“Năng lượng mặt trời trở thành vua của điện”, Cơ quan Năng lượng Quốc tế tuyên bố trong báo cáo năm 2020. Các chuyên gia của IEA dự đoán rằng thế giới sẽ tạo ra năng lượng mặt trời nhiều hơn 8-13 lần trong 20 năm tới so với hiện tại. Các công nghệ tấm pin mặt trời mới sẽ chỉ thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời. Vậy những cải tiến này là gì? Hãy cùng xem xét các công nghệ năng lượng mặt trời tiên tiến sẽ định hình tương lai của chúng ta.
1. Các trang trại năng lượng mặt trời nổi mang lại hiệu quả cao hơn mà không chiếm đất
Cái gọi là quang điện nổi tương đối cũ: Các trang trại năng lượng mặt trời nổi đầu tiên xuất hiện vào cuối những năm 2000. Kể từ đó, nguyên lý xây dựng đã được cải thiện và hiện nay công nghệ tấm pin mặt trời mới này đang đạt được thành công lớn - cho đến nay, chủ yếu là ở các nước châu Á.
Ưu điểm chính của các trang trại năng lượng mặt trời nổi là chúng có thể được lắp đặt trên hầu như bất kỳ vùng nước nào. Chi phí của một tấm pin mặt trời nổi tương đương với một hệ thống lắp đặt trên đất liền có kích thước tương tự. Hơn nữa, nước bên dưới các mô-đun PV làm mát chúng, do đó mang lại hiệu suất cao hơn cho toàn bộ hệ thống và giảm thiểu lãng phí năng lượng. Các tấm pin mặt trời nổi thường hoạt động tốt hơn 5-10% so với các hệ thống lắp đặt trên cạn.
Trung Quốc, Ấn Độ và Hàn Quốc có các trang trại năng lượng mặt trời nổi lớn, nhưng trang trại lớn nhất hiện đang được xây dựng tại Singapore. Điều này thực sự có ý nghĩa đối với quốc gia này: đất nước có quá ít không gian nên chính phủ sẽ tận dụng mọi cơ hội để sử dụng nguồn nước của mình.
Floatovoltaics thậm chí còn bắt đầu gây chấn động ở Hoa Kỳ. Quân đội Hoa Kỳ đã đưa vào hoạt động một trang trại nổi trên Hồ Big Muddy tại Fort Bragg, Bắc Carolina, vào tháng 6 năm 2022. Trang trại năng lượng mặt trời nổi 1,1 megawatt này có khả năng lưu trữ năng lượng 2 megawatt giờ. Những cục pin này sẽ cung cấp năng lượng cho Trại McCall trong thời gian mất điện.
2. Công nghệ năng lượng mặt trời BIPV giúp các tòa nhà tự duy trì
Trong tương lai, chúng ta sẽ không lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái nhà để cung cấp điện cho các tòa nhà – chúng sẽ tự trở thành máy phát điện. Công nghệ quang điện tích hợp tòa nhà (BIPV) hướng đến mục tiêu sử dụng các thành phần năng lượng mặt trời làm thành phần tòa nhà, trở thành nhà cung cấp điện cho văn phòng hoặc ngôi nhà trong tương lai. Tóm lại, công nghệ BIPV cho phép chủ nhà tiết kiệm chi phí điện và sau đó là chi phí lắp đặt hệ thống tấm pin mặt trời.
Tuy nhiên, đây không phải là việc thay thế tường và cửa sổ bằng tấm và tạo ra "hộp việc". Các yếu tố năng lượng mặt trời phải hòa hợp một cách tự nhiên và không can thiệp vào cách mọi người làm việc và sinh sống. Ví dụ, kính quang điện trông giống như kính thông thường, nhưng đồng thời nó thu thập tất cả năng lượng từ mặt trời.
Mặc dù công nghệ BIPV có từ những năm 1970, nhưng nó không bùng nổ cho đến gần đây: các thành phần năng lượng mặt trời đã trở nên dễ tiếp cận hơn, hiệu quả hơn và phổ biến hơn. Theo xu hướng này, một số chủ sở hữu tòa nhà văn phòng đã bắt đầu tích hợp các thành phần PV vào các tòa nhà hiện có của họ. Đây được gọi là ứng dụng tòa nhà PV. Việc xây dựng các tòa nhà với hệ thống tấm pin mặt trời BIPV mạnh nhất thậm chí đã trở thành một cuộc thi giữa các doanh nhân. Rõ ràng, doanh nghiệp của bạn càng xanh thì hình ảnh của doanh nghiệp sẽ càng tốt hơn. Có vẻ như Asia Clean Capital (ACC) đã giành được chiếc cúp với công suất lắp đặt 19MW tại một xưởng đóng tàu ở miền đông Trung Quốc.
3. Lớp vỏ năng lượng mặt trời biến tấm pin thành không gian quảng cáo
Lớp vỏ năng lượng mặt trời về cơ bản là lớp bọc xung quanh tấm pin mặt trời cho phép mô-đun duy trì hiệu suất và hiển thị mọi thứ trên đó. Nếu bạn không thích vẻ ngoài của tấm pin mặt trời trên mái nhà hoặc tường nhà mình, công nghệ RV mới lạ này cho phép bạn ẩn tấm pin mặt trời – chỉ cần chọn hình ảnh tùy chỉnh phù hợp, chẳng hạn như ngói lợp mái hoặc bãi cỏ.
Công nghệ mới không chỉ là về mặt thẩm mỹ mà còn là về lợi nhuận: các doanh nghiệp có thể biến hệ thống tấm pin mặt trời của mình thành biểu ngữ quảng cáo. Các lớp phủ có thể được tùy chỉnh để hiển thị, ví dụ, logo công ty hoặc sản phẩm mới trên thị trường. Hơn nữa, lớp phủ năng lượng mặt trời cho bạn tùy chọn theo dõi hiệu suất của các mô-đun. Nhược điểm là chi phí: đối với lớp phủ màng mỏng năng lượng mặt trời, bạn phải trả thêm 10% trên giá tấm pin mặt trời. Tuy nhiên, khi công nghệ lớp phủ năng lượng mặt trời phát triển hơn nữa, chúng ta có thể mong đợi giá sẽ giảm.
4. Vải năng lượng mặt trời cho phép áo phông của bạn sạc điện thoại
Hầu hết các cải tiến năng lượng mặt trời mới nhất đều đến từ Châu Á. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi các kỹ sư Nhật Bản chịu trách nhiệm phát triển vải năng lượng mặt trời. Bây giờ chúng ta đã tích hợp pin mặt trời vào các tòa nhà, tại sao không làm tương tự với vải? Vải năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm quần áo, lều, rèm cửa: giống như các tấm pin, nó thu được bức xạ mặt trời và tạo ra điện từ đó.
Khả năng sử dụng vải năng lượng mặt trời là vô tận. Các sợi năng lượng mặt trời được dệt vào vải, vì vậy bạn có thể dễ dàng gấp và quấn chúng quanh bất cứ thứ gì. Hãy tưởng tượng bạn có một chiếc ốp điện thoại thông minh làm bằng vải năng lượng mặt trời. Sau đó, chỉ cần nằm trên bàn dưới ánh nắng mặt trời và điện thoại thông minh của bạn sẽ được sạc. Về mặt lý thuyết, bạn có thể chỉ cần quấn mái nhà của mình bằng vải năng lượng mặt trời. Loại vải này sẽ tạo ra năng lượng mặt trời giống như các tấm pin, nhưng bạn sẽ không phải trả tiền lắp đặt. Tất nhiên, công suất đầu ra của một tấm pin mặt trời tiêu chuẩn trên mái nhà vẫn cao hơn so với vải năng lượng mặt trời.
5. Rào cản tiếng ồn năng lượng mặt trời biến tiếng gầm rú của đường cao tốc thành năng lượng xanh
Rào chắn tiếng ồn chạy bằng năng lượng mặt trời (PVNB) đã được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và cũng đang bắt đầu xuất hiện ở Hoa Kỳ. Ý tưởng rất đơn giản: xây dựng các rào chắn tiếng ồn để bảo vệ người dân ở thị trấn và làng mạc khỏi tiếng ồn của giao thông đường bộ. Chúng cung cấp một diện tích bề mặt lớn và để tận dụng lợi thế này, các kỹ sư đã nghĩ ra ý tưởng thêm một thành phần năng lượng mặt trời vào chúng. PVNB đầu tiên xuất hiện ở Thụy Sĩ vào năm 1989 và hiện nay, đường cao tốc có số lượng PVNB cao nhất là ở Đức, nơi có kỷ lục 18 rào chắn được lắp đặt vào năm 2017. Tại Hoa Kỳ, việc xây dựng các rào chắn như vậy chỉ mới bắt đầu cách đây vài năm, nhưng giờ đây chúng tôi mong đợi sẽ thấy chúng ở mọi tiểu bang.
Hiệu quả về mặt chi phí của các rào chắn tiếng ồn quang điện hiện đang bị nghi ngờ, phụ thuộc phần lớn vào loại thành phần năng lượng mặt trời được thêm vào, giá điện trong khu vực và các ưu đãi của chính phủ đối với năng lượng tái tạo. Hiệu quả của các mô-đun quang điện đang tăng lên trong khi giá đang giảm. Đây là lý do khiến các rào chắn tiếng ồn giao thông chạy bằng năng lượng mặt trời ngày càng hấp dẫn.