Hiện nay, phát triển năng lượng tái tạo đã trở thành đồng thuận toàn cầu, trong đó, sản xuất quang điện mặt trời là hướng chuyển đổi năng lượng quan trọng. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), đến năm 2050, khi thế giới đạt mức phát thải ròng bằng 0, gần 90% sản lượng điện sẽ đến từ năng lượng tái tạo, trong đó năng lượng mặt trời và gió sẽ chiếm gần 70%.
Trung Quốc hiện đang là quốc gia dẫn đầu thế giới về năng lượng mặt trời. Dữ liệu của Hiệp hội công nghiệp quang điện Trung Quốc cho thấy, năm 2013, công suất lắp mới của nước này là 10,95 GW (Gigawatt), lần đầu tiên vượt Đức trở thành thị trường quang điện lớn nhất thế giới và liên tục duy trì tốc độ tăng trưởng này cho đến nay. Năm 2022, con số này là 87,41 GW, tăng 59,3% so với cùng kỳ, đưa Trung Quốc trở thành nước có công suất quang điện mới lắp đặt đứng đầu thế giới trong 10 năm liên tiếp.
Các tấm pin mặt trời tại một nhà máy điện mặt trời ở tỉnh Hà Nam, Trung Quốc. (Ảnh: Reuters)
Hiện, Trung Quốc vẫn đang tiếp tục đầu tư xây dựng các nhà máy năng lượng mặt trời và gió với quy mô lớn, song đặc biệt chú trọng vào những hình thức nhà máy tích hợp nhiều chức năng đa nhiệm để tối ưu hoá nguồn năng lượng sạch được tạo ra.
Lin Boqiang, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Kinh tế năng lượng Trung Quốc tại Đại học Hạ Môn, nói với Global Times rằng, cách tiếp cận tích hợp trong việc sử dụng đất đai giúp các bên liên quan tạo ra nhiều doanh thu hơn và được thúc đẩy mạnh mẽ cùng lúc bởi nhiều thị trường.
Nhà máy năng lượng mặt trời tích hợp thuỷ triều
Nhà máy điện năng lượng hỗn hợp đầu tiên của Trung Quốc sử dụng cả năng lượng mặt trời và thủy triều để tạo ra điện đã đi vào hoạt động đầy đủ vào tháng 6/2022 tại thành phố Ôn Lĩnh, phía đông tỉnh Chiết Giang của Trung Quốc.
Nhà máy được xây dựng trên thửa đất có diện tích hơn 133 ha với 185.000 mô-đun quang điện được lắp đặt. Sản lượng điện tạo ra hàng năm đạt trên 100 triệu kWh, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện hàng năm cho khoảng 30.000 hộ dân đô thị.
Dự án đã đánh dấu cách tiếp cận mới nhất của đất nước đối với việc khai thác tích hợp hai nguồn năng lượng xanh phục vụ sản xuất điện sạch.
Nhà máy quang điện năng lượng hỗn hợp đầu tiên của Trung Quốc sử dụng cả năng lượng mặt trời và thủy triều ở thành phố Ôn Lĩnh, phía đông tỉnh Chiết Giang của Trung Quốc. (Ảnh: CFP)
Với đặc thù của nguồn cung cấp năng lượng mặt trời là tính không liên tục và không có sẵn, bởi vậy vào ban đêm khi không có ánh sáng mặt trời, nguồn điện sẽ không ổn định khi gặp thời tiết mưa bão..., do vậy khó đạt đến công suất khai thác tối đa. Để giải quyết bài toán này, các chuyên gia đã nghiên cứu và đưa ra mô hình hệ thống vận hành và điều tiết giữa thủy điện và điện mặt trời để tạo ra nguồn điện an toàn và ổn định.
Như vậy, nhà máy có công suất lắp đặt 100 MW (megawatt) này có thể cung cấp năng lượng cả vào ban đêm nhờ tận dụng lực hấp dẫn của Mặt trăng tạo ra thủy triều ở các đại dương.
Feng Shuchen, phó chủ tịch điều hành của Tập đoàn Năng lượng Trung Quốc, nói với China Media Group (CMG): "Dự án đã tạo ra một mô hình mới về sử dụng toàn diện năng lượng mới bằng cách phối hợp sản xuất điện chuyển hoá từ cả ánh sáng mặt trời và năng lượng thủy triều”.
Ông nói cũng thêm rằng, những dự án tích hợp như vậy sẽ góp phần thúc đẩy hiệu quả đổi mới và phát triển để đẩy nhanh cải cách cơ cấu năng lượng và nâng cấp nền công nghiệp Trung Quốc.
So với nhà máy nhiệt điện cùng kích cỡ, nhà máy điện năng lượng lai sẽ tiết kiệm khoảng 28.716 tấn than tiêu chuẩn và giảm 76.638 tấn khí thải CO2 mỗi năm.
Nhà máy năng lượng mặt trời tích hợp tua bin gió
Tháng 11/2022, Trung Quốc đã đưa vào vận hành nhà máy điện mặt trời nổi ngoài khơi đầu tiên trên thế giới. Dự án được thực hiện bởi Tập đoàn Đầu tư Điện lực Nhà nước Trung Quốc (SPIC) và được ứng dụng công nghệ của Ocean Sun – Tập đoàn Na Uy tiên phong về các giải pháp năng lượng mặt trời.
Điểm đáng chú ý của dự án là nhà máy quang điện nổi ngoài khơi này còn được tích hợp hệ thống tua bin gió, biến nó trở thành nhà máy tích hợp quang điện và tua bin gió đầu tiên.
Công nghệ năng lượng mặt trời nổi kết hợp với tuabin gió ngoài khơi ở Trung Quốc. (Ảnh: Ocean Sun)
Theo tuyên bố của SPIC, dự án sẽ mở ra tiềm năng của các nhà máy điện lai ngoài khơi với hiệu suất cao hơn và chi phí năng lượng quy dẫn thấp hơn.
Ở các địa phương khác, mô hình nhà máy tích hợp kiểu này đang dần được hình thành. Giới chức thành phố Triều Châu ở Quảng Đông cũng đã tiết lộ kế hoạch về một nhà máy điện gió ngoài khơi có công suất 43,3 GW ở eo biển Đài Loan.
“Đây là một cột mốc lớn đối với Ocean Sun và đối với ngành năng lượng mặt trời nổi. Sự thành công của dự án do SPIC tài trợ và ứng dụng giải pháp của Ocean Sun đã cho thấy mục tiêu giảm phát thải CO2 nhà kính là có thể đạt được với sự phát triển xuyên biên giới. Chúng tôi rất vui mừng được tiếp tục hợp tác chặt chẽ với SPIC thông qua nhóm Ocean Sun có trụ sở tại Trung Quốc” , Giám đốc điều hành của Ocean Sun Borge Bjorneklett cho biết.
Nhà máy năng lượng mặt trời tích hợp ruộng muối
Toạ lạc phía trên một ruộng muối có diện tích 1.333,33 ha (tương đương 13,3 km2) ở thành phố Thiên Tân, Trung Quốc, nhà máy điện mặt trời 3 trong 1 này sử dụng thửa đất rộng có quy mô bằng 1.868 sân bóng đá tiêu chuẩn cho ba chức năng cùng lúc: sản xuất năng lượng từ pin mặt trời, sản xuất muối từ ánh sáng mặt trời và nuôi trồng thủy sản.
Ước tính mỗi năm, nhà máy năng lượng mặt trời Thiên Tân tạo ra khoảng 1,5 tỷ kWh điện sạch, đáp ứng nhu cầu của 1,5 triệu hộ gia đình. Ngày 8/7 vừa qua, nhà máy đánh dấu bước tiến mới khi hoà lưới điện của thành phố.
Các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên một khu công nghiệp thủy sản hiện đại ở tỉnh Giang Tô (Trung Quốc), tận dụng triệt để đất hoang, bờ sông, hồ và mái nhà để xây dựng các dự án phát điện quang điện. (Ảnh: Global Times)
Khoảng cách giữa các dãy tấm pin mặt trời tại đây được mở rộng đến 14 mét - gần gấp đôi khoảng cách thông thường cùng với thiết kế tấm pin đặt nghiêng 17 độ - thay vì nghiêng 40 độ như ở các nhà máy năng lượng mặt trời khác, nhằm tận dụng tối đa lượng ánh nắng mặt trời chiếu vào để phục vụ cho quá trình làm muối.
Một điểm khác biệt làm nên thành công của dự án tích hợp lớn nhất thế giới này là các tấm pin mặt trời được thiết kế có thể hấp thụ năng lượng từ cả hai mặt trước và sau giúp tăng hiệu suất phát điện từ 5-7%.
Theo báo cáo được nhóm dự án công bố, khi hoạt động hết công suất, dự án dự kiến sẽ tiết kiệm 500.000 tấn than tiêu chuẩn mỗi năm và giảm 1,25 triệu tấn khí thải CO2.
Nhà máy năng lượng mặt trời chống sa mạc hoá
Toạ lạc tại vùng sa mạc Kubuqi, phía bắc Khu tự trị Nội Mông của Trung Quốc, cơ sở năng lượng điện quang tích hợp chống sa mạc hoá này là dự án được phát triển bởi Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc và Tập đoàn Năng lượng Nội Mông. Việc xây dựng đã được triển khai từ cuối tháng 12/2022 cho tới nay.
Dự án xây dựng cơ sở năng lượng trên sa mạc là một trong những nỗ lực của Trung Quốc nhằm thúc đẩy quá trình chuyển đổi xanh, giảm sự phụ thuộc vào các loại khí đốt tự nhiên.
Dự kiến khi đi vào hoạt động, cơ sở năng lượng xanh này sẽ có công suất lắp đặt lên tới 16 triệu kW, và có thể truyền tải khoảng 40 tỷ kWh điện năng đến các khu vực thủ đô Bắc Kinh, Thiên Tân, Hà Bắc mỗi năm. Việc sử dụng năng lượng gió và mặt trời sẽ thay thế khoảng 6 triệu tấn than và giảm 16 triệu tấn phát thải C02 ra môi trường hàng năm.
Những tấm pin năng lượng mặt trời trên sa mạc Kubuqi, Trung Quốc. (Ảnh: New China TV)
Một nhà máy quang điện khác có mô hình tích hợp tương tự nằm ở sa mạc Tala với địa hình 98,5% là đất cát và có tài nguyên năng lượng mặt trời phong phú. Tận dụng đặc điểm thời gian chiếu sáng lâu hơn ở địa hình sa mạc (gần 3.000 giờ/năm), nhà máy có khả năng tạo ra nguồn điện năng hơn 20.000 MW và sản lượng 32,9 tỷ kWh/năm.
Để hoàn thành công trình trong thời gian gần 10 năm, đội ngũ thi công đã khắc phục nhiều bài toán nan giải về khí hậu và địa hình như bão cát và phản ứng cao nguyên trên độ cao gần 3.000 m so mực nước biển, tìm tòi mô hình xây dựng công trình điện mặt trời quy mô lớn, tập trung và hiệu quả trong khai thác và chuyển đổi các tấm pin năng lượng mặt trời, tạo thành chuỗi tuần hoàn xanh, thân thiện mới môi trường.
Đến nay, với tổng diện tích 345 km2, công trình điện mặt trời trên sa mạc này góp phần quan trọng vào bảo vệ và cải thiện điều kiện tự nhiên tại địa phương, khi giảm tới 41,2% tốc độ gió và bão cát, tăng 32% độ ẩm cho đất đai ở độ sâu 20 cm, việc phủ xanh bằng các loại thực vật có tác dụng chống bão cát, cũng góp phần giảm diện tích sa mạc hóa hơn 100 km2.
Xa hơn một chút, tại sa mạc Tengger, phía tây bắc Khu tự trị Ninh Hạ của Trung Quốc, việc xây dựng một cơ sở quang điện có quy mô hàng đầu cũng đang được triển khai. Khi hoàn thành, cơ sở sẽ tạo ra khoảng 5,78 tỷ kWh điện mỗi năm.
Ngoài các nhà máy tích hợp tiêu biểu kể trên, nhiều địa phương khác ở Trung Quốc cũng được lựa chọn để thử nghiệm mô hình công nghiệp kết hợp khai thác tập trung vào năng lượng mặt trời.
Ở miền Nam Trung Quốc, các tấm pin mặt trời thậm chí được lắp đặt phía trên ao cá hoặc ruộng lúa để tiết kiệm diện tích, tận dụng năng lượng mà không cản trở việc nuôi trồng thủy sản hoặc nông nghiệp.
Như vậy, có thể thấy ngành công nghiệp quang điện của Trung Quốc vẫn tiếp tục duy trì xu hướng tăng trưởng tốc độ cao. Chỉ riêng trong quý I năm nay, công suất lắp mới của nước này đạt 33GW, tương đương với nửa đầu năm ngoái.
Ước tính, năm 2023, Trung Quốc sẽ đạt quy mô công suất phát điện năng lượng mặt trời khoảng 490 GW, lần đầu tiên vượt thủy điện, trở thành nguồn phát điện năng lượng phi hóa thạch số một ở nước này.
Chia sẻ tại Diễn đàn Trung Quan Thôn tổ chức tại Bắc Kinh cuối tháng 5, giáo sư Martin Green của Đại học New South Wales Australia, người được mệnh danh là “cha đẻ của năng lượng mặt trời” thế giới dự báo, ít nhất trong 5 năm tới, ngành công nghiệp quang điện thế giới sẽ phải phụ thuộc vào Trung Quốc.