GIỚI THIỆU DỰ ÁN ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
I./ Điện năng lượng mặt trời là gì và vai trò của năng lượng mặt trời?
Điện năng lượng mặt trời được tạo ra theo hai cách phổ biến trên thế giới hiện nay là sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời và sử dụng hệ thống thu nhiệt (điện mặt trời tập trung CSP) để vận hành nhà máy điện thông thông thường.
✔️ Điện năng lượng mặt trời là gì?
Điện năng lượng mặt trời là điện được tạo ra từ việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện bằng cách sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời hoặc từ nhà máy năng lượng mặt trời dựa trên nguyên lý phản xạ ánh để vận hành lò hơi nước làm quay tua bin tạo điện.
✔️ Pin năng lượng mặt trời
Pin mặt trời, hay còn gọi là tế bào quang điện (PV: Photovoltaic), pin năng lượng mặt trời là thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện, điện được tạo ra này còn được gọi phổ biến là điện năng lượng mặt trời. Cơ chế hoạt động của thiết bị này dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý.
Pin năng lượng mặt trời lần đầu được tạo ra năm 1880, năm 1954 tế bào năng lượng mặt trời bằng silicon được tạo ra bởi các nhà nghiên cứu Gerald Pearson, Calvin Fuller và Daryl Chapin từ Mỹ, ban đầu giá bán của pin năng lượng mặt trời tới 286 USD/watt với hiệu suất chuyển đổi chỉ đạt 4,5-6%.
Công nghệ pin năng lượng mặt trời từ silicon được phát triển cho tới bây giờ, các nhà sản xuất lớn trên thế giới như Canadian, Sharp, Q-cell,.. đã cải tiến công nghệ và nâng mức hiệu suất lên 16-25% và tới gần 40% trong các phòng thí nghiệm. Trong tương lai, công nghệ pin mặt trời sẽ tiếp tục được phát triển để khai thác hiệu quả hơn về nhiều mặt.
✔️ Điện năng lượng mặt trời tập trung
Hệ thống điện năng lượng mặt trời tập trung (CSP: Concentrated solar power) sử dụng gương, ống kính và các hệ thống theo dõi để phản chiếu ánh sáng mặt trời trên một khu vực rộng thành một chùm nhỏ tạo ra nhiệt lượng rất lớn, nhiệt lượng này dùng làm nóng chảy muối ở nhiệt độ lên đến 5660C, muối nóng chảy được dẫn đi làm sôi bể nước tạo luồng hơi nước mạnh làm quay tua bin máy phát điện.
Cánh đồng pin năng lượng mặt trời
Trong lịch sử, người đầu tiên dùng kỹ thuật này là nhà bác học vĩ đại của Hy Lạp Acsimet (Archimedes), ông dùng gương đồng để hội tụ ánh nắng đốt cháy các chiến thuyền của La Mã.
Ưu điểm của hệ thống CSP là nguyên vật liệu để sản xuất đầu tư cho thiết bị khá phổ biến và giá thành rẻ, hiệu suất cao, không ảnh hưởng xấu tới môi trường, tuy nhiên chỉ phù hợp để xây dựng các nhà máy điện năng lượng mặt trời lớn.
✔️ Các ứng dụng khác từ năng lượng mặt trời
Tạo ra các máy nước nóng sử dụng nguồn nhiệt từ mặt trời để sử dụng trong sinh hoạt, bể bơi,…
Nhà máy điện năng lượng mặt trời tập trung CSP(Concentrated solar power)
Hệ thống sưởi ấm từ năng lượng mặt trời áp dụng trong xây dựng, sử dụng các vật liệu nhiệt khối như đá, xi màng, nước,..
Hệ thống xử lý nước sử dụng nhiệt mặt trời và điện năng lượng mặt trời để khử mặn hoặc khử khuẩn
Bếp năng lượng mặt trời, người ta cũng sử dụng kỹ thuật hội tụ ánh sáng mặt trời để tạo nhiệt phục vụ nấu ăn, điển hình là các bếp công nghiệp ở Ấn Độ đang phục vụ tới 35.000 suất ăn mỗi ngày.
Bát năng lượng mặt trời dùng để hội tụ nhiệt cho bếp
✔️ Lưu trữ điện năng lượng mặt trời
Vì các hệ thống tạo ra điện năng lượng mặt trời chỉ trực tiếp tạo ra điện ở điều kiện ban ngày có ánh sáng tốt, nên việc lưu trữ điện hoặc duy trì sản xuất điện năng lượng mặt trời để phục vụ vào ban đêm là vấn đề quan trọng cần xử lý.
Để điều tiết nhiệt độ trong nhà, các kỹ sư xây dựng đã thiết kế thệ thống nhiệt khối để tích trữ năng lượng nhiệt của mặt trời để làm ấm hoặc làm mát ngôi nhà.
Đối với hoạt động của các nhà máy CSP (nhà máy điện năng lượng mặt trời tập trung), sử dụng muối nóng chảy lưu trong các bể chứa để duy trì hoạt động cho nhà máy
Với hệ thống pin quang điện để tạo ra điện năng lượng mặt trời, hình thức phổ biến nhất là sử dụng các hệ thống pin sạc để tích trữ hoàn toàn (đối với hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập) hoặc điện dư thừa (đối với hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới).
✔️Sự phát triển của điện năng lượng mặt trời
Với lịch sử phát triển của pin quang điện qua hơn nửa thế kỷ, công nghệ và hiệu quả của hệ thống điện năng lượng mặt trời đã tăng lên rất đáng kể, các nhà sản xuất lớn trên thế giới vẫn đang không ngừng nghiên cứu để cải thiện hiệu suất của pin năng lượng mặt trời. Các tiêu chuẩn trong sản xuất và nguyên phụ liệu sản xuất cũng ngày được nâng cao nhằm đáp ứng yêu cầu về sức khỏe và môi trường
✔️ Lợi ích to lớn từ điện năng lượng mặt trời
Điện năng lượng mặt trời là nguồn điện được chuyển đổi từ năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng, nên đầu tiên chúng ta có một nguồn tài nguyên có thể xem là vô tận để khai thác
✔️ Ý nghĩa kinh tế của điện năng lượng mặt trời
Nguồn cung cấp vô tận, chi phí sản xuất pin năng lượng mặt trời đang ngày càng giảm, sản lượng điện cung cấp đang tăng dần theo thời gian góp phần giảm giá thành tiêu thụ điện.
✔️ An ninh năng lượng
Điện năng lượng mặt trời trong tương lai có thể thay thế các hình thức sản xuất điện khác từ việc đốt nguyên liệu hóa thạch cũng như hạn chế thủy điện làm thay đổi hệ sinh thái
II./ Lợi ích môi trường của điện năng lượng mặt trời
Điện năng lượng mặt trời được công nhận là nguồn năng lượng xanh, sạch và thân thiện với môi trường, công nghệ tái chế pin năng lượng mặt trời cũng dần hoàn thiện, theo thống kê năm 2014, lượng phát thải khí CO2 trung bình của điện năng lượng mặt trời là 41g/kWh so với điện than là 820g/kWh và dầu khí là 490g/kWh
Ngoài ra, điện năng lượng mặt trời được ứng dụng sâu rộng trong đời sống của con người từ sinh hoạt đến sản xuất, có khả năng triển khai với quy mô rất đa dạng và phù hợp với mọi đối tượng.
III./ Kinh nghiệm của Nhật Bản về phát triển điện mặt trời áp mái
Với việc đề cao tính thực tiễn và hiệu quả, Nhật Bản đã có nhiều cơ chế để khuyến khích tư nhân tham gia phát triển điện mặt trời áp mái.
Câu chuyện về cơ cấu lại nguồn năng lượng của Nhật Bản đầu thế kỷ 21 gắn liền với sự cố tháng 3/2011, Nhà máy Điện hạt nhân Fukushima Daiichi gặp thảm họa kép về động đất và sóng thần. Sau sự cố này, Chính phủ Nhật Bản đã quyết định thay đổi cơ cấu nguồn điện: Dừng vận hành một số nhà máy điện hạt nhân, tạm thời không phát triển điện hạt nhân mới, tập trung phát triển nhiệt điện và năng lượng tái tạo.
Đến nay, những tấm pin mặt trời áp mái ở Nhật Bản ngày càng phổ biến. Thậm chí, đã có ngày càng nhiều khu vực dân cư tự chủ về nguồn năng lượng nhờ tận dụng rất tốt nguồn năng lượng mặt trời.
✔️ Có chính sách hấp dẫn, thu hút được đầu tư
Ngay từ năm 2008, Chính phủ Nhật Bản đã thực hiện chính sách hỗ trợ cho vay mua nhà sử dụng năng lượng tái tạo với thời gian trả nợ tối đa là 10 năm, trong đó, cho những gia đình cải tạo nhà, chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời được vay số tiền tối đa lên đến 5 triệu Yen, tương đương gần 5.000 USD. Ngoài ra, Chính phủ Nhật Bản còn mua điện sản xuất từ năng lượng mặt trời với giá cao hơn giá thị trường và giảm giá bán các tấm pin năng lượng mặt trời.
Tháng 8/2011, Nhật Bản đã ban hành Luật Trợ giá (FiT) mua năng lượng tái tạo, khuyến kích người dân tự sản xuất điện mặt trời tại nhà và từ đó xây dựng các trung tâm điện mặt trời lớn, tập trung. Luật FiT cho phép hỗ trợ giá điện sản xuất từ năng lượng mặt trời khi các doanh nghiệp tư nhân muốn đầu tư.
Cụ thể, Chính phủ mua điện sản xuất từ năng lượng mặt trời với giá cao hơn giá thị trường, khoảng 40 Yen/kWp (0.50 USD/kWh) cho các dự án có công suất 10 kW trở lên. Đối với các dự án công suất <10 kW, giá mua là khoảng 42 yen/kWp (0.53 USD/kWh).
Thị trấn xanh Fujisawa, nơi có số dân sử dụng điện mặt trời áp mái cao nhất Nhật Bản
Chỉ riêng năm 2016, Chính phủ Nhật Bản dành khoảng 2,3 nghìn tỉ Yen (tương đương 20,5 tỉ USD) hỗ trợ việc mua lại điện mặt trời với giá cao.
Nhật Bản cũng khuyến khích chính quyền các địa phương cùng tham gia các dự án điện mặt trời. Theo báo cáo của Tổ chức phi lợi nhuận “Mạng lưới chủ sở hữu điện mặt trời ở Nhật Bản”, tính đến tháng 7/2013 đã có 277 cơ quan hành chính các cấp ở Nhật Bản (chiếm 15% số lượng cơ quan hành chính của quốc gia này) thực hiện hoặc đồng ý “cho thuê mái nhà” các công trình công cộng, lắp đặt hệ thống pin mặt trời.
Tháng 4/2017, Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) giới thiệu đạo luật FiT mới (sửa đổi), trong đó, giảm thuế từ 21 đến 30 Yên/kWp điện tái tạo, tùy thuộc vào quy mô hệ thống. Điều này đã khuyến khích đầu tư từ DN tư nhân vào lĩnh vực năng lượng tái tạo.
✔️ Những kết quả khả quan
Chính sách hấp dẫn của Chính phủ Nhật Bản đã thu hút một số lượng lớn các dự án đầu tư vào năng lượng tái tạo, trong đó phổ biến nhất là năng lượng mặt trời. Từ năm 2011 đến năm 2014, công suất lắp đặt điện mặt trời tại Nhật Bản tăng mạnh từ 5.000 MW lên 25.000 MW. Đến nay, đã có khoảng 2,4 triệu khách hàng (bao gồm hộ gia đình, doanh nghiệp…) lắp đặt điện mặt trời áp mái ở Nhật Bản.
Trong số các dự án điện mặt trời, 80% là quy mô nhỏ, chủ yếu là công trình lắp đặt trên mái nhà. Hệ thống điện mặt trời áp mái có nhiều ưu điểm như, giảm được tiền thuê đất, không cần thiết phải kí hợp đồng tiêu thụ điện với các công ty điện lực địa phương… Những khách hàng lắp đặt điện mặt trời áp mái khi không sử dụng hết số lượng điện sản xuất ra, có thể bán cho các công ty điện với mức giá ưu đãi.
Còn các dự án điện mặt trời ở Nhật Bản có quy mô lớn chỉ chiếm 20% vì gặp nhiều khó khăn về giải phóng mặt bằng, chuyển đổi đất nông nghiệp, khó khăn trong việc hòa lưới điện mặt trời vào lưới điện quốc gia...
Tháng 7/2018, Nhật Bản thông qua kế hoạch chiến lược phát triển năng lượng lần thứ 5 tầm nhìn 2030 và đến 2050. Theo đó, Nhật Bản đã định hướng phát triển năng lượng dựa trên nguyên lí 3 E+S, (Viết tắt của Safety - an toàn, Energy Sercurity - an ninh năng lượng, Enviroment - môi trường, Economic Effeciency - hiệu quả kinh tế). Nguyên lý này cho thấy, Nhật Bản đang hướng đến xác lập cơ cấu cung cầu năng lượng bền vững, giảm gánh nặng kinh tế và thân thiện với môi trường.
Theo kế hoạch, Nhật Bản tiếp tục duy trì mục tiêu sử dụng đa dạng các nguồn năng lượng. Cụ thể, đến năm 2030, trong cơ cấu nguồn điện, năng lượng tái tạo chiếm từ 22-24%, nhiên liệu hóa thạch 56% và năng lượng hạt nhân từ 20-22%.
Để thực hiện được mục tiêu đề ra, việc tiếp tục đẩy mạnh phát triển điện mặt trời, trong đó có các công trình điện mặt trời áp mái là không thể thiếu trong Chiến lược phát triển năng lượng của chính phủ Nhật Bản.
