(Hình ảnh RonFullHD/Getty)
Các tấm pin mặt trời khổng lồ nổi trên vùng biển yên tĩnh gần Xích đạo có thể cung cấp năng lượng mặt trời vô tận một cách hiệu quả cho các quốc gia đông dân ở Đông Nam Á và Tây Phi.
Nghiên cứu mới của chúng tôi cho thấy chỉ riêng năng lượng mặt trời ngoài khơi ở Indonesia có thể tạo ra khoảng 35.000 terawatt giờ (TWh) năng lượng mặt trời mỗi năm, tương đương với sản lượng điện toàn cầu hiện nay ( 30.000TWh mỗi năm ).
Và trong khi hầu hết các đại dương trên thế giới đều hứng chịu bão, một số khu vực ở Xích đạo lại tương đối yên tĩnh và yên bình. Vì vậy, các cấu trúc kỹ thuật tương đối rẻ tiền có thể đủ để bảo vệ các tấm pin mặt trời nổi ngoài khơi.
Bản đồ nhiệt toàn cầu có độ phân giải cao của chúng tôi cho thấy quần đảo Indonesia và Tây Phi xích đạo gần Nigeria có tiềm năng lớn nhất cho các mảng năng lượng mặt trời nổi ngoài khơi.
Năng lượng mặt trời thống trị vào giữa thế kỷ
Theo xu hướng hiện tại, nền kinh tế toàn cầu sẽ được khử cacbon và điện khí hóa phần lớn vào năm 2050, được hỗ trợ bởi một lượng lớn năng lượng mặt trời và gió .
Khoảng 70 km2 tấm pin mặt trời có thể cung cấp tất cả nhu cầu năng lượng cho một triệu người giàu có trong nền kinh tế không carbon. Các tấm pin có thể được đặt trên mái nhà, ở những khu vực khô cằn, tập trung ở khu vực nông nghiệp hoặc nổi trên mặt nước.
Nhưng những quốc gia có mật độ dân số cao như Nigeria và Indonesia sẽ có không gian hạn chế để thu năng lượng mặt trời.
Vị trí nhiệt đới của chúng ở những vĩ độ được gọi là “điềm tĩnh” cũng có nghĩa là nguồn tài nguyên gió rất nghèo nàn. May mắn thay, những quốc gia này – và các nước láng giềng của họ – có thể thu hoạch năng lượng vô tận một cách hiệu quả từ các tấm pin mặt trời nổi trên vùng biển xích đạo yên tĩnh.
Các tấm pin mặt trời nổi cũng có thể được đặt trên các hồ và hồ chứa nội địa. Năng lượng mặt trời nổi nội địa có tiềm năng lớn và đang phát triển nhanh chóng.
Bài báo được phát hành gần đây của chúng tôi khảo sát các đại dương trên toàn cầu để tìm ra những khu vực không trải qua sóng lớn hoặc gió mạnh trong 40 năm qua. Các tấm pin mặt trời nổi ở những khu vực như vậy không yêu cầu hệ thống phòng thủ kỹ thuật mạnh mẽ và đắt tiền.
Những khu vực không có sóng cao hơn 6 m và gió không mạnh hơn 15 m/giây có thể tạo ra tới một triệu TWh mỗi năm. Lượng năng lượng hàng năm đó cao gấp khoảng 5 lần mức cần thiết cho một nền kinh tế toàn cầu đã khử cacbon hoàn toàn, hỗ trợ 10 tỷ người giàu có.
Hầu hết các địa điểm tốt đều gần Xích đạo, trong và xung quanh Indonesia và vùng xích đạo Tây Phi. Đây là những khu vực có tốc độ tăng trưởng dân số cao và giá trị môi trường cao. Các tấm pin mặt trời nổi trên biển có thể giúp giải quyết xung đột sử dụng đất
Indonesia có tiềm năng năng lượng mặt trời to lớn
Indonesia là một quốc gia đông dân, đặc biệt là trên các đảo Java, Bali và Sumatra. Đến giữa thế kỷ này, dân số Indonesia có thể vượt 315 triệu người .
May mắn thay, Indonesia có tiềm năng năng lượng mặt trời rất lớn và cũng có tiềm năng lưu trữ năng lượng thủy điện được bơm rất lớn để lưu trữ năng lượng mặt trời qua đêm.
Sẽ cần khoảng 25.000 km2 tấm pin mặt trời để hỗ trợ một Indonesia giàu có sau khi nền kinh tế sử dụng năng lượng mặt trời được khử cacbon hoàn toàn.
Indonesia có lựa chọn thả nổi số lượng lớn các tấm pin mặt trời trên vùng biển nội địa yên tĩnh. Khu vực này có khoảng 140.000 km2 cảnh biển không có sóng lớn hơn 4m – cũng không có gió mạnh hơn 10m/giây – trong 40 năm qua.
Diện tích biển 6,4 triệu km2 của Indonesia lớn hơn 200 lần so với yêu cầu nếu toàn bộ nhu cầu năng lượng trong tương lai của Indonesia được đáp ứng từ các tấm pin mặt trời nổi ngoài khơi.
Tương lai cho năng lượng mặt trời nổi ngoài khơi
Hầu hết cảnh biển toàn cầu đều có sóng lớn hơn 10m và gió mạnh hơn 20m/giây. Một số công ty đang nỗ lực phát triển các biện pháp phòng thủ kỹ thuật để các tấm nổi ngoài khơi có thể chịu được bão. Ngược lại, môi trường hàng hải ôn hòa dọc theo đường xích đạo đòi hỏi hệ thống phòng thủ kém mạnh mẽ và tốn kém hơn nhiều.
Chúng tôi đã tìm thấy cụm khu vực phù hợp nhất trong phạm vi 5–12 độ vĩ độ của Xích đạo, chủ yếu ở trong và xung quanh quần đảo Indonesia và ở Vịnh Guinea gần Nigeria. Những khu vực này có tiềm năng phát điện gió thấp, mật độ dân số cao, tăng trưởng nhanh (cả dân số và tiêu thụ năng lượng) và hệ sinh thái nguyên vẹn đáng kể không nên bị phá hủy để xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời. Bão nhiệt đới hiếm khi tác động đến vùng xích đạo.
Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời nổi ngoài khơi đang ở giai đoạn sơ khai. Các tấm pin mặt trời ngoài khơi có những nhược điểm so với các tấm pin trên bờ, bao gồm ăn mòn muối và ô nhiễm biển. Những vùng biển nông được ưu tiên để neo các tấm pin vào đáy biển. Và phải chú ý cẩn thận để giảm thiểu thiệt hại cho môi trường biển và đánh bắt cá. Sự nóng lên toàn cầu cũng có thể làm thay đổi mô hình gió và sóng.
Bất chấp những thách thức này, chúng tôi tin rằng các tấm pin nổi ngoài khơi sẽ cung cấp một phần lớn cơ cấu năng lượng cho các quốc gia có vùng biển xích đạo yên tĩnh. Đến giữa thế kỷ, khoảng một tỷ người ở các quốc gia này sẽ chủ yếu dựa vào năng lượng mặt trời, điều này đang gây ra sự thay đổi năng lượng nhanh nhất trong lịch sử .
Andrew Blakers , Giáo sư Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Úc và David Firnando Silalahi , Nghiên cứu sinh Tiến sĩ, Trường Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Úc
