- 102/39 Phan Huy Ích, Phường 15, Q. Tân Bình, TP. HCM
- 0934 033 083
- T2 - CN: 7h45 - 17h
Mục lục
Hệ thống năng lượng mặt trời nổi (FPV) là một tập hợp các tấm pin mặt trời nổi trên mặt nước. Các tấm pin được đặt trên một cấu trúc nổi để giữ chúng lênh đênh trên mặt nước và thường chỉ được lắp đặt ở những vùng nước tương đối yên tĩnh hơn như ao, hồ, đập nước nhân tạo…
Một trong những lợi thế lớn nhất của pin mặt trời nổi là nó không chiếm đất có thể được sử dụng cho các mục đích khác cũng như ít bị che khuất ánh sáng mặt trời bởi các bóng râm của cây cối, tòa nhà gần đó hơn. Mặt khác, các mảng pin năng lượng mặt trời trên mặt nước sẽ che nắng, qua đó giảm sự bốc hơi và hao hụt nước hồ trông những ngày hè nắng nóng, giữ cho nhiệt độ nước ở mức thấp sẽ giúp giảm thiểu những ảnh hưởng bởi tảo gây hại sinh sôi. Ngoài ra, nước bên dưới sẽ có tác dụng làm mát các thiết bị của hệ thống PV khá hiệu quả, qua đó cải thiện hiệu suất tạo điện của hệ thống.
Việc cài đặt hệ thống FPV tốn kém hơn các giải pháp lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời trên đất liền bởi vì chúng cần nhiều thiết bị chuyên dụng, tuy vậy trong tương lai nhu cầu tăng và sự phát triển của công nghệ có thể làm chi phí của chúng giảm xuống. Ngoài ra, phần hơn các hệ thống FPV phải có quy mô lớn, khiến chúng chỉ thích hợp với cộng đồng dân cư, công ty điện lực… hơn là ứng dụng cho hộ gia đình cá nhân.
Công suất hệ thống hoạt động nổi trôi trên toàn thế giới chỉ là khoảng 10 MW, theo thống kê cuối năm 2014. Con số đó đã tăng gấp 100 lần, đạt 1,1 GW vào tháng 9 năm 2018. Tổng sản lượng tiềm năng toàn cầu của FPV được ước tính là khoảng 400 GW. Con số này xấp xỉ bằng tổng lượng điện mặt trời trên toàn thế giới vào cuối năm 2017
Do sự khan hiếm đất đai, các mảng pin năng lượng mặt trời nổi trôi đang ngày càng lan rộng và phổ biến hơn ở châu Á, trong khi Trung Quốc dẫn đầu thế giới về tổng công suất FPV 1,1GW trên toàn thế giới (chiếm 99% thị trường). Trung Quốc hiện cũng là nước dẫn đầu thế giới về đầu tư năng lượng tái tạo, với việc chính phủ của họ hứa hẹn chi 360 tỷ USD cho các dự án năng lượng sạch vào năm 2020. Thái Lan có kế hoạch đạt công suất FPV 2,7GW vào năm 2037, đặt nhiều mảng pin mặt trời nổi trong các hồ đập thủy điện hiện có. Nhà máy FPV lớn nhất Nhật Bản, nằm trong hồ chứa Yamakura Dam và có công suất 13,7 MW, đã đi vào hoạt động từ tháng 3 năm 2018. Và Ấn Độ gần đây đã công bố kế hoạch đạt công suất hệ thống FPV 10GW.
Mặc dù Hoa Kỳ đã cài đặt mảng FPV phi thực nghiệm đầu tiên tại thung lũng Napa, California vào năm 2008, tính đến cuối năm 2017, Hoa Kỳ chỉ có 7 mảng năng lượng mặt trời nổi hoạt động. Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ chỉ ra rằng có hơn 24.000 khu vực bể nước nhân tạo trên cả nước với tiềm năng tạo ra 10% điện năng của quốc gia sử dụng công nghệ FPV.
Lắp đặt năng lượng mặt trời nổi đã bắt đầu lan rồn khắp Australia, Nhật Bản, Châu Âu và Nam Á. Nhật Bản nói riêng đang tìm kiếm năng lượng tái tạo thay thế cho năng lượng hạt nhân và có công suất 3GW tiềm năng chỉ thông qua FPV.
Công nghệ này cũng hữu ích vì nó có tác động bổ sung cho thủy điện khi được lắp đặt trong các hồ chứa đập. Trong mùa mưa và lượng nước dồi dào, thùy điện luôn đứng đầu, trong khi mùa hè và mực nước thấp lại thuận lợi cho năng lượng mặt trời. Nhà máy thủy điện và FPV kết hợp đầu tiên trên thế giới nằm trong hồ chứa đập Alto Rabagao ở Bồ Đào Nha và đi vào hoạt động năm 2017.
Mặc dù về mặt lý thuyết có thể cài đặt FPV ở biển và đại dương, nhưng điều kiện khí hậu-thời tiết khắc nghiệt cho đến nay đã hạn chế sự phát triển của chúng.
Trong khi thủy điện chiếm 53% tổng số nguồn năng lượng tái tạo đang hoạt động trên toàn thế giới, năng lượng gió chiếm 24% và năng lượng mặt trời ở mức 18%. Cơ quan Năng lượng Quốc tế đã gọi năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất và Ngân hàng thế giới dự báo sự tăng trưởng nhanh chóng của FPV trong vòng 20 năm tới. Các xu hướng hiện tại chỉ ra rằng FPV sẽ tiếp tục phát triển và mở rộng.
Với việc kết hợp hài hòa sức mạnh tổng hợp giữa những đập nước thủy điện và hệ thống điện năng lượng mặt trời nổi sẽ giúp tạo ra nhiều sản lượng điện năng hơn. Việc lai tạo giữa 2 hệ thống cho phép các tấm pin mặt trời sản xuất điện vào ban ngày trong lúc đó sẽ tiết kiệm nước cho thủy điện để sản xuất trong thời gian không có ánh nắng mặt trời. Khi tích trữ được nước, cũng sẽ cho phép việc sản xuất năng lượng từ thủy điện có giá trị cao hơn vào khoảng thời gian cao điểm. Một trong những ưu thế lớn khác khi cài đặt năng lượng mặt trời nổi trên đập thủy điện là chúng ta tận dụng đượ cơ sở hạ tầng điện có sẵn, gôm những thiết bị chuyển đổi dòng điện cũng như thiết bị kết nối lưới điện. Điều này sẽ giúp chúng ta giảm được đáng kể chi phí tổng thể và rút ngắn thời gian xây dựng dự án. Vì hệ thống điện mặt trời và thủy điện được kết hợp với nhau khá thông minh, sản xuất điện theo từng thời điểm khác nhau trong ngày, nên không nhất thiết phải tăng cường bộ chuyển đổi hoặc cải thiện cơ sở dây dẫn điện.
Những con đập thủy điện hiếm khi có thể đạt được tỷ lệ sản xuất điện hơn 4.000 giờ mỗi năm và thường thì có tỷ lệ thấp hơn nhiều, điều này tạo cơ hội lớn cho việc sản xuất điện năng để đạt sản lượng lưới điện yêu cầu bằng năng lượng mặt trời. Vấn đề cần đề cập đến là nước tưới phục vụ cho nông nghiệp cũng rất quan trọng chiếm đến 70%. Vì vậy, sắp tới xu hướng sử dụng nguồn nước cho nhu cầu của nông nghiệp sẽ được chú trọng hơn. Nếu công suất tạo điện tăng lên khi có thêm sự bổ sung của hệ thống điện mặt trời, thì lúc này nguồn nước có thể được cho phép để phục vụ cho tưới tiêu nhiều hơn. Hệ thống sản xuất năng lượng tái tạo kết hợp kiểu này lần đầu tiên xuất hiện trên thế giới tại Bồ Đào Nha tại đập Alto Rabagão, với tổng công suất lên đến 68MWp (1 MWp = 1.000 kWp), đập được bổ sung thêm 220 kWp công suất thông qua cài đặt các tấm pin năng lượng mặt trời nổi. Các tấm pin mặt trời được lắp đặt với độ phân giải cao và ước tính sẽ tạo ra khoảng 330 MW mỗi giờ trong năm đầu tiên vận hành của nó, tương đương với lượng tiêu thụ mỗi năm của hơn 100 hộ dân cư.
Sau những thành công đã được kiểm chứng của Alto Rabagão, một nhà máy điện khác cũng được xây dựng ở đập thủy điện Balbina, bang Amazonia của Brazil. Hiện nay, đập Balbina đang phải chịu ảnh hưởng bởi các vấn đề về hạn hán, bồi lắng và phát thải khí CO2. Bằng cách bổ sung khai thác năng lượng mặt trời, nó có thể dễ dàng tăng mạnh tổng công suất lên 250 MWp, chỉ bằng cách bao phủ pin mặt trời chỉ dưới 1/1000 bề mặt hồ. Những con đập có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: sản xuất điện, điều chỉnh dòng chảy của sông và cung cấp nước cho việc tưới tiêu nông nghiệp. Vì vậy, khi công suất điện tăng lên khi bổ sung thêm hệ thống PV sẽ cho phép nhà quản lý đập sử dụng nguồn nước của mình cho nhiều mục đích khác hơn. Với sự kết hợp vô cùng tuyệt vời này, năng lượng mặt trời và thủy điện hứa hẹn sẽ là nguồn năng lượng tổng hợp mạnh mẽ nhất.
