Những thách thức với nhà máy điện mặt trời nổi

Đất trống thường khan hiếm và đắt đỏ cả ở khu vực thành thị và ngoại ô nên việc lắp đặt tấm pin điện mặt trời trên mái nhà hay lô đất trống thường không đơn giản. Một ý tưởng khác là lắp đặt tấm pin điện mặt trời ở các vùng nước rộng lớn, như hồ chứa đập thủy điện, hồ chứa thủy lợi, đầm phá, ao, sông. Một số nhà phát triển năng lượng mặt trời cũng đang thử nghiệm lắp đặt tấm pin mặt trời ngoài khơi trên biển. Tuy nhiên, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên biển có thể gặp thêm nhiều thách thức.

Lợi ích tiềm năng của điện mặt trời nổi

● Không chiếm dụng đất: Ưu điểm chính của nhà máy điện mặt trời nổi là không chiếm diện tích đất nào, ngoại trừ diện tích đất hạn chế cần thiết cho tủ điện và kết nối lưới điện. Nhà máy điện mặt trời nổi là một cách tốt để tránh sử dụng không gian trên đất liền, giảm xung đột về mục đích sử dụng đất.

● Tăng hiệu suất tấm pin do làm mát: Hiệu suất của tấm pin mặt trời thường giảm khi chúng nóng lên trên 77⁰F (25⁰C). Ở những vùng có khí hậu quá nóng, sự giảm hiệu suất này có thể làm giảm sản lượng điện mặt trời. Lắp đặt tấm pin mặt trời trên mặt nước có thể có tác dụng làm mát tự nhiên, dẫn đến mức tăng năng lượng từ 5% - 15%, thúc đẩy sản lượng điện mặt trời.

● Giảm bốc hơi nước, bảo tồn nước: Một lợi ích khác của điện mặt trời nổi là các tấm pin che phủ trên mặt nước, giúp giảm bốc hơi nước. Điều này đặc biệt có lợi ở những vùng khí hậu khô cằn hoặc trong thời kỳ hạn hán. Kết quả này phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và tỉ lệ phần trăm bề mặt được che phủ. Đây là lợi thế quan trọng vì lượng nước lẽ ra bốc hơi đi mất thì được giữ lại, bảo tồn các hồ tự nhiên. Việc tiết kiệm nước còn có lợi ích thông qua việc tưới tiêu cho các vùng nuôi trồng cần nước ngọt.

● Sử dụng chung hạ tầng với nhà máy thủy điện: Điện mặt trời nổi có thể được lắp đặt trên hồ chứa ở các nhà máy thủy điện. Điều này cho phép trang trại điện mặt trời nổi có thể sử dụng chung cơ sở hạ tầng tiện ích, giảm chi phí xây dựng, như sử dụng cùng đường dây truyền tải, trạm sẵn có.

● Lắp đặt, tháo dỡ: Điểm chính của điện mặt trời nổi là kết cấu dây neo, không có cấu trúc cố định giống như san lấp mặt bằng, xây dựng nền móng đối với nhà máy trên cạn nên việc lắp đặt, tháo dỡ chúng cũng đơn giản, nhanh hơn. 

● Giảm sự phát sinh tảo: Tảo nở hoa là một vấn đề nghiêm trọng ở các vùng nước, làm bẩn nước, suy giảm chất lượng nguồn nước, giải phóng nhiều độc tố dẫn đến hiện tượng cá chết hàng loạt. Việc che phủ các lưu vực nước làm giảm ánh sáng ngay bên dưới bề mặt, làm giảm quá trình quang hợp và phát triển của tảo.

Các thách thức đối với điện mặt trời nổi

Mặc dù các trang trại điện mặt trời nổi có nhiều lợi ích, nhưng vẫn có một số thách thức, rào cản cần xem xét cẩn thận.

● Tác động của sóng lớn, gió mạnh: Hệ thống điện mặt trời nổi (dây, neo, phao, tấm pin, kết nối vật lý) cần có khả năng chịu được gió rất mạnh và sóng lớn, đặc biệt ở các công trình lắp đặt ngoài khơi hoặc gần bờ. Vào tháng 4/2024, một cơn bão làm hư hại một phần nhà máy điện mặt trời nổi tại Khandwa, bang Madhya Pradesh, Ấn Độ là ví dụ minh chứng cho điều đó. Đây là nhà máy điện mặt trời nổi lớn nhất thế giới, dự kiến công suất đến 600 MW, được xây dựng trên vùng nước của đập Omkareshwar trên sông Narmada.

● Độ bền sử dụng: Hệ thống điện mặt trời nổi hoạt động trên mặt nước trong toàn bộ thời gian sử dụng, nên cần có khả năng chống ăn mòn, gỉ sét, đặc biệt là khi lắp đặt trên vùng nước mặn. Nước mặn có thể để lại lớp màng trên các module, làm giảm sản lượng điện mặt trời. Đây cũng có thể là vấn đề với các dự án trên đất liền nhưng gần biển, tiếp xúc với hơi muối.

● Độ phức tạp về công nghệ nổi: Các tấm pin điện mặt trời nổi được lắp đặt trên các bệ nổi như phao. Khả năng nổi lâu dài phải được tăng cường đáng kể, chúng cần thiết bị đặc biệt để giữ các tấm pin ổn định trên mặt nước. Điều này phức tạp hơn so với hệ thống giá đỡ lắp trên mái nhà hoặc trên mặt đất thông thường.

● Độ phức tạp về công nghệ neo: Việc neo các tấm pin là điều quan trọng để tránh sự thay đổi đột ngột vị trí các tấm pin có thể cản trở sản xuất. Công nghệ neo đậu các tấm pin nổi không giống như neo đậu tàu thuyền. Hệ thống neo đậu phải được tính toán, xây dựng chắc chắn để phòng tránh rủi ro hàng đầu từ những cơn sóng lớn, gió mạnh.

● Độ phức tạp về bảo trì: Theo quy tắc chung, các hoạt động vận hành và bảo trì trên mặt nước khó thực hiện hơn so với trên đất liền.

● Ảnh hưởng đến môi trường, hệ sinh thái: Sau khi lắp đặt, các tấm pin mặt trời che bóng bề mặt nước, làm giảm ánh sáng mặt trời, có thể thay đổi hệ sinh thái dưới nước. Những thay đổi trong sự phân tầng của một vùng nước có thể khiến các lớp bên dưới bị mất oxy, gây hại cho môi trường và các sinh vật dưới nước.