Loại công nghệ mới được Mỹ chú ý dù châu Á đã đi trước từ lâu

Trước Mỹ, châu Á đã chú trọng phát triển hệ thống năng lượng Mặt Trời nổi. Ảnh: AP.

Khi Joe Seaman-Graves - người làm quy hoạch thành phố cho Cohoes, New York - tìm kiếm cụm “năng lượng Mặt Trời nổi” trên Internet, ông thậm chí còn không biết đến công nghệ này.

Những gì ông cần là Cohoes phải có thêm điện trong một diện tích hạn chế. Nhìn vào bản đồ, Seaman-Graves chú ý tới đặc điểm nổi bật, đó là thành phố có hồ chứa nước rất rộng.

Ông sớm nhận thấy hồ chứa có thể chứa đủ các tấm pin Mặt Trời, cung cấp năng lượng cho tất cả tòa nhà và đèn đường của thị trấn, tiết kiệm mỗi năm hơn 500.000 USD. Nhà quy hoạch này đã tình cờ phát hiện ra một dạng năng lượng sạch đang phát triển mạnh mẽ.

Xây dựng các hệ thống pin Mặt Trời nổi trên nước đang bắt đầu bùng nổ ở Mỹ, sau khi lĩnh vực này tăng trưởng nhanh tại châu Á. Theo AP, hệ thống này hấp dẫn không chỉ bởi nguồn năng lượng sạch và không chiếm diện tích đất, mà còn giúp tích trữ nước khi ngăn bốc hơi.

Châu Á dẫn đầu toàn cầu

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Sustainability hồi tháng 3 cho thấy hơn 6.000 thành phố ở 124 quốc gia có thể tạo ra lượng điện đáp ứng toàn bộ nhu cầu bằng cách sử dụng năng lượng Mặt Trời nổi.

Trong quá trình này, mọi người cũng có thể tiết kiệm lượng nước mỗi năm đủ để lấp đầy 40 triệu bể bơi cỡ Olympic. Những khám phá này biến năng lượng Mặt Trời nổi thành giải pháp bảo vệ môi trường cần được thực hiện nghiêm túc.

Zhenzhong Zeng - người đóng góp cho nghiên cứu trên và là phó giáo sư tại Đại học Khoa học và Công nghệ Phương Nam (Trung Quốc) - cho biết tại Mỹ, các khu vực trên khắp Florida, Nevada và California có tiềm năng tạo ra nhiều năng lượng hơn mức cần thiết. Tuy nhiên, họ cũng cần nguồn năng lượng hỗn hợp để đáp ứng nhu cầu mọi giờ trong ngày.

Khái niệm về năng lượng Mặt Trời nổi rất đơn giản: Gắn các tấm pin vào bè giữ chúng nổi trên mặt nước, để dành đất cho nông nghiệp và xây dựng tòa nhà. Các tấm pin được nối với nhau và hoạt động như “cái nắp” gần như ngăn chặn khu vực nước đó bốc hơi.

Điều này đem lại lợi ích cho các vùng như California thường xuyên đối mặt với hạn hán. Nước cũng giữ cho các tấm pin mát mẻ giúp tạo ra nhiều điện hơn so với các tấm pin gắn trên mặt đất vốn kém hiệu quả khi quá nóng.

Các tấm pin Mặt Trời nổi trên mặt ao trữ nước ở Sayreville, New Jersey. Ảnh: AP.

Diện tích đất hạn chế đã thúc đẩy một số quốc gia châu Á như Nhật Bản và Malaysia, mở rộng lĩnh vực năng lượng Mặt Trời nổi, trong khi các nước khác tận dụng giá năng lượng Mặt Trời giảm mạnh. Xu hướng này đã làm thay đổi đáng kể bức tranh kinh tế trong áp dụng năng lượng Mặt Trời trên toàn cầu.

Báo cáo của Fairfield Market Research cho biết châu Á hiện chiếm 73% doanh thu từ năng lượng Mặt Trời nổi và “dẫn đầu toàn cầu”. Tuy nhiên, tổ chức này cũng dự đoán các chính sách ưu đãi ở Bắc Mỹ và châu Âu sẽ thúc đẩy tăng trưởng đáng kể.

Đắt ban đầu, nhưng tiết kiệm về lâu dài

Công ty năng lượng Mặt Trời nổi Ciel & Terre - doanh nghiệp đã xây dựng 270 dự án ở 30 quốc gia - hiện khởi động 28 dự án ở Mỹ. Một trong những trang trại năng lượng Mặt Trời nổi lớn nhất ở Mỹ là dự án 4,8 MW ở Healdsburg, California, do Ciel & Terre xây dựng.

Trên thế giới, dự án lớn nhất là trang trại năng lượng Mặt Trời nổi Dezhou Dingzhuang 320 MW tại Sơn Đông, Trung Quốc. Nếu so sánh, công suất lớn nhất Bắc Mỹ chỉ là 8,9 MW tại Nhà máy xử lý nước Canoe Brook ở Millburn (New Jersey), thuộc sở hữu của công ty New Jersey Resources Clean Energy Ventures (NJRCEV).

“Chúng tôi rất vui khi lĩnh vực này bắt đầu thu hút được sự chú ý ở Mỹ”, Robert Pohlman - Phó chủ tịch của NJRCEV - cho biết.

Tuy nhiên, rào cản là chi phí trả trước cao. Chris Bartle - Giám đốc bán hàng và tiếp thị của Ciel & Terre - ước tính chi phí năng lượng Mặt Trời nổi ban đầu cao hơn 10-15% so với năng lượng Mặt Trời trên đất liền, nhưng sẽ tiết kiệm về lâu dài.

Khu vực nước sâu đòi hỏi chi phí lắp đặt lớn hơn, và công nghệ này không thể hoạt động trên bề mặt nước chảy xiết, đại dương mở hoặc bờ biển có sóng lớn.

Dù là giải pháp khí hậu tiềm năng, hệ thống năng lượng mặt trời nổi cũng có một số hạn chế. Ảnh: AP.

Các kỹ sư đang giải quyết những thách thức khác. Nếu các tấm pin Mặt Trời phủ quá nhiều bề mặt nước, nồng độ oxy hòa tan có thể thay đổi và nhiệt độ nước giảm xuống, gây hại cho đời sống thủy sinh.

Giới nghiên cứu cũng đang xem xét liệu các trường điện từ từ dây cáp có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái dưới nước hay không, dù chưa có bằng chứng nào về điều này.

Duke Energy - công ty tiện ích công cộng lớn của Mỹ sở hữu khoảng 50.000 MW công suất năng lượng - đặt mục tiêu đạt lượng khí thải carbon ròng từ sản xuất điện bằng 0 vào năm 2050. Công ty này vừa triển khai thí điểm dự án năng lượng Mặt Trời nổi cỡ nhỏ, chỉ khoảng 1 MW ở Bartow, Florida.

Ở Cohoes, giới chức đang chuẩn bị lắp đặt dự án vào cuối năm nay với chi phí ước tính là 6,5 triệu USD. Chính phủ liên bang đang trả gần một nửa số đó thông qua khoản trợ cấp Phát triển Đô thị và Nhà ở liên bang. 750.000 USD khác được chi trả bởi tiện ích lưới điện quốc gia. Thành phố cũng đang xem xét các sáng kiến về năng lượng Mặt Trời ở New York và Đạo luật Giảm lạm phát.

Seaman-Graves cho biết đây là dự án năng lượng Mặt Trời nổi do chính quyền thành phố sở hữu đầu tiên trong cả nước. “Chúng tôi là cộng đồng đề cao tính công bằng môi trường. Chúng tôi nhận thấy các thành phố có thu nhập thấp đến trung bình có cơ hội lớn nhân rộng những gì chúng tôi đang làm”, ông nói.