Theo các nhà khoa học ước tính, công suất năng lượng mà mặt trời chiến xuống trái đất là vào khoảng 174 triệu tỷ (174×1015) watt, nhưng trái đất chỉ hấp thụ được một nửa. Nguồn dự trữ năng lượng mặt trời (có thể chuyển thành năng lượng hữu dụng) được ước tính tương đương với công suất khoảng 86 triệu tỷ watt. Đấy là một con số khổng lồ nếu so với công suất của nhà máy nhiệt điện Phả Lại chỉ khoảng 1 tỷ watt.
Tổng tiêu thụ năng lượng của con người trên thế giới hiện tại (tính tổng cộng tất cả các loại năng lượng như dầu hỏa, than đá, thủy điện, v.v…) khoảng 15 nghìn tỷ watt, tức là chỉ bằng khoảng 1/5000 công suất dự trữ của năng lượng mặt trời cho trái đất. Trong số 15 nghìn tỷ watt công suất năng lượng mà con người đang dùng, thì có đến 37% là từ dầu hỏa, 25% là than đá, và 23% là khí đốt (tổng cộng ba thứ này đã đến 85%), là những nguồn năng lượng cạn kiệt nhanh chóng và không phục hồi lại được, theo thông tin trên Wikipedia.
- Ảnh bên : Máy bay sử dụng năng lượng mặt trời
Với tốc độ khai thác hiện tại, thì các nguồn năng lượng hóa thạch sẽ gần như hết đi trong thế kỷ 21. Tương lai năng lượng của thế giới không thể nằm ở những nguồn này, mà phải nằm ở những nguồn năng lượng tái tạo (renewable energy), ví dụ như năng lượng gió và thủy năng. Nhưng tổng cộng dự trữ của tất cả các nguồn khác này (trong đó chủ yếu là gió) chỉ bằng khoảng 1 phần trăm nguồn dự trữ năng lượng mặt trời. Bởi vậy có thể nói tương lai năng lượng của thế giới chính là năng lượng mặt trời.
Câu kết luận phía trên không có gì là bí mật. Chỉ có điều, cho đến cuối thế kỷ 20, trình độ công nghệ của thế giới vẫn chưa đủ để chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hữu dụng với hiệu quả kinh tế cao, nếu không kể cách chuyển hóa gián tiếp thông qua nông nghiệp, ví dụ như trồng các loại cây như cây mía hay củ cải đường để ép ra lấy năng lượng ở dạng cồn. Tình hình đã hoàn toàn thay đổi, và vào năm 2011 năng lượng mặt trời đã trở thành loại năng lượng có tính cạnh tranh rất cao về kinh tế với các loại hình năng lượng khác.
Cơ sở vật lý để khai thác năng lượng mặt trời một cách công nghiệp là hiệu ứng ánh sáng chuyển thành điện (photovoltaic effect). Hiệu ứng này được nhà bác học Alexandre-Edmond Becquerel phát hiện từ năm 1839, cách đây gần 2 thế kỷ. Nhưng công nghệ điện mặt trời phát triển chậm, vì nó đòi hỏi sự phát triển của công nghệ vật liệu bán dẫn. Tấm điện mặt trời đầu tiên được lắp đặt để phục vụ Ngọn hải đăng Ogami (Ogami Lighthouse – ảnh bên) ở đảo Ogami của Nhật Bản vào năm 1966, với công suất chỉ có 225 watt (bằng lượng tiêu thụ điện của vài cái bóng đèn). Từ đó đến nay, công nghệ điện mặt trời đã trải qua nhiều bước tiến bộ vượt bực. Nếu như vào quãng năm 1970, để có 1 watt công suất điện mặt trời cần chi phí 50 USD, thì đến năm 2010 giá thành đã giảm xuống dưới 2 USD cho 1W, và trong năm 2011 sẽ chỉ còn khoảng 1,20 USD cho 1 W, và còn có khả năng giảm tiếp trong những năm tới.
Ở mức giá 1,20 USD cho 1 W, điện mặt trời đã đạt được đến mức mà các chuyên gia gọi là «grid parity», tức là hiệu quả về mặt kinh tế không kém gì là đầu tư vào thủy điện, nhiệt điện. Trong tương lai gần, khi giá thành giảm đi thêm và hiệu quả chuyển ánh sáng thành điện tăng lên (hiện tại mới chỉ chuyển được khoảng 1/4 năng lượng ánh sáng thành điện), thì hiệu quả kinh tế của điện mặt trời sẽ còn vượt lên trên các loại năng lượng khác. Không những thế, điện mặt trời còn có những điểm ưu việt hơn hẳn các loại nhà máy điện khác: sạch, an toàn, không làm ô nhiễm môi trường như nhà máy nhiệt điện, không có nguy cơ gây thảm họa như là vỡ đập thủy điện hay nổ nhà máy điện nguyên tử; có thể được lắp đặt mọi nơi, mọi kích thước, từ một cái mái nhà nhỏ cũng có thể phủ các tấm điện mặt trời để cung cấp điện cho nhà, cho đến khu trạm điện mặt trời lớn với công suất hàng chục triệu watt trở lên, đủ cung cấp điện cho cả một thành phố.
Từ những năm trước, khi mà giá thành của việc đầu tư điện mặt trời còn cao, chưa có hiệu quả kinh tế rõ rệt, nhiều nước tiên tiến trên thế giới như Pháp, Đức, Mỹ, Tây Ban Nha, v.v… đã khuyến khích đầu tư vào điện mặt trời bằng các trợ cấp của chính phủ. Chẳng hạn như nhà nước cam kết mua lại điện của những nhà dân lắp đặt hệ thống điện mặt trời với giá cao gấp mấy lần giá bán điện trong vòng nhiều năm, để người dân có thể thu hồi được vốn đầu tư vào điện mặt trời với tốc độc tương đương so với các đầu tư khác. Nhà nước bù lỗ để đổi lấy môi trường sạch sẽ, và khuyến khích đầu tư phát triển công nghệ điện mặt trời. Trong năm qua và những năm tới, các nước đang và sẽ cắt giảm dần trợ cấp chính phủ cho những người đầu tư vào điện mặt trời, nhưng bù lại giá thành đã rẻ đến mức không cần trợ cấp của chính phủ vẫn có lãi về kinh tế.
- Ảnh bên : Nhà máy điện mặt trời ở Finsterwalde, Đức, hiện có công suất lớn nhất thế giới, 80.7 MW
Hiện tại, nước Đức đang đi đầu thế giới về công suất điện mặt trời. Riêng năm 2009, nước Đức đã lắp khoảng 3,7 tỷ watt công suất điện mặt trời, chiếm đến một nửa toàn bộ thị trường thế giới, và năm 2010 đã lắp thêm khoảng 7 tỷ watt điện mặt trời nữa (tức là bằng 7 lần nhà máy nhiệt điện Phả Lại). Các nước lớn khác như Mỹ, Nhật Bản, Pháp, Ý cũng có thị trường lắp lặt điện mặt trời trên 1 tỷ watt công suất mới một năm. Một trong những nước mạnh nhất trên thế giới hiện tại về sản suất các tấm điện mặt trời chính là Trung Quốc, với nhiều hãng lớn, xuất khẩu lắp đặt ra toàn thế giới, với tổng doanh thu hàng năm lên đến hàng chục tỷ đô la. Một ví dụ tiêu biểu là hãng LDK Solar, đóng đô ở thành phố Sinyu (Trung Quốc), với hơn 13 nghìn nhân viên, hiện được coi là hãng hiệu quả cao và có giá thành các tấm điện mặt trời vào loại rẻ nhất, với doanh thu dự kiến năm 2011 vào khoảng 3,6 tỷ USD, phần lớn trong số đó là xuất khẩu.
Ngay ở những nước có ít nắng như là Phần Lan, chính phủ cũng đang khyến khích nhân dân lắp đặt điện mặt trời trên mái nhà. Đối với những nước nắng nóng nhiều như Việt Nam, thì điện mặt trời lại càng trở nên hấp dẫn. Cùng một bảng điện mặt trời, đặt ở Việt Nam có thể cho một lượng điện trong năm nhiều gấp đến 5-7 lần so với nếu đặt ở Phần Lan. Hơn thế nữa, các bảng điện mặt trời đặt trên mái nhà còn có tác dụng làm cho nhà đỡ bị hun nóng, đỡ tốn điện cho quạt gió hay điều hòa nhiệt độ. Những vùng hoang vu, sỏi đá, khô cằn, không tốt cho nông lâm nghiệp hay khu công nghiệp, cũng có thể biến thành các nhà máy điện mặt trời với hiệu quả kinh tế cao. Điện mặt trời có thể trở thành cơ hội cho Việt Nam giải quyết vấn đề năng lượng trong những năm tới nếu chúng ta có chương trình phát triển năng lượng hợp lý…
Nguyễn Tiến Dũng
>>
