Đảo năng lượng mặt trời nổi có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai của thế giới?
bởi Live Oftedahl, Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy
Các đảo năng lượng mặt trời có thể cung cấp cho hành tinh của chúng ta nguồn năng lượng dồi dào Chúng cũng có thể đóng vai trò là trạm sạc cho tàu hoặc được sử dụng để sản xuất điện năng cho các nhà máy nổi sản xuất nhiên liệu tái tạo như hydro hoặc metanol. Nguồn: Kasper Pindsle, pinkas.no
Trygve Kristiansen nghiên cứu về năng lượng mặt trời nổi, là các quang điện được hỗ trợ trên mặt nước. Ông tin rằng các tấm pin mặt trời nổi có thể đóng một vai trò quan trọng trên toàn cầu trong quá trình chuyển đổi sang các công nghệ xanh hơn. Ông là giáo sư công nghệ hàng hải tại NTNU.
Ông nói: “Bằng cách bao phủ từ 5 đến 10% các hồ chứa thủy điện trên thế giới bằng năng lượng mặt trời nổi, chúng ta có thể sản xuất lượng điện nhiều như tất cả các thủy điện hiện nay”.
Làm điều này cũng sẽ hạn chế bốc hơi từ các hồ chứa này.
"Bốc hơi ít hơn sẽ là một điều tốt ở những khu vực khan hiếm nước", giáo sư, đồng thời là giám sát viên của SFI Blues, một trung tâm đổi mới dựa trên nghiên cứu tập trung vào phát triển và cải thiện các cấu trúc nổi cho thế hệ tiếp theo của các ngành công nghiệp đại dương.
Quang điện nổi hiện được coi là một cơ hội lớn để cung cấp năng lượng điện sạch cho các thành phố lớn, đặc biệt là ở châu Á. Mái nhà năng lượng mặt trời không đủ để đáp ứng nhu cầu.
Kristiansen cho biết: "Nhiều thành phố lớn nhất nằm gần biển và năng lượng mặt trời nổi sẽ có thể phát triển mạnh ở đó. Ngoài bề mặt rộng lớn, biển còn mang lại tác dụng làm mát quan trọng".
Sử dụng không gian đại dương
Trygve Kristiansen cho rằng chúng ta không cần dừng lại ở đó. Năng lượng mặt trời nổi có thể được sử dụng ở mức độ lớn hơn nhiều so với chỉ sử dụng trên các hồ chứa thủy điện.
"Nếu bạn nhìn vào nhu cầu năng lượng tổng thể được dự đoán của thế giới vào năm 2050, chúng tôi có thể còn tham vọng hơn nữa. Chúng tôi đã tính toán rằng nếu bạn đặt các đảo năng lượng mặt trời trên 0,17% diện tích đại dương của thế giới, thì nhu cầu năng lượng cho toàn thế giới sẽ được đáp ứng", ông nói. Kristiansen.
0,17% không gian đại dương đó tương ứng với khoảng hai lần diện tích đất liền của Na Uy.
"Tôi cũng có thể hình dung những hòn đảo năng lượng mặt trời này là trạm sạc cho tàu. Chúng cũng có thể được sử dụng để tạo ra điện cho các nhà máy nổi sản xuất nhiên liệu tái tạo như hydro hoặc metanol," ông nói.
Kristiansen là đồng tác giả một bài báo về chủ đề này trên tạp chí PNAS (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia) vào năm 2019.
Năng lượng mặt trời nổi hoạt động tốt nhất khi điều kiện thời tiết bình tĩnh hơn
"Đại dương rộng lớn," Kristiansen nói.
Tại bất kỳ thời điểm nào, 173 000 terawatt tỏa sáng liên tục từ Mặt trời đến Trái đất và tỏa ra lượng năng lượng gấp 10 000 lần năng lượng mà chúng ta có thể sử dụng. Nguồn: NASA
Tuy nhiên, không phải tất cả các đại dương đều phù hợp cho sự phát triển của năng lượng mặt trời nổi.
"Việc đặt pin mặt trời nổi ở những khu vực có điều kiện thời tiết, gió và sóng yên tĩnh nhất có thể rõ ràng là một lợi thế. Vùng Doldrums, một vành đai quanh Trái đất gần đường xích đạo, có ít gió và mặt trời chiếu trực tiếp xuống, vì vậy những nơi này có vị trí thuận lợi Kristiansen nói:
Năng lượng mặt trời nổi cạnh tranh với năng lượng gió ngoài khơi
"Nếu bạn bao phủ một km vuông bằng các tấm pin mặt trời ở miền nam Tây Ban Nha, nơi bức xạ mặt trời trung bình hàng năm là 200 watt trên một mét vuông, thì năng lượng mặt trời nổi sẽ có thể tạo ra khoảng 44 megawatt. Các tuabin gió ngày nay sản xuất trung bình khoảng 6 megawatt cho cùng một khu vực," ông nói.
Làm thế nào để quang điện mặt trời nổi?
Chúng tôi vẫn chưa tìm ra công nghệ tốt nhất cho phương pháp này. Năng lượng mặt trời nổi phải có hiệu quả về chi phí. Đồng thời, các đảo năng lượng mặt trời cần có khả năng chịu đựng một số vùng biển động và gió mạnh. Các cấu trúc nổi phải theo sóng để nó hoạt động.
Vậy làm thế nào để các tấm pin mặt trời có thể nổi trên mặt nước? Và giải pháp tốt nhất để liên kết chúng là gì?
Kristiansen nhấn mạnh hai khái niệm chính cho năng lượng mặt trời nổi.
Một lựa chọn bao gồm các màng nổi được gắn vào các vòng đệm nổi. Công ty OceanSun của Na Uy đã xây dựng một số hệ thống hỗ trợ màng ở quy mô đầy đủ.
Khái niệm thứ hai bao gồm các mô-đun nhỏ hơn, cứng nhắc được kết nối với nhau trong các ma trận lớn. Một số công ty cung cấp các biến thể khác nhau của hệ thống này, bao gồm Equinor và Moss Maritime, những công ty đang thử nghiệm một nguyên mẫu nổi ngoài khơi đảo Frøya.
Kristiansen cho biết: “Các khái niệm khác cũng có thể thực hiện được, như cấu trúc hỗ trợ đệm không khí và ống linh hoạt được kết nối theo các cấu hình khác nhau.
Điện mặt trời nổi một khái niệm khá mới
Một số nhà máy thí điểm năng lượng mặt trời nổi đã được xây dựng trên khắp thế giới. Chúng thường được tìm thấy trên các vùng nước trên đảo, trong thành phố và trong các cộng đồng không có các nguồn năng lượng khác. Các tấm pin mặt trời nổi đã được lắp đặt trên một số hồ chứa thủy điện ở Nhật Bản và Trung Quốc.
"Chúng tôi cũng cần nguồn điện này ở Na Uy, chẳng hạn như nguồn điện tại chỗ tại các cơ sở nuôi trồng thủy sản hoặc để cung cấp năng lượng cho nhà máy điện mới của Na Uy- ông nói.
Ý tưởng mở rộng các tấm pin mặt trời trong các cấu trúc nổi trên đập và các nguồn nước khác trên đất liền và trong đại dương là tương đối mới.
"Năng lượng mặt trời nổi là một lĩnh vực nghiên cứu ở giai đoạn rất sớm. Chỉ trong hai năm qua, nó mới bắt đầu thu hút sự chú ý. EU đã thông báo kêu gọi các dự án nghiên cứu trong năm qua," Kristiansen nói.
