Với sự gia tăng nhanh chóng của các hệ thống quang điện (PV) trong vài năm qua, dự kiến tổng công suất lắp đặt hệ thống PV toàn cầu sẽ vượt quá 450 GW trong năm nay. Khi nguồn đất phù hợp ngày càng khan hiếm, thị trường cần phải tìm kiếm các ứng dụng PV đa dạng hơn. Tại SNEC năm nay, triển lãm năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới, nhiều nhà sản xuất mô-đun đã trưng bày các sản phẩm được thiết kế riêng cho các môi trường khác nhau, trong đó ứng dụng PV nổi và PV sa mạc nổi bật. Những ứng dụng sáng tạo này không chỉ giải quyết vấn đề khan hiếm đất đai mà còn tích hợp với hệ sinh thái địa phương, mang lại cả lợi ích kinh tế và môi trường.
Bài viết này sẽ khám phá các kịch bản ứng dụng, đặc điểm kỹ thuật và tiềm năng tương lai của công nghệ điện mặt trời nổi và điện mặt trời sa mạc. Thông qua các nghiên cứu trường hợp, chúng ta sẽ phân tích những ưu điểm và thách thức của chúng trong các ứng dụng thực tế.
Điện mặt trời nổi: Ứng dụng và đặc điểm
Điện mặt trời nổi là một công nghệ mới nổi đầy triển vọng, bao gồm việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mặt nước để phát điện. Công nghệ này mang lại nhiều lợi thế, bao gồm bảo vệ môi trường, lợi ích kinh tế và giá trị xã hội. Về mặt lắp đặt, việc sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường giúp bảo tồn hệ sinh thái dưới nước, trong khi việc triển khai đơn giản và nhanh chóng giúp giảm chi phí xây dựng và tránh các tranh chấp về quyền sở hữu đất đai thường gặp trong các dự án điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất.
Hệ thống điện mặt trời nổi có thể được phân loại thành hai loại: ngoài khơi và trong các vùng nước nội địa. Các dự án trong nước bao gồm các công trình lắp đặt trên hồ, hồ chứa, hố khai thác bỏ hoang, hồ nhân tạo và ao.
Đặc điểm kỹ thuật
Đối với việc lựa chọn mô-đun, mô-đun kính hai mặt rất hiệu quả trong các ứng dụng điện mặt trời nổi, vì chúng giải quyết được vấn đề thấm hơi nước và có thể cải thiện sản lượng điện từ 5-10% so với các hệ thống lắp đặt trên mặt đất. Về thiết kế hệ thống, các vùng nước có độ sâu dưới 3 mét thường sử dụng móng cọc cố định, trong khi vùng nước sâu hơn (trên 3 mét) dựa vào các cấu trúc nổi, chẳng hạn như giàn phao hoặc giàn hộp. Vì việc lắp đặt điện mặt trời nổi thường nhanh hơn và đơn giản hơn so với lắp đặt trên đất liền, các nhà phát triển đang ngày càng khám phá lĩnh vực này, tạo ra một thị trường khác biệt cho các nhà sản xuất mô-đun. Xu hướng này đã được thể hiện rõ tại SNEC, nơi nhiều công ty đã trưng bày các mô-đun PV được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng trên mặt nước, phản ánh tiềm năng tăng trưởng đáng kể của điện mặt trời nổi.
Khi công nghệ điện mặt trời nổi ngày càng phổ biến, Trung Quốc dự kiến sẽ khởi công các dự án điện mặt trời ngoài khơi với tổng công suất từ 2-3 GW trong năm nay, chủ yếu tại các tỉnh ven biển như Sơn Đông, Giang Tô, Chiết Giang và Phúc Kiến. Nhiều dự án trong số này dự kiến sẽ được xây dựng vào cuối năm 2024 đến đầu năm 2025, với việc vận chuyển bắt đầu từ quý 4 năm 2024. Đáng chú ý, Sungrow Floating PV, công ty nắm giữ thị phần lớn nhất, vẫn là công ty duy nhất có khả năng xây dựng các dự án điện mặt trời nổi ở vùng nước sâu hơn 100 mét.
Bên cạnh các dự án điện mặt trời ngoài khơi quy mô lớn, các dự án điện mặt trời nội địa trên vùng nước ngọt ở Trung Quốc cũng mang lại những cơ hội đáng kể. Các dự án này có thể được phân loại thành hệ thống tập trung hoặc phân tán. Các dự án điện mặt trời nội địa tập trung, thường được xây dựng ở các khu vực sụt lún do khai thác than, thường có công suất từ 50 đến 200 MW. Trong khi đó, các dự án điện mặt trời phân tán trên ao hồ thường có công suất từ 5 đến 30 MW. Nhìn chung, các dự án điện mặt trời nội địa trên vùng nước ngọt của Trung Quốc cho thấy tiềm năng rất lớn, và Infolink dự kiến các hệ thống điện mặt trời nổi của Trung Quốc sẽ vượt quá 5 GW trong năm nay, với tổng công suất lắp đặt toàn cầu đạt 7-8 GW.
Thách thức và giải pháp
Mặc dù có tiềm năng phát triển đầy hứa hẹn, điện mặt trời nổi vẫn đối mặt với một số thách thức, bao gồm các yêu cầu phức tạp về xây dựng và bảo trì. Thêm vào đó, những lo ngại về chất lượng nước và hệ sinh thái thủy sinh cần được xác thực thêm thông qua các nghiên cứu trường hợp. Để giải quyết những vấn đề này, các công ty đang đưa ra các giải pháp. Ví dụ, Sungrow Floating PV đã sử dụng vật liệu đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm trong dự án điện mặt trời nổi 60 MW tại Singapore để đảm bảo an toàn chất lượng nước. Với việc ngày càng nhiều công ty áp dụng các công nghệ tiên tiến và các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt, sự chấp nhận của công chúng đối với điện mặt trời nổi đang dần tăng lên, mở đường cho sự phát triển bền vững.
Điện mặt trời sa mạc: Ứng dụng và đặc điểm
Điện mặt trời sa mạc tận dụng ánh nắng mặt trời dồi dào và cảnh quan rộng lớn, thoáng đãng để đạt được hiệu suất cao và chi phí sản xuất điện năng tiết kiệm. Trung Quốc là quốc gia dẫn đầu thế giới trong các sáng kiến năng lượng mặt trời sa mạc, với các dự án quy mô lớn tại các vùng khô hạn như Tân Cương và Nội Mông. Sáng kiến "Shagehuang", cơ sở điện gió và năng lượng mặt trời lai ghép công suất 10 GW đầu tiên của Trung Quốc, là một ví dụ điển hình cho xu hướng này. Giai đoạn đầu tiên (1 GW) đã được kết nối với lưới điện, trong khi giai đoạn thứ hai và thứ ba đang được xây dựng.
Do các quy định sử dụng đất nghiêm ngặt hơn đối với các trang trại điện mặt trời quy mô lớn, các nhà phát triển ngày càng chuyển hướng sang các khu vực sa mạc, nơi việc thu hồi đất dễ dàng hơn. Hơn nữa, các dự án điện mặt trời ở sa mạc góp phần phục hồi môi trường bằng cách hỗ trợ các nỗ lực trồng rừng, biến "phủ xanh sa mạc bằng năng lượng mặt trời" trở thành một chiến lược mới nổi.
Những thách thức và sự điều chỉnh về mặt kỹ thuật
Môi trường sa mạc đặt ra những thách thức cực kỳ khắc nghiệt đối với các mô-đun PV, bao gồm nhiệt độ cao, sự biến đổi nhiệt độ hàng ngày lớn, bức xạ tia cực tím mạnh và bão cát. Để giải quyết những vấn đề này, các nhà sản xuất đang phát triển các công nghệ như kính dày hơn để chống cát, lớp phủ chống bụi và khả năng chịu nhiệt được cải thiện.
Tại một số khu vực, cần phải tuân thủ các quy định cụ thể. Ví dụ, ở Nội Mông, các dự án năng lượng mặt trời phải tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng để đảm bảo ổn định lưới điện và yêu cầu sản xuất mô-đun PV và pin tại địa phương. Hơn nữa, các hạn chế về truyền tải điện ở tây bắc Trung Quốc giới hạn việc xuất khẩu điện sang các tỉnh khác, làm giảm sự quan tâm đến các dự án điện mặt trời ở sa mạc. Do đó, nhu cầu phát triển điện mặt trời ở sa mạc vẫn còn tương đối hạn chế vào năm 2024.
Triển vọng tương lai
Cả công nghệ điện mặt trời nổi và điện mặt trời sa mạc đều đại diện cho những hướng đi đầy hứa hẹn cho tương lai của năng lượng tái tạo. Để tối đa hóa lợi ích kinh tế, một số dự án điện mặt trời nổi kết hợp nuôi trồng thủy sản và du lịch sinh thái, hình thành mô hình "điện mặt trời - nuôi trồng thủy sản" tích hợp. Trong khi đó, các dự án điện mặt trời sa mạc đang khám phá các phương pháp đa chức năng, tích hợp năng lượng mặt trời với nông nghiệp và phục hồi sinh thái để phát triển các công viên sa mạc bền vững.
Mặc dù hiện tại các ứng dụng này vẫn chỉ là thị trường ngách trên toàn cầu, nhưng những tiến bộ công nghệ liên tục và các chính sách hỗ trợ có thể thúc đẩy sự mở rộng của chúng. Với những lo ngại ngày càng tăng về môi trường và nhu cầu năng lượng, cả điện mặt trời nổi và điện mặt trời sa mạc đều có tiềm năng đạt được sự cân bằng giữa tính khả thi về kinh tế và tính bền vững về môi trường, tạo ra một kịch bản đôi bên cùng có lợi cho quá trình chuyển đổi năng lượng.
