Một công ty khởi nghiệp Hà Lan-Na Uy muốn mở ra “một biên giới hoàn toàn mới” trong lĩnh vực năng lượng tái tạo với các trang trại năng lượng mặt trời nổi trên mặt biển

Một công ty khởi nghiệp Hà Lan-Na Uy muốn mở ra “một biên giới hoàn toàn mới” trong lĩnh vực năng lượng tái tạo với các trang trại năng lượng mặt trời nổi trên mặt biển

Kỹ sư hàng không vũ trụ Hà Lan Olaf de Swart muốn làm việc trong lĩnh vực năng lượng tái tạo sau khi tốt nghiệp Đại học Công nghệ Delft vào năm 2009 với chuyên ngành về tấm pin mặt trời linh hoạt, nhưng cuộc Đại khủng hoảng tài chính đã có kế hoạch khác. Sau vụ tai nạn của Lehman Brothers, công việc duy nhất anh có thể tìm được là kỹ sư dự án tại Damen Shipyards. Đóng tàu là một trong số ít ngành không bị tê liệt bởi sự sụp đổ tài chính. Mặc dù "niềm đam mê của anh ấy nằm ở nơi khác," anh ấy đã chấp nhận hợp đồng trình diễn.

Ngay cả khi làm việc trên tàu, de Swart vẫn không ngừng suy nghĩ về năng lượng. Đó là thời điểm bắt đầu xuất hiện các cối xay gió nổi ngoài khơi và các công trình điện thủy triều. Chi phí năng lượng mặt trời vẫn còn cao, nhưng nó đã bắt đầu giảm. Ông nói: “Tôi thấy rằng không có gì ngăn cản năng lượng mặt trời trở thành nguồn năng lượng rẻ nhất thế giới. Năm năm làm việc tại Damen, de Swart đã hỏi một câu hỏi kết hợp niềm đam mê khoa học và công việc hàng ngày của mình: "Tại sao chúng ta không thể đưa nó ra biển?"

De Swart đã nhận được một khoản ngân sách nhỏ từ Damen vào năm 2017 để nghiên cứu ý tưởng của mình, nhưng khi anh ấy đăng ký tham gia chương trình đổi mới của Damen — Tên mã là “Morpheus” - Vào năm 2018, công ty đóng tàu đã từ bỏ việc phát triển các tấm pin mặt trời ngoài khơi trong nhà vì khái niệm này là bên ngoài hoạt động kinh doanh cốt lõi của nó và có thể cạnh tranh với các khách hàng năng lượng của nó. Quyết định của Damen đã thúc đẩy de Swart và một số đồng nghiệp của Damen thành lập công ty trang trại năng lượng mặt trời nổi ngoài khơi của riêng họ có tên SolarDuck.

Hôm nay, công ty khởi nghiệp đang hợp tác với công ty năng lượng Đức RWE để xây dựng một nhà máy quang điện nổi (FPV) thí điểm sẽ mở cửa vào năm tới ở Biển Bắc của Bỉ. Cơ sở này sẽ là một trong những cơ sở ngoài khơi thực sự có sóng cao và là cơ sở đầu tiên sử dụng thiết kế hình tam giác độc đáo được thiết kế để giúp nó tồn tại trước biển lớn - một trong những trở ngại lớn đối với việc lắp đặt năng lượng mặt trời ngoài khơi.

Thí điểm công suất cực đại 0,5 megawatt (hay MWp, thước đo công suất đầu ra tiềm năng tối đa) sẽ là một bước quan trọng trong việc chứng minh rằng các trang trại năng lượng mặt trời ngoài khơi có thể cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí cho các quốc gia khan hiếm đất đai ở Châu Á, Châu Âu và Hoa Kỳ. Các quốc gia có thể giao hàng đến Caribe. (SolarDuck từ chối tiết lộ chi phí của dự án; RWE sẽ “đầu tư” vào dự án, công ty Đức cho biết.)

“Chúng tôi đang tập trung vào các quốc gia không có đủ không gian để xây dựng năng lượng mặt trời trên quy mô lớn, vì vậy họ không thể tận dụng giá điện thấp mà năng lượng mặt trời có thể mang lại,” de Swart nói. “Và ở những quốc gia đó, nếu bạn nhìn phần lớn dân số ở đâu, thì đó là khu vực mà chúng tôi gọi là vùng nắng quanh xích đạo.”

điểm chứng minh
Biến đổi khí hậu do nhiên liệu hóa thạch gây ra và cuộc khủng hoảng năng lượng do Nga xâm lược Ukraine đã nhấn mạnh nhu cầu sản xuất năng lượng tái tạo sáng tạo hơn. Câu hỏi đặt ra là liệu các trang trại năng lượng mặt trời nổi ngoài khơi có thể chuyển từ lý thuyết sang hiệu quả và hữu ích hay không.

Các nhà phân tích năng lượng tái tạo có lý do chính đáng để nghi ngờ họ.

Victor Signes, nhà phân tích năng lượng tái tạo tại Rystad Energy cho biết: “Quang điện nổi ngoài khơi khó có khả năng bắt kịp, chủ yếu là vì đây là một môi trường khắc nghiệt hơn với những thách thức liên quan đến nước mặn, sóng, sự thay đổi mực nước triều và bão theo mùa”.

Nhưng khó khăn trong việc tìm kiếm các địa điểm thích hợp cho năng lượng tái tạo ở các quốc gia miền núi hoặc đông dân cư như Nhật Bản và ở các quốc đảo và ven biển biệt lập như ở Caribe khiến ý tưởng về các trang trại năng lượng mặt trời ngoài khơi trở thành một dự án kinh doanh hấp dẫn.

Koen Burgers, Giám đốc điều hành của SolarDuck
Ảnh của SolarDuck

Koen Burgers, một cựu giám đốc điều hành của Damen, người đã rời công ty đóng tàu để trở thành CEO của công ty khởi nghiệp cho biết: “Nếu chúng tôi có thể vươn khơi, điều đó sẽ mở ra một biên giới hoàn toàn mới.

Các nhà đầu tư đang tin tưởng vào SolarDuck của Hà Lan-Na Uy để đưa các nhà máy năng lượng mặt trời ngoài khơi đi vào hoạt động. Nó đã huy động được 4 triệu đô la vào đầu năm nay và các nhà đầu tư của nó bao gồm Damen, Link Venture Capital và công ty gia tốc Na Uy Katapult Ocean. Burgers từ chối tiết lộ định giá của công ty.

Tấm pin mặt trời nổi
Các trang trại năng lượng mặt trời nổi xuất hiện cách đây khoảng 15 năm và đã phát triển ổn định kể từ đó, chủ yếu ở vùng nước nội địa - hồ hoặc hồ chứa - với các nhà máy thủy điện đã được kết nối với lưới điện.

Thomas Reindl, Phó Giám đốc Điều hành của Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời cho biết: “Floating Solar đã có sự phát triển mạnh mẽ trong vòng 3-5 năm qua [và] có tiềm năng trở thành trụ cột thứ ba của ngành công nghiệp quang điện bên cạnh các hệ thống gắn trên mặt đất và trên mái nhà. Viện Singapore (SERIS). “Chỉ phủ 10% tổng số hồ chứa nhân tạo trên thế giới sẽ dẫn đến công suất lắp đặt vào khoảng 20 terawatt, gấp 20 lần công suất quang điện mặt trời được lắp đặt trên toàn thế giới hiện nay.”

Rystad’s Signes cho biết các tấm pin mặt trời nổi mang lại ba ưu điểm chính. 

Đầu tiên, các tấm pin mặt trời hiệu quả hơn vì nước bên dưới giúp chúng luôn mát mẻ. Thứ hai, việc xin giấy phép cho các khu vực đã “nhân tạo”, chẳng hạn như các nhà máy thủy điện từ các mỏ đá không sử dụng sẽ dễ dàng hơn, một phần là do có ít NIMBY (Not In My Back Yard) từ cư dân địa phương phản đối. Và thứ ba, việc kết hợp các hệ thống năng lượng mặt trời nổi với các nhà máy điện gió và thủy điện hiện có sẽ đạt được hiệu quả kinh tế theo quy mô về chi phí cơ sở hạ tầng.

Ảnh của Ngân hàng Thế giới

Theo Rystad, công suất mặt trời lắp đặt nổi trên toàn cầu dự kiến ​​sẽ đạt 24 gigawatt (GW) vào năm 2030, tăng từ mức tăng trưởng 2,7 GW vào cuối nửa đầu năm 2022, chủ yếu do châu Á dẫn đầu. Tiềm năng của nó còn lớn hơn nhiều: Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (NREL) ước tính rằng việc bổ sung các hồ chứa thủy điện hiện có bằng năng lượng mặt trời nổi có thể đáp ứng gần một nửa nhu cầu điện toàn cầu hiện nay.

ra khơi
Những người sáng lập SolarDuck đã bắt đầu làm việc với công ty trong Damen Shipyards, nhưng de Swart và SolarDuck CTO Ewoud Huiskamp đã rời công ty vào năm 2019 và tách công ty ra vào giữa năm 2020. Giám sát viên De Swarts, Don Hoogendoorn, hiện là CTO của SolarDuck, và Burgers đã rời Damen và tham gia toàn thời gian vào năm 2021.

Những người sáng lập đã thiết kế các nền tảng bảng điều khiển năng lượng mặt trời hình tam giác với các phao nổi nửa chìm khi được kết nối với nhau - sáu nền tảng hình tam giác nối với nhau để tạo thành hình lục giác - linh hoạt hơn và có nhiều trục để xoay hơn so với biến thể hình chữ nhật thông thường, và do đó phù hợp hơn với sóng và dòng biển mạnh. Theo Signes, thiết kế mang lại “độ ổn định cao hơn”. RWE, công ty tiện ích của Đức đang hợp tác với SolarDuck trong chương trình thí điểm, cho biết trang trại năng lượng mặt trời ở Biển Bắc sẽ “nổi vài mét trên mặt nước và cuốn theo những con sóng như một tấm thảm.”

Burgers, Giám đốc điều hành của SolarDuck, cho biết các bệ nổi - hình tam giác mỗi cạnh hơn 30 mét - được thiết kế để chịu được sóng cao tới 14 mét. Để so sánh, vào năm 2020, dự án năng lượng mặt trời ngoài khơi sóng cao đầu tiên trên thế giới đã được Oceans of Energy khen ngợi vì có thể sống sót qua những con sóng 5 mét. Dự án này đã tồn tại từ những con sóng cao 10 mét và được thiết kế để chịu được những con sóng lên đến 14 mét, công ty cho biết.

Nhà máy thí điểm của SolarDuck và RWE’s North Sea - gồm sáu hình tam giác nối với nhau tạo thành hình lục giác - dự kiến ​​sẽ mở cửa vào tháng 4 tới với công suất 0,5 MWp. Bước tiếp theo, hai công ty có kế hoạch kết nối một nhà máy năng lượng mặt trời nổi SolarDuck 5 MWp ngoài khơi - bao gồm khoảng 70 hình tam giác - với một trang trại gió RWE mà công ty này đang đấu thầu xây dựng cách bờ biển Hà Lan 53 km. Evan Rosenlieb, trưởng nhóm kỹ thuật của NREL về công trình năng lượng mặt trời nổi cho biết: Việc kết hợp hai nguồn năng lượng là điều hấp dẫn đối với các công trình lắp đặt trong tương lai vì “gió và mặt trời bổ sung cho nhau. "Trời có xu hướng gió hơn vào ban đêm."

Cơ sở nổi 5 MWp sẽ lớn hơn bất kỳ trang trại biển sâu nào ngoài khơi hiện đang tồn tại, mặc dù Oceans of Energy có kế hoạch mở rộng quy mô lên 15 MW trong vòng tăng trưởng tiếp theo. Dự án năng lượng mặt trời nổi ngoài khơi lớn nhất được lắp đặt cho đến nay là một trang trại công suất 181 MWp gần Đài Loan, nhưng ở một vị trí có mái che gần bờ.

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời hình tam giác của SolarDuck.
Ảnh của SolarDuck

“PV nổi cho phép mở rộng năng lượng tái tạo mà không cần tốn thêm đất, và đó là mối quan tâm đặc biệt của chúng tôi. Đặc biệt là kết hợp với một trang trại điện gió ngoài khơi, ”một phát ngôn viên của RWE cho biết.

Theo De Swart, SolarDuck cũng đã nhận được sự quan tâm từ các nhóm ở Bermuda, Malaysia và Nhật Bản và dự kiến ​​sẽ ký thêm hai thỏa thuận trong năm nay.

SolarDuck’s Burgers hiểu những nghi ngờ về hiệu quả chi phí của năng lượng mặt trời ngoài khơi - nhưng ông tin tưởng rằng năng lượng mặt trời, giống như gió, có thể vượt qua những nghi ngờ đó.

Ông nói: “Gió được lấy từ biển cách đây 20 hoặc 25 năm và mọi người nghĩ rằng nó quá đắt. "Bây giờ họ không có trợ cấp."