Điện mặt trời tập trung - Tiềm năng lớn, nhưng đang bị bỏ ngỏ

So sánh CSP với PV:

Hyperlight Energy (HE) là công ty công nghệ, có trụ sở tại San Diego, Mỹ, sản phẩm chủ đạo là Hylux. Đây là hệ thống năng lượng mặt trời tập trung (CSP) nổi tiếng chi phí thấp, có khả năng thu nhiệt mặt trời. Hylux cung cấp giải pháp nhiệt có dải ứng dụng rộng trong công nghiệp, thương mại cũng như giải pháp công nghệ sạch cho việc lưu trữ năng lượng tái tạo.

John King, người sáng lập, kiêm CEO của Hyperlight Energy đã trích dẫn số liệu trong báo cáo mang tên Our World In Data (Thế giới của chúng ta qua dữ liệu) cho hay, khi sản xuất quang điện mặt trời phát triển sôi động, thì điện mặt trời tập trung bỗng dưng lại bị bỏ quên.

Cũng theo báo cáo nói trên, lần đầu tiên ghi nhận điện mặt trời vào năm 1983, và số liệu gần đây nhất là năm 2020, mức tiêu thụ điện toàn cầu từ các nguồn năng lượng mặt trời (NLMT) đã vượt 2.000 TWh. Tuy nhiên, điện mặt trời không phải là một phương pháp phù hợp với tất cả, có sự khác biệt đáng kể giữa các tấm pin quang điện (Photovoltaic panels hay PV) và điện mặt trời tập trung (CSP).

Nói đơn giản, CSP sử dụng gương để tập trung tia nắng mặt trời đến các điểm cụ thể trên các tấm pin mặt trời, cải thiện đáng kể hiệu quả của việc thực hiện chuyển hóa, chi phí sản xuất phức tạp hơn khi bắt đầu quá trình xây dựng. Tuy nhiên, về lịch sử, CSP đã được sử dụng ít hơn so với người anh em là PV. Theo nghiên cứu của Đại học London (Anh), tính đến cuối năm 2014, đã có hơn 140 GW công suất PV được lắp đặt trên khắp thế giới, trong khi đó CSP mới chỉ có 5 GW. Với sự thận trọng trong thu hồi vốn khiến giới đầu tư dè dặt với CSP. Vì vậy theo giới phân tích, tương lai của điện mặt trời liệu có bị chi phối bởi các hệ thống PV hay không?

Lợi thế CSP so với PV:

Tại Mỹ, để thu hẹp sự mất cân bằng này, Hyperlight Energy vừa được chính phủ Mỹ, chính xác hơn là Ủy ban Năng lượng California trao quyền phát triển các giải pháp CSP trong tiểu bang thông qua khoản tài trợ 5,4 triệu USD.

Trong gần hai thập kỷ trở lại đây CSP đã không được triển khai rộng rãi mặc dù tiềm năng của nó không hề nhỏ. “CSP giống như một đứa trẻ dùng kính lúp để đốt một lỗ trên chiếc lá nhưng khi tập trung ánh sáng mặt trời lại, nó có thể đốt cháy cả khu rừng” - John King so sánh.

Bất chấp giả định phổ biến cho rằng chi phí ban đầu của các cơ sở CSP cao, nhưng lợi ích lâu dài của CSP thì không thể phủ nhận. Điều này đặc biệt quan trọng khi xét đến sự kém hiệu quả vốn có của công nghệ PV. Sự kết hợp hạn chế về công nghệ và tính không linh hoạt của hệ PV với hiệu suất thường dao động từ 20% đến 22% thì lợi ích lâu dài của CSP là điều dễ thấy. “Đối với các tấm PV, người ta chỉ thu được phần quang phổ nhìn thấy, trong khi đó các công nghệ như gương, sẽ cải thiện hiệu quả cao cho cả đời dự án CSP. Khoảng một nửa năng lượng trong ánh sáng mặt trời có thể nhìn thấy được và khoảng một nửa là tia hồng ngoại, tức là nhiệt, thì PV chỉ thu được hạn chế, không thể thu hết các photon dội lên. Trong khi đó CSP lại có thể thu năng lượng gấp đôi trên một đơn vị diện tích bề mặt và diện tích bề mặt thu gom các photon lại rẻ hơn” - CEO John King phân tích chi tiết thêm.

Thử thách đối với dự án CSP:

Đối với CSP vẫn còn tồn tại nhiều rào cản như chậm phát triển, những thách thức về hậu cần và sản xuất liên quan đến công nghệ. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), trên thế giới, chỉ có 19 quốc gia có công suất lắp đặt điện mặt trời tập trung. “Những tấm gương phản xạ khổng lồ giống như cánh máy bay, chỉ cần một tác động nhỏ như gió chẳng hạn cũng có thể tạo ra lực nâng và làm mất cân bằng. Vì vậy, đòi hỏi những cấu trúc kim loại rất phức tạp, đắt tiền để ổn định, nên lợi thế về chi phí bị ảnh hưởng. Ta hãy hình dung một chiếc gương rộng 95 m² trên bệ cần một lực nâng khổng lồ, bằng kích thước của một chiếc máy bay” - John King dẫn chứng.

Chính những rào cản nói trên đã làm lu mờ các dự án CSP ở Mỹ. Theo nghiên cứu có tên ‘Concentrating Solar Power Best Practices Study’ (Nghiên cứu Thực tiễn tốt nhất về Năng lượng mặt trời tập trung) do Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ lập, dựa trên các số liệu phản hồi từ đại diện của khoảng 80% các nhà máy CSP đang vận hành trên thế giới, công bố năm 2020 cho thấy, có tới 1.008 vấn đề về công nghệ và vận hành liên quan đến các dự án này.

Công bằng mà nói, báo cáo đã chỉ ra những thực trạng, đặc biệt là công nghệ đã tác động không nhỏ đến các dự án CSP trên quy mô toàn cầu. Ví dụ, tại cơ sở Crescent Dunes ở bang Nevada, Mỹ, còn xuất hiện sự cố rò rỉ các bể muối nóng chảy khiến sản lượng của cơ sở này giảm tới 3% tổng công suất, khiến tính kinh tế và năng suất của các nhà máy CSP quy mô lớn bị tác động nghiêm trọng. Theo kinh nghiệm của Hyperlight Energy, để xây dựng dự án CSP mang tính khả thì cần chọn quy mô thích hợp. “Nếu theo đuổi lợi thế quy mô thì nên xây dựng một thiết kế thí điểm 500 kW, sau đó huy động thêm vốn, để xây dựng một nhà máy 100 MW. Nếu tăng quy mô ngay một lúc 1.000 lần thì khi gặp sự cố bạn sẽ phải xử lý ở mức ngàn lần tương ứng" - John King cho hay.

Tính linh hoạt của dự án CSP:

Cũng phải nói thêm rằng, nếu so với PV, dự án CSP cung cấp những lợi thế khác biệt, so với hầu hết các dạng năng lượng tái tạo khác, đó là việc sử dụng nhiệt. Nhiệt chiếm 2/3 nhu cầu năng lượng của các ngành công nghiệp trên thế giới. Việc sản xuất nhiệt này chiếm 1/5 tổng mức tiêu thụ năng lượng của thế giới. Nguồn nhiệt từ CSP vừa sạch lại đáng tin cậy.

“Đối với ngành công nghiệp nặng thực sự rất cần đến nhiệt, các dự án CSP tập trung vào việc tạo ra nhiệt, thay vì điện, mang lại cho nó một vị trí quan trọng để cung cấp điện cho các cơ sở công nghiệp. Nhiệt cần cho mọi lĩnh vực kinh tế, ví dụ các ngành công nghiệp cần nhiệt nhiều hơn cần điện.

Vì vậy, tính linh hoạt của cơ sở hạ tầng CSP là một lợi ích tiềm năng, không chỉ cho CSP mà còn cho toàn bộ ngành năng lượng. Sự cần thiết phải xây dựng các cơ sở CSP cùng với các nhà máy điện hoặc cơ sở năng lượng khác là rất thực tế và cần thiết, vì CSP sản xuất cả nhiệt và điện. Điều này đồng nghĩa là CSP có thể hoạt động song song với hàng loạt các nguồn năng lượng khác, vừa tự tạo ra điện, lại khử carbon trong các ngành năng lượng khác nên nó được xem là công cụ rất hữu dụng cho quá trình chuyển đổi năng lượng trong tương lai. Chưa hết, năng lượng mặt trời lại vô tận, không hạn chế như năng lượng hóa thạch.

Một trong những ví dụ điển hình được Hyperlight Energy minh chứng cho việc sử dụng năng lượng sạch phục vụ cho quá trình chuyển đổi năng lượng thành công và bám sát mục tiêu Net Zero được LHQ đề ra là hãng Ørsted A/S, công ty điện lực đa quốc gia của Đan Mạch có trụ sở tại Fredericia. Đây là tập đoàn năng lượng lớn, đã trở thành một ví dụ xuất sắc về khử carbon bằng cách chuyển hoạt động kinh doanh từ 85% dầu khí sang 85% gió ngoài khơi chỉ trong một thập kỷ.

Cùng với Đan Mạch, Tiểu Vương Quốc Ả Rập thống nhất (UAE) cũng đang dẫn đầu về năng lượng mặt trời tập trung trong khối GCC (Hội đồng Hợp tác Vùng Vịnh). UAE đặt mục tiêu đạt 30% nhu cầu năng lượng từ năng lượng tái tạo vào năm 2030. Tuy không tham vọng bằng Đan Mạch - quốc gia có GDP thấp hơn một chút so với UAE, nhưng vẫn đặt mục tiêu đạt 50% năng lượng từ nguồn gió. Tuy nhiên, UAE đang dẫn đầu trong khu vực, đặc biệt là khi nói đến công nghệ điện mặt trời tập trung (CSP).

Thực trạng dự án CSP tại Việt Nam:

Theo trang tin trực tuyến Vjst.vn của Bộ KH-CN, những năm gần đây, điện mặt trời đã phát triển mạnh ở Việt Nam, đóng góp quan trọng vào việc đảm bảo an ninh năng lượng và mục tiêu giảm thải khí nhà kính. Tuy nhiên, sự phát triển “nóng” của điện mặt trời cũng đã bộc lộ nhiều điểm yếu, đặt ra yêu cầu cần phải có sự đánh giá lại đối với nguồn năng lượng này, từ đó đưa ra những định hướng phát triển trong thời gian tới.

Tính đến cuối năm 2014, đầu năm 2015, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời trong cả nước đạt xấp xỉ 4,5 MWp, trong đó khoảng 20% ​​tổng công suất (tương đương với 900 kWp) được đấu nối vào lưới điện. Năm 2019, tổng công suất điện mặt trời đã tăng lên khoảng 5 GWp, trong đó 4,5 GWp là của các nhà máy điện mặt trời nối lưới và gần 0,4 GWp của hệ thống điện mặt trời áp mái. Sự phát triển mạnh mẽ này là do các nhà đầu tư đã tăng tốc độ triển khai dự án để tận dụng các ưu đãi của Chính phủ theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg và Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam. Lợi thế của điện mặt trời là thân thiện với môi trường, hạn chế tác hại đến môi trường, linh hoạt về thiết kế các vùng thu năng lượng và công suất điện. Có thể lắp đặt trên mái nhà, trang trại hay trên mặt nước. Không yêu cầu nền móng chắc chắn, bảo trì bảo dưỡng dễ dàng, nhanh chóng phát hiện sự cố.

Đến hết năm 2020, nguồn điện mặt trời nối lưới, bao gồm cả loại điện mặt trời áp mái đã được đưa vào vận hành lên tới trên 17 GWp. Tổng quy mô đăng ký xây dựng các dự án điện mặt trời nhưng chưa được bổ sung vào quy hoạch là khoảng 50 GWp.

Tại Việt Nam, công nghệ, kỹ thuật và khả năng phát triển dự án điện mặt trời còn phụ thuộc nhiều vào thiết bị từ nước ngoài và diện tích chiếm đất lớn, nên việc triển khai điện mặt trời với quy mô lớn hơn nữa còn nhiều thách thức. Ứng dụng quan trọng nhất của năng lượng mặt trời hiện nay và trong tương lai ở Việt Nam vẫn là sản xuất điện năng. Theo đánh giá của các nhà nghiên cứu quốc tế, giá thành của công nghệ CSP còn cao trong tương lai, nên dự án CSP quy mô lớn tại Việt Nam vẫn chưa thực sự khả thi./.

KHẮC NAM - CHUYÊN GIA TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM (THEO: PNC/VJST.VN - 2/2022)

Link tham khảo:

https://power.nridigital.com/future_power_technology_feb22/concentrated_solar_potential

https://vjst.vn/vn/tin-tuc/5579/phat-trien-dien-mat-troi-tai-viet-nam--hien-trang-va-nhung-rao-can.aspx
 

Nguon : https://nangluongvietnam.vn/