Quang điện nổi có thể hạn chế sự phụ thuộc của châu Phi vào năng lượng thủy điện trong tương lai
Sản lượng điện FPV có thể bằng hoặc vượt mức các đập thủy điện theo kế hoạch ở Châu Phi. Nhà cung cấp: Năng lượng thiên nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01510-0
Quang điện nổi (FPV), còn được gọi là trang trại năng lượng mặt trời nổi, là hệ thống quang điện có thể được triển khai trên mặt biển hoặc trên các vùng nước khác. Mặc dù tác động môi trường của chúng vẫn là chủ đề tranh luận trên toàn thế giới, nhưng những hệ thống này có thể rất thuận lợi trong việc tạo ra năng lượng tái tạo, đặc biệt là ở những vùng ấm áp, nơi đất đai khan hiếm hoặc tốn kém.
Các nhà nghiên cứu tại Politecnico di Milano gần đây đã thực hiện một nghiên cứu khám phá tiềm năng của hệ thống FPV trong việc cung cấp năng lượng trong tương lai ở các nước châu Phi. Bài báo của họ, được xuất bản trong Nature Energy, cho thấy rằng các trang trại năng lượng mặt trời nổi có thể tỏ ra có giá trị trong việc hạn chế sự phụ thuộc của Châu Phi vào thủy điện, đồng thời có khả năng cung cấp nguồn năng lượng đáng tin cậy hơn.
Wyatt Arnold, đồng tác giả của bài báo, nói với Tech Xplore: “Bài báo của chúng tôi được lấy cảm hứng từ sự quan tâm và tiềm năng ngày càng tăng của FPV như một công nghệ năng lượng tái tạo mới nổi và sự thúc đẩy liên tục phát triển thủy điện ở các nền kinh tế đang phát triển, đặc biệt là ở Châu Phi”.
"Bất chấp những rủi ro về môi trường và xã hội liên quan đến các đập thủy điện lớn, nhiều quốc gia vẫn đang lên kế hoạch mở rộng thủy điện đáng kể để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng nhanh của họ. Chúng tôi muốn khám phá xem liệu FPV có thể đóng vai trò là giải pháp thay thế hoặc bổ sung khả thi cho các dự án thủy điện đã được lên kế hoạch này hay không."
Nghiên cứu gần đây của Arnold và các đồng nghiệp Matteo Giuliani và Andrea Castelletti có hai mục tiêu chính. Đầu tiên là ước tính tiềm năng của FPV như một nguồn điện trong tương lai ở Châu Phi, so sánh nó với các khoản đầu tư theo kế hoạch vào thủy điện.
Thứ hai, các nhà nghiên cứu bắt đầu điều tra sự đánh đổi và sự phối hợp giữa FPV và công nghệ thủy điện ở cấp độ hệ thống. Phân tích của họ tập trung vào một lưu vực sông cụ thể, cụ thể là nguồn nước Zambezi, xem xét những hạn chế do hoạt động của lưới điện địa phương và nhu cầu tài nguyên nước cạnh tranh đặt ra.
Arnold giải thích: “Chúng tôi sử dụng phương pháp mô hình hóa đa quy mô. "Đầu tiên, chúng tôi xem xét khả năng cạnh tranh về chi phí của FPV trong cơ cấu năng lượng tương lai của Châu Phi bằng cách sử dụng mô hình mở rộng công suất (OSeMOSYS-TEMBA) trên toàn bộ lục địa. Đây là một bước quan trọng trong bối cảnh nhu cầu điện dự kiến của nhiều quốc gia Châu Phi trong thế kỷ 21 sẽ tăng rất lớn." và sự chuyển đổi hệ thống điện với tỷ lệ nguồn cung cấp năng lượng tái tạo thay đổi lớn hơn nhiều."
Để đánh giá sự cân bằng giữa FPV và công nghệ thủy điện ở quy mô hệ thống, các nhà nghiên cứu đã tiến hành phân tích sâu hơn, tập trung vào nguồn nước Zambezi. Nguồn nước Zambezi là một lưu vực sông được chia sẻ bởi nhiều quốc gia châu Phi, nơi các chính phủ đang có kế hoạch xây dựng nhiều con đập khác nhau để sản xuất thủy điện.
Arnold và các đồng nghiệp của ông đã kiểm tra hoạt động của hồ chứa trong khu vực và tạo ra các mô hình hệ thống điện địa phương. Điều này cho phép họ đánh giá tiềm năng thủy điện và FPV trong khu vực này, bao gồm cả tiềm năng mở rộng công suất năng lượng và đánh đổi với các mục đích sử dụng tài nguyên nước khác, chẳng hạn như tưới tiêu và dòng chảy môi trường.
Arnold cho biết: “Một trong những đóng góp đáng chú ý nhất trong công việc của chúng tôi là đánh giá định lượng, kinh tế kỹ thuật về tiềm năng của FPV trong việc đóng góp cho nhu cầu điện trong tương lai của Châu Phi, trong một số trường hợp bằng hoặc vượt quá sản lượng dự kiến từ các đập thủy điện theo kế hoạch”. "Phát hiện này thách thức sự nhấn mạnh liên tục vào việc mở rộng thủy điện ở nhiều nước châu Phi và cho thấy rằng FPV có thể là một giải pháp thay thế khả thi với ít tác động đến môi trường và xã hội hơn."
Kết quả phân tích quy mô hệ thống do Arnold, Giuliani và Castelletti thực hiện cho thấy rằng đầu tư vào FPV trên các hồ chứa hiện có dọc theo dòng nước Zambezi, đồng thời xây dựng ít đập hơn, có thể là khoản đầu tư vốn tốt hơn so với việc phát triển thủy điện theo chiều sâu. So với các đập, FPV được cho là tiết kiệm chi phí hơn và bền vững hơn trước những thay đổi lâu dài về môi trường và thủy văn.
Arnold cho biết: “FPV cũng có thể giúp bù đắp tổn thất thủy điện tiềm ẩn khi các hồ chứa được vận hành lại để ưu tiên các mục tiêu tài nguyên nước khác, tạo điều kiện cho cách tiếp cận cân bằng hơn trong quản lý tài nguyên nước”.
"Ý nghĩa của công việc của chúng tôi là rất sâu rộng, vì nó cung cấp cho các nhà hoạch định chính sách ở các nền kinh tế đang phát triển đánh giá toàn diện về tiềm năng của FPV và nêu bật những lợi thế của nó so với việc phát triển thủy điện truyền thống, đặc biệt là về việc giảm thiểu rủi ro môi trường và xã hội, tăng khả năng phục hồi trước những biến đổi thủy văn, và sử dụng vốn đầu tư hiệu quả hơn”.
Nhìn chung, các phân tích do nhóm nghiên cứu này thực hiện cho thấy rằng các trang trại năng lượng mặt trời nổi có thể ngăn các nước châu Phi trở nên quá phụ thuộc vào thủy điện trong tương lai, do đó
hạn chế các rủi ro liên quan đến xã hội, môi trường và tài chính. Cái nhìn sâu sắc quan trọng này có thể cung cấp thông tin cho việc hoạch định chính sách và đầu tư liên quan đến năng lượng trong tương lai ở Châu Phi, khuyến khích sự chuyển đổi sang hệ thống FPV.
Arnold cho biết thêm: “Trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi dự định khám phá tác động môi trường của việc áp dụng FPV quy mô lớn ở các lưu vực sông, bao gồm cả những ảnh hưởng đến chất lượng nước hồ và hệ sinh thái”. "Chúng tôi cũng có ý định tương tác hơn nữa với các bên liên quan và các nhà hoạch định chính sách thông qua các quy trình có sự tham gia để hiểu rõ hơn về các rào cản xã hội và thể chế đối với việc áp dụng FPV và phát triển các chiến lược để vượt qua chúng."
Thông tin thêm: Wyatt Arnold và cộng sự, Quang điện nổi có thể làm giảm nguy cơ phát triển năng lượng chủ yếu là thủy điện ở Châu Phi, Nature Energy (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01510-0.
Thông tin tạp chí: Năng lượng thiên nhiên
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
