Năng Lượng Mặt Trời
Cuộc Cách Mạng Năng Lượng Của Thế Kỷ 21

• Ts. Mai Thanh Truyết

Kể từ năm 2003, giá dầu thô trên thế giới bắt đầu tăng dần từ khoảng 25 Mỹ kim/thùng đến 70 Mỹ kim/thùng vào tháng 6, 2006. Hiện tại giá dầu đang giao động khoảng 60 Mỹ kim (1/2007). Tình trạng hiện nay đã đánh dấu sự cáo chung của một thời đại vàng son trong việc xử dụng nguồn năng lượng dầu thô nầy. Các nhà làm khoa học trên thế giới từ nhiều năm nay đã bắt đầu nghiên cứu những nguồn tạo ra năng lượng khác trong đó việc khai thác năng lượng mặt trời và gió đang được phát triển rộng ở nhiều quốc gia trên thế giới. Bài viết nầy đặt trọng tâm vào nguồn năng lượng mặt trời.

Tương tự như nguồn năng lượng đến từ gió, công nghệ từ ánh sáng (solar technologies) xử dụng nguồn năng lượng mặt trời để biến cải thành nhiệt năng, điện năng, và ngay cả việc cung cấp năng lượng cho hệ thống làm lạnh nữa. Hàng năm, các tiểu bang ở miền Đông ở Hoa Kỳ đều có mở hội nghị Thượng đỉnh về Năng lượng Xanh (Green Power Summit) với mục đích giới thiệu các công nghệ mới về thiết bị áp dụng năng lượng mặt trời dùng cho đơn vị gia cư, hay các cơ sở nhỏ.

Đây cũng thể hiện một quan niệm khác biệt giữa Hoa Kỳ và Âu Châu trong việc ứng dụng năng lượng mặt trời. Kể từ thập niên 60, người Pháp đặc biệt chú trọng đến việc giải quyết sự thiếu hụt năng lượng cho các quốc gia đang phát triển. Họ đã thành công trong việc thiết kế và lắp đặt các hệ thống biến năng lượng mặt trời thành điện năng cung ứng cho những làng xã có độ 1000 đơn vị gia cư. Các quốc gia vùng Trung Mỹ đã thừa hưởng thành tựu nầy nhiều nhất vì dễ lấp ráp và chi phí tương đối rẻ.

Đối với các quốc gia có bờ biển dài, hay thuộc vùng nhiệt đới trong đó có Việt Nam, hệ thống thiết bị năng lượng nầy sẽ có tiềm năng lớn để giải quyết nhu cầu thiếu hụt năng lượng cho tương lai.

Các lợi điểm của việc xử dụng năng lượng mặt trời

Vào năm 2003, mức sản xuất hệ thống biến năng lượng mặt trời thành điện năng có tên là Photovoltaic (PV) trên toàn thế giới đạt đến mức 700 MW, tăng 34% so với năm 2002. Gần 30 năm trước đây, nhân loại đã nghĩ đến nguồn năng lượng nầy, nhưng mãi đến năm 1999, các hệ thống PV có trên 1 tỷ watt mới ra đời và công nghệ nầy đã thu lợi 5,2 tỷ Mỹ kim cho các công ty thiết kế trên thế giới.

Quốc gia có mức tăng trưởng nhanh nguồn năng lượng trên là Nhật Bản, 45%, và Aâu Châu, 40%. Những lợi điểm trước mắt của nguồn năng lượng mặt trời là:

• Về giá cả cạnh tranh: Trong vòng 20 năm qua, giá điện từ nguồn năng lượng nầy tiếp tục giảm. Hiện tại, giá xuống còn 0.20 Mỹ kim/KWh, và sẽ giảm còn 0.10 Mỹ kim/KWh vào năm 2010.
• Nguồn tiếp liệu bảo đảm và bền vững: Nếu tính cho Hoa Kỳ, chỉ cần 100 dặm vuông lắp đặt hệ thống PV có thể cung cấp điện cho toàn nước Mỹ. Thực sự các hệ thống nầy được thiết kế trên trần nhà hay hảng xưởng, rất tiện lợi.
• Về phương diện môi trường: Hệ thống không làm ô nhiễm không khí, không tạo ra hiệu ứng nhà kính, cũng như không bị ngắt điện như trường hợp của điện năng đến từ các nguồn năng lượng khác như than đá, dầu khí.
• Không tạo ra phế thải rắn và khí như các nguồn năng lượng do than đá, khí đốt, và năng lượng nguyên tử;
• Các hệ thống PV nầy có thể thiết lập ngay tại khu đông đúc gia cư, hay ngay trên nóc các chung cư hay cơ xưởng lớn;
• Mặc dù hiện nay giá thành của việc thiết lập một hệ thống PV cao hơn 10 so với một nhà máy nhiệt điện dùng than đá, 2 lần so với nhà máy nguyên tử, 4 lần so với nhà máy dùng khí tái lập (renewable gas), hệ thống PV, một khi đã được thiết lập thì chi phí điện năng xử dụng sẽ được giữ cố định trong vòng 20 năm sau đó vì hệ thống không cần đến nhu cầu nguyên liệu và các PV đã được bảo đãm vận hành suốt đời.

Tình trạng thế giới hiện tại

Đứng trước tình hình thế giới hiện tại sau biến cố 911, năng lượng mặt trời còn mang ý nghĩa lịch sử thời đại, đó là tình trạng khủng bố trên toàn thế giới hiện tại. Thiết nghĩ, những kẽ khủng bố sẽ không gây được tiếng vang lớn sau khi phá hoại thành công một hệ thống PV cố định trên mặt đất hay trên nóc các chung cư. Vì làm như thế, thiệt hại nhân sự sẽ không đáng kễ do đó không đánh động được tâm lý sợ hãi của người dân và chính quyền sở tại.

Trong vòng 5 năm trở lại đây, thị trường của công nghệ lấp đặt PV tăng khoảng 35% mỗi năm, trong đó, công nghệ sản xuất polysilicon, hóa chất chính trong việc thiết lập các mạch điện, đang dẫn đầu với dự kiến mức tiêu thụ 30.000 tấn cho năm 2008. Trung Quốc đặt mua của Hoa Kỳ 5 tỷ hóa chất nầy trong 10 năm tới, trong khi đang xây dựng hai nhà máy chế tạo polysilicon ở Zhangjiagang nằm dọc theo sông Hoàng Hà với số vốn 600 triệu Mỹ kim. Dự kiến sản xuất vào năm 2010 dưới sự tham vấn của Cty Dow Corning, Hoa Kỳ.

Tại Australia, một dự án xây dựng nhà máy điện xử dụng năng lượng mặt trời với phí tổn 375 triệu Mỹ kim, nằm trong khuôn khổ giảm bớt lượng khí thải, mặc dù Úc vẫn chưa chịu ký NĐT Kyoto. Nhà máy nầy có công suất 154 MW sẽ giúp giảm bớt 400.000 tấn khí thải mỗi năm và sẽ đi vào hoạt động vào năm 2008.

Sở dĩ có cuộc cách mạng năng lượng mặt trời trong năm 2006 là vì các quốc gia đã ký kết NĐT Kyoto cần phải tuân thủ các điều luật ghi trong văn bản, vì kể từ ngày 16 tháng 2 vừa qua, NĐT Kyoto đã trỡ thành luật định.

Paul D. Maycock, chủ tịch của PV Energy Systems, Hoa Kỳ tuyên bố rằng:” Đây là một lọai năng lượng sạch, yên lặng (không gây ra tiếng động), không độc hại, không xử dụng nguồn nguyên liệu có gốc hữu cơ, đáng tin cậy (reliable) và trong một tương lai gần (2010) sẽ là một nguồn năng lượng rẻ nhất cho các đơn vị gia cư và cơ sở thương mại”. Tại Nhật Bản, hiện tại giá điện năng do PV sản xuất rẻ hơn giá điện năng do các nguồn năng lượng khác, từ 11 đến 15 xu/kwh so với 21 xu/kwh. Tuy nhiên đối với Hoa Kỳ thì giá điện năng của PV tương đối còn cao vì Hoa Kỳ là một quốc gia có giá điện rẻ nhất thế giới từ 9 đến 15 xu/kwh tùy theo vùng.

Nếu tính về lâu dài trong vòng 20 năm thì việc lấp đặt một hệ thống PV vẫn còn có hiệu quả cao. Một thí dụ cụ thể cho một đơn vị gia cư hiện tại: Chi phí lấp đặt hệ thống PV là 17.243 Mỹ kim; số tiền nầy sẽ được chính phủ bồi hoàn lại (rebate) là 13.400 Mỹ kim. Và hàng tháng chủ nhà chỉ trả phí tổn năng lượng tiêu thụ là 6 Mỹ kim và 2,18 Mỹ kim cho chi phí thuê đồng hồ đo. Thêm một lợi điểm nữa là, năng lượng trên có thể được dự trử để dùng trong thời gian trời không đủ nắng hoặc chuyển tải điện năng dư thừa qua các đơn vị gia cư khác.

Năng lượng cho Việt Nam

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Hiện tại chính sách quốc gia của Việt Nam về nhu cầu năng lượng dựa vào việc thiết lập các đập thủy điện và một số nhà máy điện nguyên tử.

Việt Nam hiện đang dự định xây thêm 20 đập thủy điện mới cho đến năm 2010, bắt đầu là đập Yali II và Ninh Bình II với số vốn trên 500 triệu Mỹ kim. Đồng thời, Việt Nam qua Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam ngày 5/11/03 cũng đã công bố việc chọn lựa danh sách các địa điểm làm nơi đặt nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ở Phước Dinh (Ninh Phước, Ninh Thuận), Vĩnh Hải (Vinh Hải, Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Theo kế hoạch, các nhà máy trên sẽ hoạt động từ năm 2015 đến 2020 với công suất tổng cộng là 2.000 MW, và kinh phí xây dựng lên đến 3 tỷ Mỹ kim.

Hiện tại, dự án Dung Quốc, sau khi tiêu tốn trên 200 triệu Mỹ kim trong thực hiện ban đầu năm 2003, dự án bị đình chỉ sau đó. Nhưng vào tháng 11 năm 2005, Cty PetroVietNam lại bắt đầu thi công xây dựng nhà máy lọc dầu trị giá 2,5 tỷ Mỹ kim với mức sản xuất dự trù là 145 ngàn thùng mỗi ngày. Dự kiến nhà máy lọc dầu Dung Quốc sẽ di vào sản xuất năm 2009.

Thêm nữa, Việt Nam hiện vần dùng xăng dầu là nguyên liệu chính cho việc chuyển vận người và hàng hóa. Xăng có độ octane 83 vẫn còn được dùng vì giá tương đối rẻ, nhưng dư lượng chì (lead) và hợp chất hữu cơ như benzen còn quá cao. Tệ hại hơn nữa là lượng dầu diesel VN nhập cảng chứa đến 0,5% lượng sulfur. Đây là một yếu tố tạo ra ô nhiễm không khí và tạo ra mưa acid. Trong năm 2006, VN đã nhập cảng 3,6 triệu tấn xăng 83, và 6 tấn dầu diesel. Theo quy định của NĐT Kyoto về bảo vệ môi trường mà VN là một thành viên, lượng xăng xử dụng không được chứa chì và benzen, cũng như trong dầu diesel chỉ được phép chứa 0,0015% lượng sulfur mà thôi.


Kết luận

Đối với các nước đang phát triển ở Á châu như Trung Hoa, Thái Lan, Lào,Việt Nam, việc thiết lập các đập thủy điện mới để giải quyết nhu cầu điện năng cho quốc gia trong hiện tại là một việc làm thiếu một tầm nhìn nghiêm chỉnh cho tương lai. Họ không rút tiûa được kinh nghiệm của các quốc gia Tây phương đang trên đà phá vỡ các đập đã xây dựng ngõ hầu tái tạo hệ sinh thái của vùng, đồng thời cũng không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại môi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong kế hoạch thiết lập đập.

Đối với nguồn năng lượng do nguyên tử năng, mức an toàn trong vận hành việc giải quyết phế thải hạch nhân vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia do dự khi quyết định xây dựng thêm nhà máy. Thêm nữa năng lượng nầy thải hồi nhiều thán khí (CO2) ảnh hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và nhất là phế thải nguyên tử vẫn còn là một nan đề chưa giải quyết được của nhân loại.

Do đó, năng lượng mặt trời thiết nghĩ vẫn là một nguồn năng lượng tương đối tối ưu cho điều kiện Việt Nam đứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai. Theo tính toán của KS Nguyễn đình Nguyên (Boston) thì tại thành phố Sài Gòn, trung bình trong suốt 12 tháng và trên một diện tích 1 m2, ánh sáng mặt trời có thể mang lại 5 Kw giờ cho một ngày. Và nguồn năng lượng nầy sẽ là một khơi mào hứng thú góp phần vào: 1- Việc hạn chế hiệu ứng nhà kính, và sự hâm nóng toàn cầu theo tinh thần của Nghị định thư Kyoto 1997; 2- Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các quốc gia trên thế giới; 3- Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt.

Tin mới nhất từ Việt Nam cho biết, công ty Carl Bro Vietnam do Ben Rahbeck làm Giám đốc, một chi nhánh của công ty Đan Mạch đặt tại Sàigòn đã được Cơ quan Phát triển Quốc tế Đan Mạch (DANIDA) tài trợ 80 ngàn Mỹ kim để thiết lập dự án tiền khả thi và dự trù cung cấp thêm ngân khoản nếu thấy dự án có tín khả thi cao. Cuộc khảo cứu dự trù hoàn tất vào tháng 3, 2005. Và cho đến hôm nay (2006), dự án vẫn còn nằm trong phạm vi nghiên cứu và việc áp dụng vào thực tế vẫn còn dậmchân tại chỗ.

Ba vấn nạn chính hiện đang thách thức thế giới là: - Nhu cầu năng lượng để phát triển kinh tế và cân bằng mức gia tăng dân số; - Nhu cầu gia tăng phúc lợi của người dân; -Và nhu cần giải quyết ô nhiễm môi trường qua việc gia tăng phát triển.

Đối với các quốc gia có trình độ phát triển và kỹ thuật cao, ba nhu cầu trên đã được giải quyết và họ đang đi dần đến những công nghệ “sạch” trong phát triển cộng thêm viễn kiến lớn hướng về tương lai để thay thế một số nguồn năng lượng không còn thích hợp trong việc bão vệ môi trường.

Còn đối với các quốc gia đang phát triển trong đó có Việt Nam, hiện đang phải tập trung vào nhu cầu đầu tiên, nghĩa là cần phải gia tăng phát triển để vừa giải quyết việc gia tăng dân số vừa cố gắng thâu ngắn cách biệt giàu nghèo, do đó họ không có điều kiện hay không cố gắng nhiều để tạo điều kiện cho việc thực hiện hai nhu cầu sau. Vì lý do đó, triển vọng hội nhập vào cuộc chơi toàn cầu hóa của thế giới vẫn còn xa vời. Và vô hình chung, chính họ đã hướng dẫn đất nước vào con đường bế tắc do việc phát triển không đồng bộ, vô tổ chức, thiếu kế hoạch đúng đắn và dài hạn gây ra, trong đó việc xem thường công cuộc bảo vệ môi trường là một trong những nguyên nhân chính yếu.

Mai Thanh Truyết
West Covina, 1/ 2007