Trong những năm gần đây, năng lượng tái tạo toàn cầu đã phát triển nhanh chóng, đặc biệt là công nghệ phát điện quang điện đã liên tục có những đột phá. Năm 2024, dự án quang điện ngoài khơi mở lớn nhất thế giới đã được kết nối thành công vào lưới điện tại Sơn Đông, Trung Quốc, một lần nữa thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp đối với tương lai của quang điện ngoài khơi. Dự án này không chỉ đánh dấu sự trưởng thành của công nghệ quang điện ngoài khơi mà còn mở ra một hướng đi mới cho sự phát triển của năng lượng tái tạo trong tương lai. Vậy tại sao quang điện ngoài khơi lại phổ biến như vậy? Triển vọng phát triển trong tương lai là gì?
1. Ưu điểm của hệ thống quang điện ngoài khơi: Tại sao nên phát triển?
Điện mặt trời nổi ngoài khơi (Offshore Floating PV) là việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên bề mặt biển để phát điện. So với điện mặt trời truyền thống trên đất liền, điện mặt trời nổi ngoài khơi có nhiều ưu điểm:
1. Bảo tồn tài nguyên đất
Các nhà máy điện quang điện trên đất liền chiếm nhiều tài nguyên đất, trong khi các nhà máy điện quang điện ngoài khơi sử dụng không gian đại dương, giúp giảm bớt vấn đề căng thẳng về đất, đặc biệt là ở các khu vực đông dân cư hoặc các khu vực có tài nguyên đất khan hiếm.
2. Hiệu suất phát điện cao hơn
Do nhiệt độ trên biển tương đối ổn định nên hiệu ứng làm mát của khối nước làm giảm nhiệt độ của các mô-đun quang điện, từ đó cải thiện hiệu suất phát điện.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sản lượng điện từ hệ thống quang điện ngoài khơi có thể cao hơn từ 5% đến 10% so với hệ thống quang điện trên đất liền.
3. Sử dụng toàn diện năng lượng tái tạo
Điện mặt trời ngoài khơi có thể được kết hợp với điện gió ngoài khơi để tạo thành hệ thống năng lượng “bổ sung gió-mặt trời” nhằm cải thiện tính ổn định của nguồn cung cấp năng lượng.
Nó cũng có thể được kết hợp với các ngành công nghiệp như chăn nuôi biển và khử muối nước biển để đạt được sự phát triển tích hợp đa chức năng.
4. Giảm bụi bẩn và cải thiện độ sạch của tấm pin quang điện
Hệ thống quang điện trên đất liền dễ bị ảnh hưởng bởi cát và bùn, dẫn đến ô nhiễm bề mặt các mô-đun quang điện, trong khi hệ thống quang điện ngoài khơi ít bị ảnh hưởng bởi điều này và có chi phí bảo trì tương đối thấp hơn.
2. Dự án quang điện ngoài khơi lớn nhất thế giới: Vai trò trình diễn của Sơn Đông
Việc kết nối lưới điện thành công của dự án điện mặt trời ngoài khơi lớn nhất thế giới tại Đông Dinh, Sơn Đông, đánh dấu một giai đoạn mới của điện mặt trời ngoài khơi hướng tới phát triển thương mại quy mô lớn. Dự án có các đặc điểm sau:
1. Công suất lắp đặt lớn: Nhà máy điện quang điện ngoài khơi cấp Gigawatt, với tổng công suất lắp đặt là 1GW, là dự án đầu tiên trên thế giới đạt được mức này.
2. Khoảng cách xa bờ: Dự án được triển khai tại vùng biển cách bờ 8 km, thích ứng với môi trường biển phức tạp, chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật của điện mặt trời ngoài khơi.
3. Sử dụng công nghệ tiên tiến: Việc sử dụng các thành phần chống ăn mòn, hệ thống vận hành và bảo trì thông minh cùng giá đỡ nổi đã cải thiện độ tin cậy và độ bền của dự án.
Dự án này không chỉ là cột mốc quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng của Trung Quốc mà còn cung cấp kinh nghiệm cho các quốc gia khác học hỏi và thúc đẩy sự phát triển của quang điện ngoài khơi toàn cầu.
III. Tình hình hiện tại và xu hướng tương lai của quang điện ngoài khơi toàn cầu
1. Các quốc gia chính hiện đang sử dụng quang điện ngoài khơi
Hiện nay, ngoài Trung Quốc, các quốc gia như Hà Lan, Nhật Bản và Singapore cũng đang tích cực triển khai điện mặt trời ngoài khơi.
Hà Lan: Ngay từ năm 2019, dự án “Năng lượng mặt trời Biển Bắc” đã được triển khai nhằm khám phá tính khả thi của hệ thống quang điện ngoài khơi ở Biển Bắc.
Nhật Bản: Do diện tích đất liền bị giới hạn, nước này đã phát triển mạnh mẽ công nghệ quang điện nổi trong những năm gần đây và đã xây dựng một số nhà máy điện quang điện ngoài khơi.
Singapore: Dự án quang điện ngoài khơi nổi lớn nhất thế giới (60MW) đã được xây dựng và tiếp tục thúc đẩy nhiều ứng dụng quang điện ngoài khơi hơn nữa.
2. Xu hướng phát triển quang điện ngoài khơi trong tương lai
(1) Phát triển tích hợp với năng lượng gió ngoài khơi
Trong tương lai, điện mặt trời và điện gió ngoài khơi sẽ dần hình thành mô hình “bổ sung điện gió-mặt trời”, tận dụng cùng một vùng biển để phát triển năng lượng toàn diện, không chỉ giảm chi phí xây dựng mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
(2) Đột phá công nghệ và giảm chi phí
Hiện tại, hệ thống quang điện ngoài khơi vẫn đang phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật như ăn mòn do muối biển, tác động của gió và sóng, và khó khăn trong việc bảo trì. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của các công nghệ như linh kiện quang điện chống ăn mòn, vận hành và bảo trì thông minh, cùng với quản lý tối ưu hóa AI, chi phí xây dựng và bảo trì hệ thống quang điện ngoài khơi sẽ dần giảm trong tương lai.
(3) Hỗ trợ chính sách và đầu tư
Chính phủ nhiều nước đang tăng cường hỗ trợ chính sách cho hệ thống quang điện ngoài khơi, ví dụ:
Trung Quốc: “Kế hoạch 5 năm lần thứ 14” rõ ràng ủng hộ việc phát triển năng lượng mới ngoài khơi và khuyến khích phát triển phối hợp năng lượng quang điện ngoài khơi và năng lượng gió ngoài khơi.
EU: Đề xuất “Thỏa thuận xanh châu Âu” và có kế hoạch xây dựng cơ sở năng lượng tái tạo ngoài khơi quy mô lớn vào năm 2050, trong đó quang điện sẽ chiếm tỷ trọng quan trọng.
IV. Những thách thức và chiến lược ứng phó của quang điện ngoài khơi
Mặc dù quang điện ngoài khơi có triển vọng rộng lớn, nhưng vẫn phải đối mặt với một số thách thức, chẳng hạn như:
1. Thách thức kỹ thuật
Thiết kế chống gió và sóng: các thành phần và giá đỡ quang điện cần phải chịu được môi trường biển khắc nghiệt (như bão và sóng cao).
Vật liệu chống ăn mòn: Nước biển có tính ăn mòn cao và các mô-đun quang điện, giá đỡ, đầu nối, v.v. cần sử dụng vật liệu chống ăn mòn phun muối.
Thời gian đăng: 25-02-2025