sử dụng pin mặt trời trên vùng đất có thể trồng trọt có thể gây ra tác hại trên vùng đất sản xuất. Việc sử dụng đất ở quy mô lớn cũng ảnh hưởng đến sự cân bằng nhiệt của khu vực do bề mặt mặt đất hấp thụ nhiều năng lượng hơn so với ph n nhiệt được phản xạ trở lại không gian. Việc tạo ra môi trường khắc nghiệt hơn tại các mảnh đất xung quanh có thể dẫn tới làm hủy diệt hệ động thực vật sinh sống tại nh ng nơi này [2]. 2.2. Lượng nước sử dụng Pin mặt trời không sử dụng nước để tạo ra điện. Tuy nhiên, như trong tất cả các quy trình sản xuất, nước được sử dụng để sản xuất các thành ph n điện mặt trời. ác nhà máy nhiệt điện mặt trời tập trung ( oncentrated solar thermal power plants-CSP), giống như tất cả các nhà máy nhiệt điện, c n nước để làm mát. Việc sử dụng nước phụ thuộc vào thiết kế nhà máy, vị trí nhà máy và loại hệ thống làm mát. ác nhà máy SP sử dụng công nghệ tu n hoàn ướt với tháp tản nhiệt có thể rút từ 2300 đến 2500 lít nước cho mỗi megawatt giờ điện được sản xuất. ác nhà máy SP với công nghệ làm mát một l n có m c độ rút nước cao hơn, nhưng t ng lượng nước tiêu thụ thấp hơn (vì nước không bị mất do bay hơi). ông nghệ làm mát khô có thể giảm lượng nước sử dụng tại các nhà máy SP khoảng 90% [3, 4, 5]. Tuy nhiên, sự đánh đ i về công nghệ để tiết kiệm nước sẽ dẫn tới chi phí cao hơn và hiệu quả thấp hơn. Ngoài ra, công nghệ làm mát khô có hiệu quả kém hơn đáng kể khi nhiệt độ trên 100 độ F. Nhiều khu vực ở Việt Nam có tiềm năng năng lượng mặt trời cao nhất như iền Trung, Nam Trung Bộ cũng có xu hướng là nh ng nơi có khí hậu khô nhất, vì vậy việc xem xét cẩn thận các công nghệ làm mát là rất c n thiết. 2.3. Những vật liệu nguy hiểm- Xả chất ô nhiễm Pin mặt trời không phát ra bất kỳ chất ô nhiễm nào trong quá trình hoạt động. Nhưng các mô- đun pin mặt trời có ch a một số chất độc hại, và có nguy cơ tiềm tàng giải phóng các hóa chất này ra môi trường nếu các tấm Pin quang điện bị cháy. Các biện pháp phòng ngừa c n thiết nên được thực hiện cho các tình huống khẩn cấp như hỏa hoạn. Khả năng vô tình giải phóng các hóa chất từ các mô-đun pin mặt trời vào đất và nước ng m gây ra mối đe dọa lớn cho môi trường. Quy trình sản xuất tế bào quang điện (PV) bao gồm một số vật liệu nguy hiểm, h u hết được sử dụng để làm sạch và tẩy rửa bề mặt chất bán dẫn. ác hóa chất này, tương tự như các hóa chất được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn nói chung, bao gồm axit hydrochloric, axit sulfuric, axit nitric, hydro florua, 1,1,1-trichloroethane và acetone. Số lượng và loại hóa chất được sử dụng tùy thuộc vào loại tế bào, số lượng c n làm sạch và kích thước của lớp silicon được gắn vào [3,4]. ông nhân sản xuất Pin mặt trời cũng phải đối mặt với rủi ro liên quan đến việc hít phải bụi silicon. Do đó, các nhà sản xuất PV cũng c n phải đảm bảo rằng công nhân không bị t n hại khi tiếp xúc với các hóa chất này và việc sản xuất các sản phẩm chất thải phải được xử lý đúng cách. 441
3. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” Tế bào PV màng mỏng ch a một số vật liệu độc hại hơn so với các tế bào quang điện silicon truyền thống, bao gồm gallium arsenide, đồng-indium- gallium-diselenide và cadmium- Telluride [3,4]. Nếu không được xử lý và xử lý đúng cách, nh ng vật liệu này có thể gây ra các mối đe dọa nghiêm trọng về môi trường hoặc s c khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, các nhà sản xuất c n có phương án lâu dài để đảm bảo rằng nh ng vật liệu quý hiếm và thường có Hình 1. Tài nguyên bức xạ mặt trời ở Việt Nam. giá trị này được tái chế thay vì v t đi. 2.4. Phát thải nóng lên toàn cầu Mặc dù hệ thống điện mặt trời không có phát thải nóng lên b u khí quyển trong quá trình vận hành, nhưng có nh ng phát thải liên quan đến các giai đoạn khác tính theo v ng đời của hệ thống điện mặt trời, bao gồm: sản xuất, vận chuyển vật liệu, lắp đặt, bảo trì, ngừng hoạt động và tháo dỡ. H u hết các ước tính về phát thải theo v ng đời cho các hệ thống quang điện tương đương từ 0,07 đến 0,18 pound carbon dioxide Hình 2. Lượng CO2 phát thải tính theo vòng đời sản xuất trên mỗi kilowatt giờ. năng lượng của các nhà máy điện [6]. H u hết các ước tính cho việc tập trung năng lượng mặt trời nằm trong khoảng từ 0,08 đến 0,2 pound carbon dioxide tương đương mỗi kilowatt-giờ. Trong cả hai trường hợp, con số này thấp hơn nhiều so với tốc độ phát thải của v ng đời đối với khí tự nhiên (0,6-2 lbs O2E / k h) và than đá (1,4-3,6 lbs CO2E / kWh) [6]. 3. THẢO LUẬN Theo báo cáo của UBND Q.Thanh Xuân, Hà Nội khoảng 18 giờ ngày 28.8, kho ch a hàng của Công ty P bóng đèn phích nước Rạng Đông xảy ra cháy lớn. Vụ cháy này đã phát tán ra môi trường nhiều chất cực độc. Để phát sáng trong các bóng đèn huỳnh quang và compact sử dụng thủy ngân và phốt pho, hai chất này phát tan ra môi trường là cực kỳ độc hại cho người và sinh vật. Phốt pho thì cháy cực kỳ d dội thành anhidric photphoric (oxit photphoric), còn thủy ngân thì thăng hoa vào không khí, nh ng chất này phát tán vào không khí là cực kỳ độc hại cho môi trường. Kết quả quan trắc không khí tại khuôn viên phía trước khu vực đám cháy, nhà kho bị cháy, nồng độ thủy ngân trong mẫu không khí được lấy cao vượt ngưỡng 10-30 l n theo tiêu chuẩn của T ch c Y tế thế giới. Đây là ngưỡng ảnh hưởng rất xấu đến s c khỏe con người [7]. Thông tin từ T ng cục ôi trường cho biết, vụ cháy đã làm cháy khoảng 6.000m2 kho ch a sản phẩm gồm Bóng đèn huỳnh quang, bóng đèn compact và bóng đèn tr n công suất thấp. ụ thể khoảng 480.000 bóng đèn huỳnh quang, chủ yếu là loại đèn dài 1,2m, sử dụng thủy ngân (Hg) lỏng với hàm lượng là 20mg/bóng. Bóng đèn compact có 1.600.000 sản phẩm, sử dụng 01 viên malgam/bóng đèn trọng lượng khoảng 11,5 mg, hàm lượng Hg khoảng 22-30%. Bóng đèn tr n công suất thấp dùng sợi đốt vonfram là 2.000.000 sản phẩm). Ngoài ra c n có nguyên liệu và một 442
4. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 số loại hóa chất độc hại. ác nhà khoa học của T ng cục ôi trường ước tính, lượng thủy ngân phát tán ra ngoài môi trường do sự cố cháy n là 15,1 kg đến 27,2 kg [9]. Nhìn từ vụ cháy của Công ty CP bóng đèn phích nước Rạng Đông có thể thấy hậu quả tác động đến môi trường là rất lớn và có tính chất tồn tại lâu dài do các chất độc thẩm thấu vào đất, vào nước Theo phân tích ở mục 2 có thể thấy rõ nhiều đặc điểm về sản xuất và công nghệ của nhà máy này có tính chất tương đồng với Hệ thống năng lượng mặt trời, thoạt nhìn thì thân thiện với môi trường và bền v ng, tuy nhiên tiềm ẩn trong đó là các nguy cơ rủi ro rất cao và rất nguy hiểm. Với các phân tích trên c n phải có giải pháp đồng Hình 3. Các cán bộ của Viện Hóa học môi trường bộ để có thể tận dụng được lợi thế mà Hệ quân sự (Binh chủng Hoá học) lấy mẫu tại khu vực thống điện mặt trời mang lại nhưng đồng thời cháy kho Nhà máy Rạng Đông về phân tích chỉ số phải có giải pháp kèm theo để khắc phục hậu ô nhiễm [8]. quả có thể xảy ra trong tương lai. Bên cạnh đó đề xuất giải pháp quan trắc môi trường liên tục thông qua tiến hành lấy mẫu không khí, nước, đất xung quanh trang trại năng lượng mặt trời bằng các thiết bị hiện đại để tiến hành đánh giá thực trạng môi trường của nh ng nơi này. 4. KẾT LUẬN Trong tất cả các nguồn năng lượng sản xuất điện hiện nay, điện mặt trời là nguồn năng lượng "sạch" nhất, cho khả năng ng dụng và hiệu quả phát điện lớn nhất trong các nguồn năng lượng mới và tái tạo. Nhưng dù là nguồn điện nào thì cũng có hai mặt, đi cùng với nh ng lợi thế là nh ng tồn tại. Việc sản xuất nh ng tấm pin mặt trời và trong sử dụng c n phải đánh giá được nh ng tác động môi trường, đặc biệt là việc thu hồi các chất thải sau khi nh ng tấm pin này hết hạn sử dụng. Việc này phải đặc biệt quan tâm và phải lượng hóa được nh ng tác động môi trường để trên cơ sở đó đưa được nh ng cơ chế chính sách, có nh ng giải pháp tương đối phù hợp đặc biệt là đối với các nguồn năng lượng tái tạo. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. 23925.aspx [2]. Damon Turney, Vasilis Fthenakis, (2011). Environmental impacts from the installation and operation of large-scale solar power plants. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, 3261-3270pp. [3]. Hand, M.M.; Baldwin, S.; DeMeo, E.; Reilly, J.M.; Mai, T.; Arent, D.; Porro, G.; Meshek, M.; Sandor, D. 2012. Renewable Electricity Futures Study. National Renewable Energy Laboratory. eds. 4 vols. NREL/TP-6A20-52409. Golden, CO:. [4]. Mai, T.; Sandor, D.; Wiser, R.; Schneider, T. 2012. Renewable Electricity Futures Study: Executive Summary. National Renewable Energy Laboratory. NREL/TP-6A20-52409-ES. Golden, CO:. [5]. [6]. John Christensen (Denmark), Fatima Denton (Senegal/Gambia), Junichi Fujino (Japan), Garvin Heath (USA), Monirul Mirza (Canada/Bangladesh), Hugh Rudnick (Chile), August Schlaepfer (Germany/Australia), Andrey Shmakin (Russia). IPCC, 2011: IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1075pp. (Chapter 9). 443
5. Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường” [7]. 20190905091639292.htm [8]. [9]. moi-truong-c46a1081315.html RESEARCH IMPACTS OF THE SOLAR ENERGY SYSTEMS ON FUTURE ENVIRONMENTAL POLLUTION Pham Trung Son Department of Electrification, Faculty of Electromechanical Engineering, Hanoi University of Mining and Geology Email: phamtrungson_istu_ru@mail.ru ABSTRACT With its infinite potential, solar energy has been expected to reduce its dependence on fossil energy sources. However, after years of mass deployment in the country, the exploitation process has revealed many shortcomings, as well as potential risks of environmental pollution in the future. The paper aims to analyze the impact of solar energy system on land, water and air resources, from there to have a comprehensive view and have timely support and remedial measures to make full use of this precious energy resource. Keywords: Solar energy; environmental pollution; impact effects. 444