Rẻ hơn, thay đổi và quan trọng: sự gia tăng của điện mặt trời
Trung Quốc là nhà sản xuất công nghệ năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới.
Tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời chiếu vào mặt đất, hoạt động vào ban đêm, thậm chí giúp trồng dâu tây: công nghệ bảng điều khiển năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh chóng khi chi phí giảm mạnh đối với một phân đoạn chính của quá trình chuyển đổi năng lượng trên thế giới.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế cho biết năng lượng mặt trời sẽ phải mở rộng quy mô đáng kể trong thập kỷ này để đáp ứng mục tiêu khí hậu của Paris là hạn chế nhiệt độ tăng lên 1,5 độ C so với mức tiền công nghiệp.
Tin tốt là chi phí đã giảm đáng kể.
Trong một báo cáo về các giải pháp vào đầu năm nay, Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu cho biết chi phí đơn vị năng lượng mặt trời đã giảm 85% từ năm 2010 đến 2019, trong khi gió giảm 55%.
Gregory Nemet, giáo sư tại Đại học Wisconsin – Madison và là tác giả chính của báo cáo đó cho biết: “Có một số khẳng định rằng đó là cách rẻ nhất mà con người từng có thể tạo ra điện trên quy mô lớn.
Các chuyên gia hy vọng giá nhiên liệu hóa thạch cao và lo ngại về an ninh năng lượng do Nga xâm lược Ukraine sẽ đẩy nhanh việc tiêu thụ năng lượng tái tạo.
Động lực đã tập trung vào Chủ nhật với dự luật khí hậu đầy tham vọng của Hoa Kỳ, trong đó tiêu tốn 370 tỷ đô la trong nỗ lực cắt giảm 40% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính vào năm 2030.
Một phân tích của các chuyên gia tại Đại học Princeton ước tính dự luật có thể tăng gấp 5 lần tỷ lệ bổ sung năng lượng mặt trời vào năm 2025 so với năm 2020.
Nemet cho biết chỉ riêng năng lượng mặt trời có thể tạo ra một nửa hệ thống điện trên thế giới vào giữa thế kỷ này, mặc dù ông cảnh báo không nên tìm kiếm "những viên đạn bạc".
"Tôi nghĩ rằng thực sự có tiềm năng lớn", ông nói với AFP.
Biểu đồ cho thấy sự sụt giảm giá tấm pin mặt trời ở Hoa Kỳ trong thập kỷ đến năm 2020 và sản lượng tấm pin mặt trời trên thế giới theo quốc gia.
Thay đổi nhanh
"Hiệu ứng quang điện" —quá trình pin mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện — được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1839 bởi nhà vật lý người Pháp Edmond Becquerel.
Sau nhiều thập kỷ đổi mới, pin mặt trời làm từ silicon bắt đầu được phát triển ở Hoa Kỳ vào những năm 1950, với vệ tinh chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới được phóng vào năm 1958.
IPCC cho biết trong tất cả các công nghệ năng lượng, cho đến nay, những công nghệ quy mô nhỏ như năng lượng mặt trời và pin đã được cải tiến nhanh hơn và được áp dụng nhanh hơn so với các lựa chọn cồng kềnh hơn như hạt nhân.
Ngày nay, hầu hết tất cả các tấm pin lấp lánh trên các mái nhà và trải dài trên những cánh đồng rộng lớn đều được sản xuất tại Trung Quốc bằng cách sử dụng chất bán dẫn silicon.
Nhưng công nghệ đang thay đổi nhanh chóng.
Trong một báo cáo gần đây, IEA cho biết những tế bào năng lượng mặt trời mới này đã được chứng minh là có hiệu quả hơn 1/5 trong việc chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng so với các mô-đun tiêu chuẩn được lắp đặt chỉ bốn hoặc năm năm trước.
Ngoài ra còn có một loạt các vật liệu mới và tế bào lai mà các chuyên gia dự đoán có thể tăng hiệu suất siêu nạp.
Chúng bao gồm các công nghệ "màng mỏng" rẻ, hiệu quả và nhẹ, giống như các công nghệ sử dụng perovskites có thể được in từ mực.
Các chuyên gia cho biết họ nâng cao triển vọng mở rộng đáng kể nơi có thể thu hoạch năng lượng mặt trời — nếu chúng có thể được chế tạo đủ bền để chịu được vài thập kỷ sử dụng.
Nghiên cứu gần đây đã làm dấy lên hy vọng rằng nó có thể khả thi.
Các tấm pin năng lượng mặt trời trên mái của các khu tạm trú bằng xi măng dành cho các gia đình Syria phải di dời do xung đột ở làng Niyarah.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science vào tháng 4, các nhà khoa học đã thêm vật liệu chứa kim loại vào các tế bào perovskite, giúp chúng ổn định hơn với hiệu suất gần bằng các mô hình silicon truyền thống.
Nghiên cứu khác kết hợp các tài liệu cho các mục đích khác nhau.
Một nghiên cứu trên tạp chí Nature đã sử dụng các mô hình "song song", với chất bán dẫn perovskite để hấp thụ ánh sáng cận hồng ngoại trên quang phổ mặt trời, trong khi một vật liệu hữu cơ gốc carbon hấp thụ các phần tử ngoại và phần nhìn thấy được của ánh sáng.
Và điều gì xảy ra sau khi mặt trời lặn?
Các nhà nghiên cứu từ Stanford cho biết trong năm nay họ đã sản xuất một loại pin mặt trời có thể thu năng lượng qua đêm, sử dụng nhiệt rò rỉ từ Trái đất trở lại không gian.
Ron Schoff, người đứng đầu nghiên cứu về Năng lượng tái tạo và Công nghệ hỗ trợ hạm đội của Viện Nghiên cứu Năng lượng Điện cho biết: “Tôi nghĩ rằng có rất nhiều sự sáng tạo trong ngành này.
Vị trí, vị trí
Việc tạo ra nhiều năng lượng hơn từ mỗi tấm pin sẽ ngày càng trở nên quan trọng khi năng lượng mặt trời được triển khai ở quy mô lớn hơn, làm dấy lên lo ngại về việc sử dụng đất và tác hại đối với hệ sinh thái.
Schoff cho biết một thiết kế thúc đẩy hiệu quả đang trở nên phổ biến hơn đối với các dự án quy mô lớn là năng lượng mặt trời "hai mặt".
Các đơn vị hai mặt này hấp thụ năng lượng không chỉ trực tiếp từ tia nắng mặt trời mà còn từ ánh sáng phản xạ từ mặt đất bên dưới.
Các giải pháp khác liên quan đến việc sử dụng cùng một không gian cho nhiều mục đích — như các tấm pin mặt trời bán trong suốt được sử dụng làm mái che bảo vệ cho cây dâu tây hoặc các loại cây trồng khác.
Đồ họa về công nghệ pin mặt trời.
Một thập kỷ trước, Ấn Độ đã đi tiên phong trong việc sử dụng các tấm pin mặt trời trên các kênh đào, làm giảm sự bốc hơi khi chúng tạo ra năng lượng.
Các nhà khoa học ở California đã nói rằng nếu thống kê Hoa Kỳ bị hạn hán đã che bóng các kênh của nó, nó có thể tiết kiệm khoảng 63 tỷ gallon.
Dự án thí điểm sẽ bắt đầu được xây dựng trong năm nay.
Tất cả các hình dạng, kích thước
Các chuyên gia cho rằng năng lượng mặt trời sẽ là một trong những lựa chọn năng lượng hỗn hợp, với các công nghệ khác nhau phù hợp hơn cho những nơi khác nhau.
Schoff cho biết cuối cùng những mạng lưới năng lượng với hơn 25% năng lượng mặt trời và gió cần có cách để lưu trữ năng lượng — với pin hoặc các cơ sở quy mô lớn sử dụng những thứ như nước bơm hoặc khí nén.
Nemet cho biết, người tiêu dùng cũng có thể đóng vai trò của mình bằng cách chuyển việc sử dụng năng lượng nhiều hơn sang thời gian ban ngày hoặc thậm chí lưu trữ mạng năng lượng mặt trời của riêng họ theo cách tiếp cận kiểu Airbnb.
Ông cho biết bản chất mô-đun của năng lượng mặt trời có nghĩa là nó có thể được triển khai ở các nước đang phát triển với khả năng tiếp cận thưa thớt với các lưới điện truyền thống.
Ông nói: “Bạn có thể sử dụng năng lượng mặt trời trên một cái gì đó nhỏ như một chiếc đồng hồ và một cái gì đó lớn như các nhà máy điện lớn nhất trên thế giới.
"Tôi nghĩ đó là điều khiến mọi người hào hứng với nó."
