Đây chính là biện pháp tốt nhất để triển khai điện mặt trời nếu diện tích đất trống không có nhiều

Thực tế, không phải ngôi nhà nào cũng thích hợp để triển khai hệ thống điện mặt trời áp mái bởi các yếu tố như địa hình, môi trường, vật cản, diện tích khả dụng, v.v. Ví dụ, nhiều nhà máy điện mặt trời quy mô lớn đã tận dụng không gian trên mặt đất hoặc các tán cây. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã tìm ra giải pháp hiệu quả thay thế cho cách truyền thống là điện mặt trời nổi. Vậy điện mặt trời nổi là gì?

Điện mặt trời nổi: Xu hướng mới trên thế giới

Được biết đến như xu hướng mới của ngành công nghiệp năng lượng, điện mặt trời nổi bao gồm hệ thống pin quang điện lắp cố định vào cấu trúc nổi trên nước. Địa điểm lý tưởng cho dự án điện mặt trời nổi là các vùng nước tĩnh lặng như hồ, đập nhân tạo. Sau quá trình chuyển hóa, điện năng sẽ được truyền qua cáp ngầm tới hệ thống lưu trữ và phân phối.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời nổi.

Các bằng sáng chế đầu tiên của công nghệ điện mặt trời nổi đã được đăng ký vào năm 2008. Kể từ đó, nhiều quốc gia trên thế giới đã bắt tay xây dựng các nhà máy điện mặt trời nổi công suất lớn. Dự báo tổng giá trị thị trường điện mặt trời nổi trên toàn cầu sẽ tăng theo cấp số nhân, từ 13,8 triệu USD vào năm 2015 lên thành 2,7 tỷ USD vào năm 2025, theo nghiên cứu của Grand View Research.

Isarel là quốc gia tiên phong trong xây dựng và thí nghiệm công nghệ điện mặt trời nổi. Năm 2011, nhà sáng lập công ty Solar Synergy Yossi Fisher và Tiến sĩ Yuri Yokotov đã công bố ý tưởng về hệ thống pin mặt trời lắp trên cấu trúc bằng vật liệu nhựa và sợi thủy tinh siêu nhẹ thành "mô-đun giống như Lego", liên kết với nhau theo dạng lưới. Phương pháp này giúp khắc phục 2 nhược điểm lớn của điện mặt trời truyền thống là chi phí sản xuất từ silicon và yêu cầu về mặt bằng, đồng thời đem về cho Solar Synergy giải nhất cuộc thi công nghệ sạch quốc gia (Isarel National Cleantech Open IDEAS) tại Đại học Tel Aviv.

Hệ thống điện mặt trời nổi Yamakura tại tỉnh Chiba, Nhật Bản.

Theo số liệu của Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia Mỹ (NREL), Nhật Bản là quốc gia đặc biệt quan tâm tới công nghệ điện mặt trời nổi với 73 trên 100 dự án lớn đi vào hoạt động kể từ năm 2007. Với điều kiện địa hình ít bằng phẳng và nguồn đất đai hạn chế, giải pháp này giúp chính phủ Nhật Bản tận dụng tiềm năng của các hồ tích nước trong nông nghiệp, hồ kiểm soát lũ hay bờ biển.

Đầu năm 2016, tập đoàn Kyocera đã lên kế hoạch khởi công nhà máy điện mặt trời nổi Yamakura nằm trên mặt hồ chứa của đập Yakamura (tỉnh Chiba). Hàng chục ngàn tấm pin mặt trời bao phủ diện tích 180.000 m2 dự kiến sẽ cung cấp điện sinh hoạt cho 5.000 hộ dân địa phương. Đáng chú ý, đây là dự án thứ tư của Kyocera sau 2 nhà máy điện mặt trời nổi khác hoạt động từ tháng 3 và tháng 6/2015.

Trung Quốc đang là quốc gia đầu tư nhiều nhất cho nguồn năng lượng tái tạo. Ngay trong tháng 6/2019, công ty Sungrow đã chính thức đưa vào vận hành trang trại quang điện nổi lớn nhất thế giới với công suất 40 MW, đủ để đáp ứng nhu cầu điện năng cho 15.000 hộ dân tại thành phố Hoài Nam (tỉnh An Huy). Những tấm pin mặt trời nằm trên mặt hồ nước có độ sâu 4-10m, thuộc khu vực khai thác than đá lâu năm. Dự án này là một phần của kế hoạch 5 năm của chính phủ Trung Quốc nhằm thay thế cho 100 nhà máy nhiệt điện than vào cuối năm nay.

Ưu và nhược điểm của điện mặt trời nổi

Ưu điểm đáng kể nhất của điện mặt trời nổi là tiêu tốn ít nguồn tài nguyên đất quý giá. Trong khi để có thể xây dựng nhà máy điện mặt trời với sản lượng 1GW (1GW=1.000 MW) cần diện tích mặt bằng lên tới khoảng 1.300ha (1,3 triệu m2), thì hệ thống điện mặt trời nổi lại có khả năng khai thác không gian trống của các công trình sẵn có như đập thủy điện hồ xử lý nước thải. Việc lắp đặt pin quang điện trên nước cũng hạn chế nhu cầu chặt bỏ cây xanh và phát quang rừng. Đồng thời, khối nước bên dưới sẽ làm mát thiết bị nổi phía trên, giúp tăng 15-20% sản lượng điện khi phải liên tục hoạt động dưới nhiệt độ cao.

Nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới kết hợp cùng Viện Nghiên cứu Năng lượng mặt trời Singapore (SERIS) cũng cho thấy các cấu trúc pin mặt trời nổi góp phần giảm 70% lượng nước bốc hơi nhờ hạn chế lưu thông không khí và ánh nắng chiếu xuống mặt nước. Đó cũng là lợi thế quan trọng, vô cùng hữu ích ở những nơi thường xuyên xảy ra hạn hán. Hơn nữa, bóng râm che phủ giúp ngăn sự phát triển của tảo nở hoa gây ô nhiễm nguồn nước ngọt, từ đó hạn chế phát sinh chi phí cải tạo.

Các công nhân Trung Quốc đang lắp đặt hệ thống điện mặt trời nổi tại thành phố Hoài Nam.

Tuy nhiên, giá thành triển khai đắt đỏ của hệ thống điện mặt trời nổi là rào cản lớn nhất đối với các quốc gia đang phát triển. Công nghệ mới đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và đội ngũ kỹ sư chuyên trách. Ngoài ra, các nhà đầu tư vào hệ thống này thường triển khai ở vùng nước rộng lớn, chỉ phù hợp nếu lắp đặt hàng trăm đến hàng ngàn tấm pin mặt trời (so với hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng thường chỉ khoảng 20 tấm pin). Do đó, việc triển khai hệ thống điện mặt trời nổi cỡ nhỏ gần như bất khả thi.

Tiềm năng điện mặt trời nổi tại Việt Nam

Việt Nam sở hữu bờ biển dài, nhiều sông hồ, đặc biệt là hệ thống các hồ thủy điện đang vận hành. Đây là điều kiện hết sức thuận lợi cho việc triển khai các nhà máy điện mặt trời nổi. Quan trọng hơn, việc tác động ít tới quỹ đất đồng nghĩa với giảm được chi phí giải phóng mặt bằng để lắp đạt những tấm pin mặt trời.

Nhà máy điện mặt trời nổi trên hồ thủy điện Đa Mi (Bình Thuận) chính thức đóng điện sớm 33 ngày so với dự kiến ban đầu.

Nhận thấy tiềm năng này, Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) đã có chủ trương đẩy mạnh phát triển công nghệ điện mặt trời nổi. Dự án đầu tiên tại Việt Nam được xây dựng tại hồ Đa Mi (Bình Thuận) đã đi vào hoạt động từ tháng 5/2019. Với công suất 47,5 MW, hệ thống sẽ tạo sản lượng điện bình quân hơn 70 triệu kWh/năm.

Ngoài ra, còn có Dự án điện mặt trời nổi Hồ Thủy điện Buôn Kuôp, Đắc Lắc, 50MW và Hồ Thủy điện Srê pôk, Đắc Lắc, 50MW, do EVNGENCO 3 chủ đầu tư.

Là quốc gia đi sau trong công nghệ này, Việt Nam có thể học hỏi và rút kinh nghiệm từ thế giới. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu, chúng ta nên tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của việc che sáng mặt nước do lắp đặt hệ thống pin mặt trời đến môi trường thủy sinh và sản lượng thủy sản nuôi trồng, cũng như khảo sát các yếu tố tác động tới hiệu suất từ nguồn điện mặt trời này.

• Trung Quốc xây nhà máy điện Mặt Trời nổi lớn nhất thế giới
• Nhà máy năng lượng Mặt Trời nổi lớn nhất thế giới