Những tấm pin điện mặt trời trên hồ chứa Alqueva của Bồ Đào Nha.
Khi chính thức hoạt động vào cuối tháng 7/2022, các tấm pin mặt trời nổi trên mặt nước không chỉ giúp chống lại biến đổi khí hậu, mà còn không tốn đất đai, không cần giải phóng mặt bằng để lắp đặt, hạn chế sự bốc hơi của nước…
Việc khai thác năng lượng mặt trời có thể phức tạp vì các trang trại năng lượng mặt trời tốn nhiều diện tích đất. Như ở Nhật Bản, mặc dù chính phủ đang gấp rút tăng cường sản xuất điện mặt trời để cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, việc xây dựng các nhà máy điện mới có quy mô lớn còn hạn chế.
Mọi thứ sẽ còn trở nên khó khăn hơn trong tương lai vì sự cạnh tranh gay gắt về đất đai vốn cũng rất cần thiết để trồng trọt và bảo tồn đa dạng sinh học.
Thật may mắn là việc thu năng lượng mặt trời không chỉ giới hạn ở đất liền, như ở Bồ Đào Nha. Đây là ý tưởng phía sau quang điện nổi, còn được gọi là năng lượng mặt trời nổi với những mô-đun quang điện được lắp đặt trên các hệ thống nổi ở các vùng nước với điều kiện bề mặt phẳng lặng.
Công viên năng lượng mặt trời ở Bồ Đào Nha dự kiến tạo ra 7,5 gigawatt/giờ (GWh) điện mỗi năm và sẽ được bổ sung pin lithium có khả năng lưu trữ 2 GWh. Nó tạo ra đủ điện cung cấp cho hơn 30% nhu cầu của các gia đình ở 2 thị trấn gần đó.
Hiệu quả hơn tới 15%
Các tấm pin năng lượng mặt trời đã phổ biến trên các sa mạc và mái nhà kể từ khi nhà máy điện mặt trời đầu tiên được xây dựng vào những năm 60 của thế kỷ 20. Tuy nhiên, trong thập kỷ qua, những trang trại năng lượng trên mặt nước đã xuất hiện và được cho là mang lại nhiều lợi ích.
Những tấm pin này thông thường được gắn trên các phao nổi và được giữ bằng dây neo xuống đáy hồ. Các trang trại năng lượng mặt trời nổi có khá nhiều ưu điểm. Chúng không chiếm không gian trên đất liền, không cần san mặt bằng để xây dựng, giúp tiết kiệm đất cho các hoạt động sinh sống và thương mại, nông nghiệp…
Đặc biệt, chúng có thể hiệu quả hơn khoảng 15% vì nước giúp các tấm pin luôn mát mẻ nên có thể duy trì hiệu suất cao hơn.
Ngoài ra, những tấm pin này còn giúp ngăn chặn sự bốc hơi, đặc biệt là khi được xây dựng gần các đập thủy điện.
Để tiến thêm một bước nữa, các tấm pin mặt trời nổi có thể được kết hợp với thủy điện để giải quyết các vấn đề kép là sản xuất điện khi có ít ánh sáng mặt trời và lưu trữ nó dưới dạng năng lượng tiềm năng trong các hồ chứa khi sản lượng điện mặt trời cao.
Theo một báo cáo do Tạp chí Nature thực hiện, điện mặt trời nổi cũng có thể làm giảm cường độ carbon, tức là lượng khí thải phát sinh trên một đơn vị điện tạo ra sẽ giảm đi.
Cũng có bằng chứng cho thấy các tấm pin mặt trời nổi có thể giúp giảm sự nóng lên toàn cầu. Tùy thuộc vào thiết kế của các tấm pin, việc giảm lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào nước sẽ mang lại tác dụng làm mát lớn.
 Trang trại điện mặt trời nổi Sembcorp Tengeh ở Singapore. |
| |
Nhược điểm
Nghiên cứu gần đây cho thấy việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời nổi trên bề mặt 10% hồ chứa thủy điện trên thế giới có thể tạo ra khoảng 3,0 terawat đến 7,6 terawat sản lượng điện hàng năm.
Một số ước tính cho thấy các trang trại điện mặt trời đắt hơn khoảng 10 đến 15% so với các tấm pin mặt trời đặt trên đất liền do cần thêm chi phí sản xuất phao nổi, mặc dù chi phí vận hành và bảo trì tương tự nhau.
Những khó khăn kỹ thuật cũng làm tăng chi phí vì phân chim và sự phát triển của vi sinh vật có thể làm giảm hiệu suất của pin. Việc làm sạch các tấm pin thường xuyên đòi hỏi con người phải tiếp cận được chúng dễ dàng và an toàn.
Ngoài ra, không phải nơi nào cũng có thể sử dụng công nghệ này. Mặc dù các công trình lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời nổi quy mô lớn có thể được tìm thấy trên khắp thế giới, nhưng chúng chủ yếu được sử dụng để cung cấp điện cho thành phố, doanh nghiệp hoặc các tiện ích lớn.
Bên cạnh đó, cần phải tính đến khả năng gây áp lực nên các hệ sinh thái vốn đã mỏng manh ở các nguồn dự trữ nước ngọt quý giá khi chúng ta lắp đặt các trang trại năng lượng mặt trời tại đây. Cuối cùng, việc áp dụng nhanh chóng bất kỳ công nghệ mới nào đều có khả năng gây ra những tác động không lường trước được.
Điện mặt trời nổi là công nghệ đầy hứa hẹn, việc lắp đặt và đầu tư cho chúng đang gia tăng trên thế giới. Tuy nhiên, còn có những bất ổn chưa được giải quyết khi tính đến tác động môi trường, xã hội, kỹ thuật và kinh tế đối với công nghệ này.
Những khoảng trống về kiến thức cần được lấp đầy để có thể triển khai rộng rãi mà không ảnh hưởng quá nhiều đến lợi ích hoặc khiến việc triển khai bị trì hoãn bởi những trở ngại không lường trước được.
Thời gian sẽ trả lời xem lựa chọn thay thế hấp dẫn và ngày càng phổ biến này có thực sự là giải pháp tối ưu về điện mặt trời trong thời gian dài hay không.
