Năng lượng sạch giúp xử lý nước thải thân thiện với môi trường

Là một phần quan trọng của cơ sở hạ tầng đô thị, xử lý nước thải đóng vai trò thiết yếu trong quá trình phát triển xanh toàn cầu về mặt chuyển đổi xanh và phát triển bền vững. Là một dạng năng lượng sạch và tái tạo, sản xuất điện quang điện không chỉ có thể giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch truyền thống mà còn giảm đáng kể lượng khí thải carbon trong quá trình xử lý nước thải. Xử lý nước thải và công nghệ quang điện đã đạt được khả năng tự cung tự cấp và sử dụng hiệu quả năng lượng sạch, tạo động lực mới cho quá trình chuyển đổi xanh và phát triển bền vững của ngành công nghiệp nước.

Ⅰ.Nguyên lý cơ bản và thành phần của hệ thống phát điện quang điện

Hệ thống phát điện quang điện thường bao gồm các mô-đun tế bào quang điện, bộ điều khiển, bộ biến tần và bộ pin.

1.Mô-đun pin quang điện

Mô-đun tế bào quang điện là lõi của hệ thống phát điện quang điện. Nó chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào mối nối PN trên vật liệu bán dẫn (như silicon), các cặp electron-lỗ trống được hình thành, tách ra dưới tác động của điện trường và tạo ra dòng điện. Tùy thuộc vào vật liệu, các mô-đun tế bào quang điện được chia thành ba loại: silicon đơn tinh thể, silicon đa tinh thể và pin mặt trời màng mỏng.

Hình 1 Pin mặt trời silic đơn tinh thể

Hình 2 Pin mặt trời silicon đa tinh thể

2. Bộ điều khiển

Bộ điều khiển chủ yếu được sử dụng để điều khiển việc sạc và xả pin trong hệ thống phát điện quang điện, để hệ thống có thể có công suất đầu ra được tối ưu hóa trong mọi điều kiện khí hậu, nhiệt độ và ánh nắng mặt trời. Các loại bộ điều khiển quang điện chủ yếu có thể được chia thành loại nối tiếp, loại song song, loại điều chế PWM, loại thông minh và loại theo dõi công suất tối đa.

3. Biến tần

Vì các mô-đun pin quang điện và bộ pin tạo ra nguồn điện DC và hầu hết các tải trong cuộc sống hàng ngày và ngành xử lý nước của chúng ta là tải AC nên bộ biến tần cũng là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống phát điện quang điện.

4. Bộ pin

Là thiết bị lưu trữ năng lượng, bộ pin cung cấp nguồn điện liên tục khi điều kiện ánh sáng kém. Chúng lưu trữ năng lượng dư thừa vào ban ngày để sử dụng vào ban đêm hoặc những thời điểm khác khi không có ánh sáng, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của hệ thống.

Ⅱ.Ưu điểm ứng dụng của hệ thống phát điện quang điện trong ngành xử lý nước thải

1. Điều kiện ánh sáng tuyệt vời

Các nhà máy xử lý nước thải thường được đặt ở những khu vực mở, xung quanh có nhiều tòa nhà thấp tầng và ít bị cản trở, tạo nên môi trường lý tưởng để lắp đặt hệ thống quang điện.

2. Tài nguyên mái nhà diện tích lớn

Các công trình lớn như bể phản ứng khí tự nhiên và bể lắng thứ cấp cung cấp không gian lắp đặt rộng rãi mà không chiếm thêm tài nguyên đất và không làm thay đổi mục đích sử dụng đất hoặc cấu trúc tòa nhà.

3. Cải thiện hiệu ứng quy trình

Bố trí quang điện hợp lý giúp giảm sự bốc hơi nước, cải thiện điều kiện khí hậu tại địa phương và thúc đẩy hoạt động của vi khuẩn, do đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

4. Nhu cầu điện ổn định và lớn

Đặc tính tải của nhà máy xử lý nước thải ổn định, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế và tích hợp hệ thống phát điện quang điện và đảm bảo sử dụng điện hiệu quả.

5.Tiêu thụ điện tại chỗ

Tỷ lệ tự tạo và tự sử dụng cao cho phép điện được tạo ra được nhà máy xử lý nước thải tiêu thụ trực tiếp, làm giảm hiện tượng ánh sáng bị bỏ phí và cải thiện hiệu suất sử dụng năng lượng.

Ⅲ.Kết luận

Ngành xử lý nước thải kết hợp với công nghệ quang điện là một cách sử dụng năng lượng mới, hiệu quả và xanh. Nó kết hợp các cơ sở nước với công nghệ quang điện để đạt được sự tự cung tự cấp và sử dụng hiệu quả năng lượng sạch. Việc tích hợp và ứng dụng mô hình kỹ thuật này không chỉ thúc đẩy quá trình chuyển đổi thông minh và xanh của các cơ sở xử lý nước thải mà còn truyền động lực mới vào quá trình chuyển đổi xanh và phát triển bền vững của ngành xử lý nước thải.