Tìm hiểu công nghệ năng lượng mặt trời tập trung

Tìm hiểu công nghệ năng lượng mặt trời tập trung

Một trong những ưu điểm của CSP là nguyên vật liệu để sản xuất vật tư thiết bị cho một hệ thống CSP tương đối phổ biến, giá thành rẻ, dẫn đến chi phí đầu tư cho một hệ thống khá cạnh tranh, trên cơ sở đó tạo nhiều việc làm và thúc đẩy kinh tế phát triển.

Tìm hiểu công nghệ năng lượng mặt trời tập trung

Tìm hiểu công nghệ năng lượng mặt trời tập trung

Ngành công nghiệp năng lượng mặt trời trên thế giới đang phát triển với tốc độ nhanh chóng, trong đó công nghệ năng lượng mặt trời tập trung đang được các quốc gia quan tâm đầu tư, với tổng công suất lên đến trên 2 tỷ GW.

Công nghệ năng lượng mặt trời tập trung (CSP) sử dụng gương, kính để phản chiếu ánh nắng mặt trời, đun sôi nước để thu hơi nước có áp lực cao, sau đó dẫn đến turbin để phát điện. Thông thường một nhà máy CSP có công suất cao hơn công suất của một nhà máy phát điện sử dụng công nghệ quang năng (PV-photovoltaic), có thể cung cấp đủ nguồn điện cho nhu cầu sử dụng trên quy mô lớn.

Theo lịch sử, người đầu tiên sử dụng CSP là nhà khoa học Hy Lạp vĩ đại Acsimet. Ông đã phản chiếu tia nắng mặt trời trên các tấm gương đồng được đánh bóng, để chiếu và đốt cháy các chiến thuyền của đế quốc La Mã tại trận chiến Syracuse năm 212 trước Công nguyên.

Có 2 loại công nghệ CSP chính, đó là gương cầu hoặc gương phẳng hội tụ tia nắng mặt trời để làm bốc hơi nước trong một bình đặt song song với gương, loại thứ hai sẽ hội tụ ánh nắng mặt trời vào một điểm duy nhất. Cả 2 loại này đều sử dụng hơi nước thu được để làm quay turbin và phát điện.

Công nghệ năng lượng mặt trời tập trung đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới
Người ta cũng thường kết hợp vào hệ thống CSP một bộ phận lưu trữ nhiệt năng thu được trong thời gian mặt trời chiếu sáng. Năng lượng thu được từ hệ thống CSP sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng và nhiệt năng có thể được tồn trữ dưới nhiều dạng khác nhau (nước ở nhiệt độ cao, muối làm cho tan chảy, dầu…). Khi mặt trời không chiếu sáng do mây mù, người ta sẽ lấy lượng năng lượng đã tích trữ để khai thác phát điện. Hiện nay, hều hết các hệ thống CSP trên thế giới đều được tích hợp thiết bị tích trữ năng lượng bằng muối tan chảy, nhằm hỗ trợ cho hệ thống CSP trong việc nâng cao hiệu quả khai thác của hệ thống.

Một trong những ưu điểm của CSP là nguyên vật liệu để sản xuất vật tư thiết bị cho một hệ thống CSP tương đối phổ biến, giá thành rẻ, dẫn đến chi phí đầu tư cho một hệ thống khá cạnh tranh, trên cơ sở đó tạo nhiều việc làm và thúc đẩy kinh tế phát triển.

Bên cạnh đó, hầu hết thiết bị cho CSP đều tương đồng với thiết bị của các công nghệ phát điện hiện hành. Điểm khác biệt duy nhất là CSP sử dụng hệ thống tập trung năng lượng mặt trời thay cho hệ thống đốt nhiên liệu để phát điện. Thực tế này cho phép tích hợp một cách tương đối dễ dàng các hệ thống CSP vào các lưới điện. Do đó, nếu CSP được triển khai trên quy mô lớn thì sẽ làm giảm suất đầu tư, nâng cao hiệu quả sản xuất điện năng của hệ thống.

Hoa Kỳ là quốc gia có nền công nghiệp CSP phát triển mạnh mẽ. Vào thập niên 80, Ủy ban năng lượng Hoa Kỳ đã đầu tư nghiên cứu một số dự án quy mô lớn đầu tiên về CSP. Theo đó tại Barstow, tiểu bang California đã xây dựng dự án CSP lớn nhất thế giới với thiết bị tồn trữ năng lượng sử dụng muối tan chảy và đi vào hoạt động vào năm 1996.

Hiện nay các hệ thống CSP đang được triển khai tại 27 tiểu bang của nước Mỹ. Sản lượng điện thương phẩm của toàn bộ hệ thống CSP hiện có và đang được xây dựng tại Hoa Kỳ ước tính vào khoảng 15 tỷ GW. Nếu sản lượng này được bổ sung cho sản lượng của các nhà máy nhiệt điện chạy than hiện có của Hoa Kỳ, sẽ đáp ứng được nhu cầu cho khoảng từ 3 – 6 triệu hộ gia đình sử dụng điện. Việc tích hợp sản lượng của các hệ thống CSP với các nhà máy nhiệt điện chạy than sẽ giúp gia tăng hiệu quả hoạt động của cả 2 loại công nghệ sản xuất điện này.

Tuy nhiên, suất đầu tư của CSP còn tương đối cao, tương đương với suất đầu tư cho điện mặt trời hoặc điện gió (1W = 4 USD) nhưng với các ưu điểm của công nghệ này, CSP vẫn đang chứng tỏ là một ứng viên hết sức tiềm năng cho việc khai thác và sử dụng năng lượng mới, năng lượng tái tạo trong thế kỷ 21.

Cụ thể, 1 USD đầu tư cho CSP sẽ đóng góp 1,40 USD cho GDP của tiểu bang California. Trong khi đó, cùng 1 USD đầu tư cho nhiệt điện chạy nhiên liệu hóa thạch chỉ mang về cho GDP của tiểu bang California từ 0,9 – 1 USD. Ngoài ra, các dự án CSP tạo ra nhiều việc làm hơn so với các dự án nhiệt điện chạy nhiên liệu hóa thạch, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và giảm phát thải khí CO2.