Tại sao chúng ta cần nguồn năng lượng sạch ?

Sự nóng lên toàn cầu đang thúc đẩy những thay đổi lớn trong lĩnh vực năng lượng, bao gồm cả việc đầu tư nhiều hơn vào các nguồn năng lượng sạch. Những phát triển công nghệ gần đây có nghĩa là trong số các nguồn năng lượng này, điện mặt trời được tạo ra thông qua công nghệ tế bào quang điện (PV – photovoltaic) đang chiếm vị trí trung tâm. Các tấm pin mặt trời hiện được kỳ vọng sẽ chiếm tỷ lệ lớn nhất trong năng lượng tái tạo được tạo ra trong những năm tới.

Những nguồn năng lượng sạch nào có sẵn trên thế giới hiện nay?

Năng lượng sạch đến từ các nguồn tự nhiên, được bổ sung với tốc độ nhanh hơn mức tiêu thụ và không làm ô nhiễm bầu khí quyển hoặc hành tinh. Những nguồn năng lượng này còn được gọi là năng lượng tái tạo, trong đó năng lượng khả thi nhất hiện nay là gió, năng lượng mặt trời, hạt nhân, thủy điện và nhiên liệu sinh học.

Năm 2023, nguồn năng lượng sạch đang ở vị trí quan trọng trong các cuộc thảo luận toàn cầu do lo ngại về biến đổi khí hậu ngày càng tăng. Trên toàn cầu, các tổ chức quốc tế và phần lớn chính phủ các quốc gia đang cam kết tăng cường sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng tái tạo để đạt đến mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 hoặc sớm hơn.

Với chi phí và hiệu suất biến đổi giữa các nguồn năng lượng sạch, một nguồn nổi bật hiện đang nổi lên là hệ thống quang điện mặt trời, hay còn được gọi là hệ thống PV.

Tại sao năng lượng mặt trời lại nổi bật trong lĩnh vực năng lượng sạch?

Để hiểu tại sao công nghệ điện mặt trời PV đang nổi bật, đầu tiên cần hiểu về các đối thủ của nó:

Năng lượng hạt nhân

Là một trong những nguồn năng lượng sạch gây tranh cãi nhất. Mặc dù đây là một nguồn năng lượng không phát thải và chiếm ít diện tích đất, nhưng chất thải mà nó tạo ra rất độc hại và hiện chưa được tái chế. Ngoài ra, nhà máy điện hạt nhân đã gây ra các thảm họa lớn với hậu quả kéo dài, như thảm họa Fukushima và Chernobyl nổi tiếng.

Các trang trại gió và nhà máy thủy điện

Đối mặt với vấn đề nguồn lực tương tự; sản xuất thủy điện đòi hỏi nước và turbine gió đòi hỏi gió. Điều này giới hạn các địa điểm lắp đặt và có thể dẫn đến giảm sản lượng năng lượng khi nguồn nguồn lực giảm. Ngoài ra, turbine gió gây tiếng ồn và có thể nguy hiểm cho động vật hoang dã trong khi các đập thủy điện có thể gây hại cho môi trường và hạn chế nguồn nước cho nông nghiệp ở cả hạ và thượng nguồn.

Năng lượng từ nhiên liệu sinh học

Được đạt được thông qua việc xử lý chất thải hữu cơ, đây là quá trình đắt đỏ. Hơn nữa, nhiên liệu sinh học đòi hỏi nhiều “nhiên liệu” dưới dạng cây cỏ và các chất hữu cơ khác. Điều này có thể dẫn đến việc sử dụng nhiều diện tích đất hơn cho nông nghiệp, tăng lên tình trạng chặt phá rừng (điều này sẽ làm ngược lại mục tiêu), và làm tăng giá thực phẩm khi nhiều thực phẩm được dùng để sản xuất năng lượng thay vì tiêu thụ trực tiếp.

Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch rẻ nhất và các tấm pin mặt trời có thể lắp đặt ở bất cứ nơi nào có ánh sáng trực tiếp từ mặt trời. Năng lượng mặt trời nổi lên như nguồn năng lượng ít phụ thuộc vào nguồn lực nhất giữa các nguồn năng lượng này. Ngoài ra, chúng không tạo ra chất thải độc hại và, khác với gió và thủy điện, không gây ồn ào và không nguy hiểm cho động vật hoang dã.

Tại sao năng lượng mặt trời lại được để ý đến vậy?

Để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu, các nhà lãnh đạo thế giới đã cam kết giảm phát thải khí nhà kính (GHG – greenhouse gas). Tuy nhiên, để sản xuất năng lượng sạch trở thành một lựa chọn khả thi cho chính sách, nó phải kết hợp với sự phát triển kinh tế toàn cầu.

Các tấm pin mặt trời quang điện là một công nghệ rẻ tiền, hiệu quả và bền vững, khai thác sức mạnh của nguồn tài nguyên miễn phí và có thể tái tạo để tạo ra điện mặt trời thông qua các tế bào quang điện. Ngày nay, sản xuất điện năng lượng mặt trời được xem là một trong những giải pháp năng lượng sạch khả thi nhất. Có bốn lý do chính gồm:

1. GIÁ PV MẶT TRỜI RẺ HƠN CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẠCH KHÁC

Chi phí là yếu tố quan trọng khi xây dựng các chính sách giá toàn cầu và vào năm 2021 công nghệ điện mặt trời PV đã vượt qua khí và than đá để trở thành nguồn điện giá rẻ nhất trong lịch sử. Phân tích của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (IEA) vào năm 2020 cho thấy rằng điện mặt trời rẻ hơn từ 20-50% so với những ước tính trước đây, khiến cho nó trở thành một giải pháp lâu dài khả thi. Phân tích này đã tăng dự đoán về việc sử dụng hệ thống quang điện mặt trời trong tương lai — có 43% sản lượng điện mặt trời nhiều hơn so với dự đoán năm 2018.

Chi phí là yếu tố quan trọng khi xây dựng các chính sách toàn cầu và vào đầu năm 2021, công nghệ điện mặt trời PV đã vượt qua khí và than đá để trở thành nguồn điện giá rẻ nhất trong lịch sử. Theo báo cáo mới nhất của IRENA, trong khoảng 13 đến 15 năm qua, chi phí phát điện từ nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là từ năng lượng mặt trời, đã giảm và trở nên cạnh tranh về chi phí hơn so với năng lượng hóa thạch. Chi phí trung bình toàn cầu cho điện từ hệ thống quang điện mặt trời giảm 89% xuống còn 0,049 USD/kWh, gần một phần ba so với nguồn năng lượng hóa thạch rẻ nhất trên toàn cầu.

2. CÔNG NGHỆ TẤM PIN MẶT TRỜI CÓ THỂ ĐÁP ỨNG

Có những lo ngại về diện tích cần thiết cho hệ thống điện mặt trời PV, với lo sợ rằng các trang trại năng lượng mặt trời lớn và không đẹp mắt sẽ chiếm đất, nơi mà trước đây được sử dụng cho nông nghiệp truyền thống. Tuy nhiên, các trang trại năng lượng mặt trời với các tấm pin quang điện hiện tại rất linh hoạt, với các nghiên cứu thành công đã được thực hiện để kết hợp những trang trại này với các dự án khác nhằm giảm thiểu diện tích đất, như trồng cây nông nghiệp dưới tấm pin trong nông nghiệp hỗn hợp hay chăn thả gia súc gia cầm dưới tấm pin. Hơn nữa, với công nghệ modul, tấm pin mặt trời có thể lắp đặt ở nhiều không gian khác nhau, chẳng hạn như trên mái nhà, trên mặt nước, trên thuyền và trên các phương tiện di động.

Trong lĩnh vực các giải pháp năng lượng tái tạo, AE Solar nổi lên như một lực lượng tiên phong với sáng tạo mới nhất của họ, mô-đun quang điện TERRA. Được thiết kế để cách mạng hóa ứng dụng agrivoltaics, bảng mô-đun đột phá này sử dụng công nghệ tiên tiến để tăng cường hiệu suất năng lượng và tuổi thọ trên nhiều lĩnh vực sử dụng. Mô-đun TERRA của AE Solar giới thiệu một loạt các tính năng sáng tạo không chỉ đảm bảo độ tin cậy mà còn nâng cao tiêu chuẩn hiệu suất cho các dự án sử dụng năng lượng mặt trời.

Cốt lõi của sự tiến bộ này là khả năng tái tạo các dự án năng lượng mặt trời nông nghiệp. Bằng cách tăng cường đáng kể sản xuất năng lượng trong diện tích hạn chế, mô-đun TERRA mở ra cơ hội tối ưu hóa sử dụng đất đai. Hơn nữa, mô-đun TERRA giới thiệu một cách tiếp cận đa chiều đối với hiệu suất không gian bằng cách tích hợp mượt mà vào các khu vực trồng trọt, hoạt động hiệu quả như những hàng rào năng lượng động. Tính năng đa mục đích này làm nổi bật tính linh hoạt của mô-đun, cung cấp một phương tiện tinh tế để tối đa hóa sự hữu ích của đất đai trong khi tăng cường sản lượng năng lượng.

3. HIỆU SUẤT TẤM PIN MẶT TRỜI ĐÃ TĂNG ĐÁNG KỂ

Bảng dữ liệu từ Viện Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL) theo dõi hiệu suất của các tế bào nghiên cứu có hiệu quả chuyển đổi cao nhất cho một loạt các công nghệ quang điện từ năm 1976 đến hiện tại. Xu hướng mô-đun mới nhất dự đoán sự phát triển thị trường tập trung vào các tế bào mặt trời HJT và TOPCon. Công nghệ TOPCon có thể thay thế PERC với hiệu suất cải thiện do quá trình passivation trong các lớp được thêm vào, sử dụng một lớp SiO2 tunnel oxide siêu mỏng và lớp n+ Poly-Si. Công nghệ này cũng có nhiều ưu điểm khác, bao gồm sự giảm thiểu thấp hơn mức độ degradation (suy hao hiệu năng). AE Solar đã giới thiệu các loại mô-đun PV TOPCon khác nhau để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trên thị trường.

Tìm hiểu thêm: Công nghệ tấm pin mặt trờI 2023

Khía cạnh này của tấm pin mặt trời tiếp tục được cải thiện. Ví dụ, các tấm pin truyền thống có 60 và 72 cell, được biết đến là “tấm pin full cell” đã được thiết kế lại để tạo ra nhiều điện năng hơn bằng cách sử dụng cùng diện tích bề mặt. Để đạt được điều này, mỗi tế bào của tấm pin được cắt làm hai, tạo ra “tấm pin mặt trời Half cell” với 120 và 144 cell tương ứng trong cùng một không gian. Hiện nay, công nghệ hiệu quả hơn này vẫn khó lắp đặt và đắt hơn, nhưng các cải tiến đang được thực hiện để thay đổi điều này.

4. Năng lượng mặt trời PV tiện lợi hơn trong việc sửa dụng

Công nghệ điện mặt trời PV đang tiến triển không chỉ để tăng cường sản xuất năng lượng mặt trời và sáng tạo trong các ứng dụng khác nhau mà còn để tăng cường sự thuận tiện khi ứng dụng năng lượng mặt trời, khiến cho nó trở nên dễ tiếp cận và hấp dẫn hơn đối với đối tượng rộng lớn.

Trong các trường hợp sử dụng, kích thước là một yếu tố quan trọng do hạn chế không gian. Kích thước tấm pin phổ biến nhất hiện nay là 1.64 mét vuông cho việc sử dụng tại các khu dân cư và 1.96 mét vuông. cho sử dụng thương mại, nhưng các tấm pin nhỏ với công suất cao cũng tồn tại để phục vụ các bề mặt nhỏ hơn (như trên mái xe du lịch). Việc giảm kích thước này kết hợp với quá trình sản xuất theo mô-đun cho phép quy mô kinh tế tốt hơn và giá cả giảm đi, với sản xuất cao tại một địa điểm và việc vận chuyển dễ dàng và lắp đặt linh hoạt ở bất kỳ nơi nào khác.

Với sự mở rộng liên tục của thị trường Năng lượng Mặt trời PV, nhiều hệ thống xếp hạng và đánh giá liên quan đến năng lượng mặt trời đã xuất hiện trên toàn cầu để giúp khách hàng toàn cầu lựa chọn từ các thương hiệu năng lượng mặt trời khác nhau. Lấy ví dụ về xếp hạng mô-đun PV, một trong những hệ thống có uy tín nhất là danh sách xếp hạng của nhà sản xuất Tier 1 được công bố hàng quý bởi BloombergNEF. Đây là một trong những hệ thống xếp hạng ngành công nghiệp nổi tiếng và có uy tín nhất trên toàn cầu, đánh giá đảm bảo chất lượng sản phẩm, thầu nhập dự án chính phủ, hỗ trợ tài chính từ ngân hàng và nhiều chiều hướng khác. Do quá trình lựa chọn khắt khe, danh sách Tier 1 thường được xem xét là một tham chiếu công bằng, khách quan và có độ tin cậy cao, là yếu tố quyết định quan trọng cho sự hấp dẫn đầu tư vào dự án năng lượng mặt trời toàn cầu, dù bạn là người dùng năng lượng mặt trời trên mái nhà hay người mua điện cho trạm phát điện tập trung.

Kết luận

Nhờ hiệu quả tăng lên, khả năng thích ứng, dễ dàng phổ biến và chi phí thấp, đã có sự đầu tư lớn từ tư nhân và công cộng vào việc phát triển công nghệ PV. Điều này có nghĩa là dự báo của IEA đã thay đổi để dự đoán sản lượng năng lượng mặt trời vào năm 2040 sẽ tăng thêm 43% so với dự đoán trước đó vào năm 2018 và dẫn đến trạng thái theo dõi điện mặt trời sẽ được nâng cấp vào năm 2023 từ “cần nhiều nỗ lực hơn” thành “đi đúng hướng”. Điều này cho thấy điện mặt trời sẽ chiếm tỷ lệ lớn trong sản xuất năng lượng trong tương lai xanh toàn cầu và làm nổi bật vị thế của công nghệ tế bào quang điện là nguồn năng lượng sạch hoạt động tốt nhất.