Điện mặt trời nổi trên mặt nước: Những điều cần biết

Không phải mọi mái nhà đều thích hợp lắp đặt điện mặt trời – các yếu tố như bóng râm, vật cản, tuổi thọ và không gian có sẵn có thể khiến chủ sở hữu tìm kiếm các vị trí khác để lắp đặt.

Khi nói đến các dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn, các lựa chọn thay thế phổ biến nhất cho các hệ thống pin năng lượng mặt trời trên mái nhà bao gồm giá treo trên mặt đất hoặc mái hiên. Dưới đây là một giải pháp thay thế mới hơn đang tạo nên tiếng vang lớn trong ngành năng lượng mặt trời chính là điện năng lượng mặt trời nổi

Điện mặt trời nổi là gì? Chúng hoạt động như thế nào?

Điện mặt trời nổi còn được gọi là quang điện nổi (FPV floating photovoltaic hay floatovoltaics), là bất kỳ loại hệ thống năng lượng mặt trời nào nổi trên mặt nước. Hệ thống tấm pin cần phải được lắp vào một cấu trúc nổi để giữ chúng ở trên bề mặt. Nếu bạn bắt gặp một công trình lắp đặt nổi, rất có thể nó nằm trong một hồ hoặc lưu vực vì mặt nước nói chung tĩnh hơn đại dương. Việc lắp đặt các cấu trúc nổi trên các hồ nước lớn do con người tạo ra, chẳng hạn như các hồ chứa cũng rất phổ biến.

Năng lượng mặt trời nổi là một khái niệm tương đối mới. Bằng sáng chế đầu tiên cho loại công nghệ này được đăng ký vào năm 2008. Kể từ đó, năng lượng mặt trời nổi đã được lắp đặt chủ yếu ở các nước như Trung Quốc, Nhật Bản và Vương quốc Anh.

Ưu điểm của năng lượng mặt trời nổi

Có một số lợi thế khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời nổi so với các loại dự án truyền thống:

Không để mất diện tích đất quý giá

Một trong những lợi thế lớn nhất của loại hình này chính là việc lắp đặt không yêu cầu không gian đất có giá trị. Nhiều thiết bị trong số này có thể chiếm không gian không sử dụng trên các vùng nước, chẳng hạn như hồ chứa đập thủy điện, hồ xử lý nước thải hoặc hồ chứa nước uống. Điều này cho phép các chủ đất tận dụng diện tích mà lẽ ra sẽ không được sử dụng, thay vì lắp đặt trên vùng đất đầy nắng có khả năng phục vụ một mục đích khác. Ngoài ra, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mặt nước làm giảm nhu cầu chặt bỏ cây và phát quang rừng, một phương pháp được sử dụng trong trường hợp lắp đặt một số dự án lớn hơn.

Hiệu suất pin năng lượng mặt trời cao hơn

Các tấm pin mặt trời có độ bền cao và có thể hoạt động dưới nhiệt độ cao. Nhưng cũng như các thiết bị điện tử khác, với nhiệt độ cao hơn, công suất đầu ra sẽ giảm. Hiệu suất của pin mặt trời có xu hướng giảm khi nhiệt độ tăng lên, đây có thể là mối lo ngại đối với các chủ sở hữu bất động sản đang tìm cách lắp đặt các tấm pin trong khí hậu nắng nóng. Các vùng nước chứa dự án nổi giúp làm mát thiết bị năng lượng mặt trời, có nghĩa là các tấm pin sản xuất điện với hiệu suất cao hơn ở những vùng khí hậu nóng hơn chúng có thể.

Lợi ích về môi trường

Điện mặt trời nổi chắc chắn đóng một vai trò nào đó trong việc góp phần làm cho môi trường trong lành hơn. Với việc lắp đặt năng lượng mặt trời nổi, nước không chỉ có tác dụng làm mát thiết bị năng lượng mặt trời mà còn hoạt động theo cách khác. Cấu trúc của hệ thống sẽ che bóng nước và giảm sự bốc hơi từ các ao, hồ và hồ chứa. Đây là một lợi ích đặc biệt hữu ích ở những khu vực dễ bị hạn hán, vì mất nước do bốc hơi có thể tăng lên theo thời gian và góp phần gây ra tình trạng thiếu hụt nước.

Bóng râm được cung cấp bởi những tấm pin mặt trời nổi này cũng giúp giảm sự hiện diện của tảo trong các vùng nước ngọt. Sự phát triển của tảo có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người nếu chúng xảy ra trong nguồn nước uống, và cũng có thể dẫn đến nguy hại đến thực vật và động vật sống trong vùng nước.

Cuối cùng, hệ thống nổi là một nguồn điện sạch, tái tạo. Việc sử dụng công nghệ năng lượng tái tạo giúp giảm phát thải khí nhà kính và các chất ô nhiễm khác vào bầu khí quyển, để lại tác động tích cực đến môi trường tự nhiên cũng như sức khỏe con người.

Nhược điểm của điện mặt trời nổi

Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng công nghệ này cũng có một số nhược điểm.

Chi phí

Việc lắp đặt điện mặt trời nổi có thể yêu cầu thêm chi phí so với các kiểu lắp đặt năng lượng mặt trời truyền thống. Bởi vì đây là một công nghệ tương đối mới, đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và kiến thức lắp đặt thích hợp hơn, nó thường đòi hỏi giá cao hơn so với việc lắp đặt các trang trại năng lượng mặt trời có quy mô tương tự trên mái nhà hoặc nền đất vững chắc. Nhưng cũng như với các hệ thống truyền thống, chi phí lắp đặt dự án nổi dự kiến sẽ tiếp tục giảm khi công nghệ tiến bộ.

Các ứng dụng hạn chế

Việc lắp đặt năng lượng mặt trời nổi không phải thích hợp cho bất kì ai. Phần lớn việc lắp đặt mô hình này đều có quy mô lớn và cung cấp năng lượng cho các công ty tiện ích, cộng đồng lớn. Nếu bạn đang tìm kiếm năng lượng mặt trời cho ngôi nhà của mình, thì việc lắp đặt hệ thống trên mái nhà hoặc trên mặt đất sẽ hợp lý hơn nhiều. Những người đầu tư vào điện mặt trời nổi thường có khả năng tiếp cận với một vùng nước lớn để lắp hàng trăm hoặc hàng nghìn tấm pin. Không giống như những kiểu lắp đặt này, hệ thống pin mặt trời dân dụng trung bình có khoảng 20 tấm. Các công ty lắp đặt và nhà phát triển lắp đặt các dự án năng lượng mặt trời nổi ngày nay không làm như vậy đối với việc lắp đặt quy mô nhỏ.

Các công ty và cơ sở lắp đặt năng lượng mặt trời nổi nổi bật

Điện Năng lượng mặt trời nổi vẫn đang phát triển trên toàn thế giới – những loại dự án này chỉ được kỳ vọng sẽ ngày càng phổ biến khi thời gian trôi qua.

Dưới đây là một số cách lắp đặt đáng chú ý hơn:

Dự án lớn nhất trên thế giới

• Vị trí: tỉnh An Huy, Trung Quốc
• Công ty: Cung cấp điện Sungrow
• Kích thước: 40 megawatt

Dự án này lớn nhất thế giới, sản xuất đủ điện để cung cấp năng lượng cho 15.000 ngôi nhà ở Trung Quốc. Bao gồm 166.000 tấm pin trên cấu trúc.

Hệ thống năng lượng mặt trời nổi công cộng đầu tiên ở Mỹ

• Vị trí: quận Kelseyville, California, Hoa Kỳ
• Công ty: Ciel & Terre
• Kích thước: 252 kilowatt

Ciel & Terre đã lắp đặt hệ thống nổi công cộng đầu tiên ở Hoa Kỳ. Bao gồm 720 tấm pin, cấu trúc này nổi trên đỉnh của một ao xử lý nước thải nhân tạo. Đặc khu của Quận Lake đã tài trợ cho hệ thống này thông qua hợp đồng cho thuê của thành phố khi họ nhận ra các khoản tiết kiệm năng lượng mặt trời đang tăng lên

Cấu trúc điện mặt trời nổi lớn nhất Nhật Bản

• Vị trí: Quận Chiba, Nhật Bản
• Công ty: Kyocera
• Kích thước: 13,7 megawatt

Kyocera, một nhà sản xuất tấm pin nổi tiếng, đã phát triển công trình lắp đặt năng lượng mặt trời nổi lớn nhất Nhật Bản hiện nay. Hệ thống này chiếm hơn 44 mẫu đất không gian và tạo ra năng lượng cho Công ty Điện lực Tokyo (TEPCO).

Nghiên cứu điển hình: kết hợp mô hình điện mặt trời nổi với thủy điện

Vào năm 2017, nhà máy thủy điện và năng lượng mặt trời nổi kết hợp đầu tiên trên thế giới đã được hoàn thành ở Bồ Đào Nha. Khi điện mặt trời nổi ngày càng phổ biến, việc ghép nối này sẽ ngày càng phổ biến hơn do nhiều lợi ích được tạo ra.

Lý do hàng đầu để ghép hai công nghệ phát điện là do độ tin cậy mà điện được tạo ra bởi các hệ thống thủy điện. Nhiều khi các nhà máy thủy điện sản xuất điện rất dễ đoán trước do lượng nước chảy liên tục quanh năm. Nhưng trong các tình huống khác, sự thay đổi mực nước theo mùa có thể dẫn đến biến động sản xuất năng lượng của các con đập. Đây là nơi đặt các tấm pin mặt trời nổi – bằng cách lắp đặt một mảng nổi trên hồ chứa được tạo ra hầu hết ở phía sau các đập thủy điện, có thể sản xuất thêm điện để ổn định sản lượng của nhà máy thủy điện khi mực nước thay đổi. Điện năng được sản xuất thêm bởi các tấm pin nổi vào ban ngày có nghĩa là có thể chứa nhiều nước hơn trong các đập thủy điện, điều đó có nghĩa là vào ban đêm, khi các tấm pin không tạo ra năng lượng, lượng nước dự trữ bổ sung đó có thể được phép đi qua công trình thủy điện để có nhiều năng lượng hơn được tạo ra để hoạt động suốt đêm.

Sự ổn định này đặc biệt quan trọng ở những khu vực có lưới điện yếu, nơi mà mọi máy phát điện cần phải chạy trơn tru để không làm gián đoạn việc phân phối năng lượng tại bất kỳ thời điểm nào. Bằng cách ghép nối các tấm pin mặt trời nổi với sản xuất thủy điện như EDP (công ty lắp đặt hệ thống) đã làm ở Bồ Đào Nha, năng lượng mặt trời có thể cung cấp sự ổn định lưới điện cần thiết cùng với các lợi ích khác nhau đối với môi trường.

Tiềm năng điện mặt trời nổi ở Việt Nam

Việt Nam sở hữu bờ biển dài, gồm nhiều sông hồ, đặc biệt là hệ thống các hồ thủy điện đang hoạt động. Đây là điều kiện hết sức thuận lợi cho việc triển khai các dự án điện mặt trời nổi. Quan trọng hơn, việc ít tác động đếnquỹ đất đồng nghĩa với giảm được chi phí giải phóng mặt bằng để lắp đặt.

Nhận thấy tiềm năng này, Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) đã có chủ trương đẩy mạnh phát triển công nghệ điện mặt trời nổi. Dự án đầu tiên tại Việt Nam được xây dựng tại hồ Đa Mi (Bình Thuận) đã đi vào hoạt động từ tháng 5/2019. Với công suất 47,5 MW có tổng mức đầu tư khoảng hơn 1.500 tỉ đồng, điện năng sản xuất bình quân dự kiến hơn 69 triệu kWh/năm đầu tiên.

Diện tích đất sử dụng cho Dự án, gồm phần trên mặt hồ khoảng gần 57ha và phần trên mặt đất khoảng gần 67 ha (xây dựng trạm biến áp, inverter và đường dây tải điện…). Đây là dự án nguồn điện độc lập chưa có tên trong danh mục nguồn điện của Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030.

Ngoài ra, còn có Dự án điện mặt trời nổi Hồ Thủy điện Buôn Kuôp, Đắc Lắc, 50MW và Hồ Thủy điện Srê pôk, Đắc Lắc, 50MW, do EVNGENCO 3 làm chủ đầu tư. Trong báo cáo gửi Thủ tướng Chính phủ hồi giữa năm về việc bổ sung 2 dự án vào Quy hoạch Phát triển điện VII điều chỉnh,

Bộ Công Thương cho biết tỉnh Nghệ An đề xuất xây dựng dự án điện mặt trời nổi tại hồ Vực Mấu và hồ Khe Gỗ. Tổng mức đầu tư dự kiến của 2 dự án trên 6.500 tỉ đồng. Trong đó, dự án tại hồ Vực Mấu có công suất lắp đặt là 200 MWp, dự kiến sử dụng 214 ha mặt nước; dự án tại hồ Khe Gỗ có tổng công suất 250 MWp, sử dụng dự kiến 280 ha đất mặt nước và đất bán ngập.

Báo cáo này cũng đánh giá Việt Nam có tiềm năng khá dồi dào diện tích nước mặt để phục vụ xây dựng điện mặt trời nổi. Trong đó, lưu vực sông Hồng có 900 hồ nước lớn nhỏ, 1.300 đập dâng; lưu vực sông Hương có 100 hồ chứa các loại; lưu vực sông Đồng Nai có 406 hồ chứa…