Tiêu chuẩn ASTM thúc đẩy năng lượng mặt trời và địa nhiệt

Điện mặt trời tăng tốc, tiêu chuẩn càng cần thiết

Tháng 5/2026 đánh dấu một cột mốc đáng chú ý tại Mỹ khi các nhà máy điện mặt trời quy mô tiện ích lần đầu tiên vượt các nhà máy nhiệt điện than về sản lượng điện. Điện mặt trời chiếm 12,8% tổng sản lượng điện của Mỹ, trong khi than chiếm 12,2%. Tại California, sản lượng điện mặt trời năm 2025 cũng lần đầu vượt điện khí tự nhiên. Theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA), sản lượng điện từ khí tự nhiên tại bang này đã giảm 60% kể từ năm 2024.

Khi nhu cầu xây dựng các dự án điện mặt trời quy mô lớn ngày càng tăng, tiêu chuẩn kỹ thuật trở thành yếu tố quan trọng để bảo đảm hiệu suất, độ tin cậy và an toàn của hệ thống.

Ủy ban ASTM về năng lượng mặt trời, địa nhiệt và các nguồn năng lượng thay thế khác (E44) đã xây dựng nhiều tiêu chuẩn quan trọng cho lĩnh vực này. Trong đó có ASTM E903, phương pháp thử tiêu chuẩn xác định độ hấp thụ, độ phản xạ và độ truyền qua của vật liệu đối với bức xạ mặt trời bằng các quả cầu tích phân.

Tiêu chuẩn được áp dụng cho nhiều loại vật liệu như kính, màng và lớp phủ, giúp đánh giá đặc tính quang học và hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời trong các lĩnh vực như xây dựng, hàng không vũ trụ và công nghiệp ô tô.

Bài toán mới: Khi tấm pin mặt trời hết vòng đời

Bên cạnh vật liệu quang học và chuyển đổi năng lượng, ASTM E44 ngày càng quan tâm đến một vấn đề mới: xử lý các hệ thống quang điện (PV) khi bước vào giai đoạn cuối vòng đời. George Kelly, thành viên và cựu Chủ tịch E44, đồng thời là chuyên gia độc lập về điện mặt trời, cho biết ngành công nghiệp mặt trời vẫn đang phát triển nhanh chóng. Tuy nhiên, nhiều tấm pin được lắp đặt từ những năm đầu đang dần đến cuối vòng đời, làm gia tăng nhu cầu tái sử dụng và tái chế.

Nếu trước đây, tuổi thọ vận hành phổ biến của một tấm pin mặt trời vào khoảng 20 năm thì theo Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), đến năm 2025, con số này đã tăng lên khoảng 25-35 năm. Dù vòng đời là 20 hay 35 năm, câu hỏi về cách xử lý các tấm pin và linh kiện sau khi ngừng sử dụng vẫn đặt ra ngày càng rõ ràng.

Theo Đạo luật Bảo tồn và Phục hồi Tài nguyên (RCRA) của Mỹ, chủ sở hữu hệ thống PV phải lựa chọn các phương án như tân trang để bán lại, tái chế hoặc xử lý an toàn đối với các tấm pin và linh kiện đã hết vòng đời. Tuy nhiên, chi phí tái chế hiện vẫn cao hơn việc đưa nhiều loại tấm pin đến bãi chôn lấp, khiến một lượng đáng kể thiết bị bị thải bỏ.

Ảnh minh họa.

Tiêu chuẩn giúp xác định mức độ độc hại

Trước khi một tấm pin PV được xử lý, cần xác định liệu nó có chứa các chất độc hại vượt giới hạn cho phép hay không. Năm 2021, Tiểu ban về chuyển đổi điện quang điện (E44.09) của ASTM đã công bố ASTM E3325, quy định phương pháp lấy mẫu các mô-đun điện mặt trời để kiểm tra độc tính. Tiêu chuẩn cung cấp cách lấy mẫu đại diện từ mô-đun PV phục vụ quy trình kiểm tra đặc tính độc tính thông qua khả năng rò rỉ (TCLP). Các mẫu được kiểm tra khả năng thôi nhiễm của nhiều nguyên tố như thủy ngân, asen, bari, cadimi, crom, chì, selen và bạc trong điều kiện mô phỏng môi trường bãi chôn lấp. Nếu kết quả vượt các giới hạn quy định của TCLP, mô-đun phải được quản lý như chất thải độc hại, hoặc được tái sử dụng, tái chế theo các quy định liên quan của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (EPA).

Địa nhiệt: Nguồn năng lượng lâu đời, tiêu chuẩn mới

Bên cạnh điện mặt trời, năng lượng địa nhiệt đang ngày càng được chú ý như một nguồn năng lượng tái tạo có tính ổn định cao. Thực tế, đây không phải nguồn năng lượng mới. Con người đã sử dụng nước nóng và hơi nước từ lòng đất để sưởi ấm trong hàng nghìn năm. Ngày nay, địa nhiệt đóng góp khoảng 18% sản lượng điện của New Zealand và hơn 25% tại Iceland, cho thấy tiềm năng đáng kể của nguồn năng lượng này.

ASTM E44 cũng phát triển các tiêu chuẩn dành riêng cho lĩnh vực địa nhiệt. Tiểu ban E44.15 về phát triển, khai thác và vật liệu cho mỏ địa nhiệt đã ban hành ASTM E974, hướng dẫn quy định hiệu suất nhiệt của các hệ thống điện địa nhiệt.

Tiêu chuẩn đưa ra các thuật ngữ về hiệu suất nhà máy điện và những tiêu chí để đánh giá, so sánh các hệ thống chuyển đổi năng lượng và phát điện địa nhiệt. Do đặc điểm khác biệt của hệ thống địa nhiệt, nhiều tiêu chí hiệu suất vốn được xây dựng cho các hệ thống sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống không thể áp dụng trực tiếp.

Theo George Kelly, khi sự quan tâm đối với năng lượng địa nhiệt tiếp tục tăng, nhu cầu xây dựng và hoàn thiện các tiêu chuẩn cho lĩnh vực này cũng sẽ ngày càng lớn.

Hà My