Ưu nhược điểm của năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành nhiệt năng hoặc điện năng. Đây là nguồn năng lượng tái tạo sạch nhất và dồi dào nhất hiện có. Công nghệ năng lượng mặt trời có thể khai thác nguồn năng lượng này cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm: sản xuất điện, chiếu sáng, đun nước nóng cho nhu cầu sinh hoạt, thương mại hoặc công nghiệp.

Năng lượng mặt trời được khai thác từ mặt trời dưới dạng bức xạ điện từ (ánh sáng, nhiệt, và tia cực tím). Bằng cách lắp đặt các tấm pin hoặc bộ thu năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng này có thể được sử dụng để thu nhiệt (quang nhiệt) hoặc tạo ra điện (quang điện).

2.1 Nguồn năng lượng tái tạo mang tính bền vững

Ưu điểm nổi bật của năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo sạch, được khai thác từ ánh sáng tự nhiên. Ngay cả trong những ngày mưa hoặc thời tiết âm u, ánh sáng mặt trời vẫn có thể được hấp thụ một phần và sẽ trở lại mạnh mẽ khi thời tiết tốt hơn. Đặc biệt ở Việt Nam, các khu vực miền Trung và miền Nam thường có thời tiết nắng nóng quanh năm, với lượng mưa ít hơn so với các vùng miền khác, rất thuận lợi cho việc lắp đặt và sử dụng năng lượng mặt trời.

Hơn nữa, với sự phát triển của công nghệ hiện đại, các tấm pin mặt trời ngày nay đã được cải tiến để hoạt động hiệu quả ngay cả ở những vùng có khí hậu lạnh hoặc ánh sáng mặt trời hạn chế. Nhờ vậy, năng lượng mặt trời có thể được khai thác rộng rãi trên khắp cả nước, trở thành giải pháp năng lượng bền vững và thân thiện với môi trường.

2.2 Tiết kiệm chi phí tiền điện

Vì hệ thống điện sẽ sử dụng một phần năng lượng do hệ thống năng lượng mặt trời tạo ra, hóa đơn tiền điện sẽ giảm. Mức tiết kiệm phụ thuộc vào kích thước hệ thống và mức tiêu thụ điện hoặc nhiệt của bạn. Chẳng hạn, nếu một doanh nghiệp sử dụng hệ thống pin mặt trời quy mô lớn, sự thay đổi này có thể mang lại lợi ích đáng kể vì hệ thống lớn có thể đáp ứng một phần lớn nhu cầu năng lượng của bạn.

Ngoài ra, theo Nghị định số 135/2024/NĐ-CP ngày 22/10/2024 về cơ chế, chính sách khuyến khích phát triển điện mặt trời mái nhà tự sản xuất, tự tiêu thụ, các cá nhân và tổ chức có thể bán nguồn điện mặt trời dư thừa cho Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN).

2.3 Chi phí bảo trì điện mặt trời tương đối thấp

Không giống như các nguồn năng lượng truyền thống yêu cầu bảo trì và sửa chữa thường xuyên, các tấm pin mặt trời có chi phí bảo trì cực kỳ thấp. Điều này cho phép bạn tận hưởng lợi ích từ nguồn năng lượng sạch, tái tạo mà không phải chịu gánh nặng tài chính từ việc bảo trì liên tục.

Với thiết kế không có bộ phận chuyển động hoặc cơ chế phức tạp, chúng được chế tạo để chịu được các điều kiện thời tiết khác nhau và vẫn hoạt động hiệu quả trong nhiều năm. Bộ biến tần (inverter) thường là bộ phận duy nhất cần thay sau 5-10 năm vì nó làm việc liên tục để chuyển hóa năng lượng mặt trời thành điện và nhiệt. Dây cáp điện cũng cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

2.4 Ứng dụng đa dạng của năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là một công nghệ năng lượng linh hoạt, có thể được triển khai dưới nhiều hình thức khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng. Hệ thống năng lượng mặt trời có thể được lắp đặt dưới dạng phát điện phân tán (gần điểm sử dụng) hoặc xây dựng thành các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.

Một điểm đáng chú ý là cả hai hình thức này đều có khả năng lưu trữ năng lượng đã sản xuất thông qua các công nghệ lưu trữ tiên tiến. Điều này cho phép năng lượng mặt trời tiếp tục cung cấp điện ngay cả khi Mặt Trời đã lặn. Tại Việt Nam, với tiềm năng ánh nắng dồi dào, việc áp dụng các công nghệ năng lượng mặt trời không chỉ đáp ứng nhu cầu sinh hoạt mà còn hỗ trợ phát triển các lĩnh vực thương mại và công nghiệp.

Ngoài việc sản xuất điện, năng lượng mặt trời còn được ứng dụng để:

• Cung cấp nguồn năng lượng bền vững cho các khu vực vùng sâu, vùng xa, nơi không có lưới điện.
• Khử muối nước ở những khu vực thiếu nước sạch.
• Hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu trong không gian, như cung cấp năng lượng cho vệ tinh.

3.1 Chi phí đầu tư ban đầu cao

Mặc dù ưu điểm của năng lượng mặt trời là các chi phí liên quan đến bảo trì sửa chữa thấp, nhưng chi phí đầu tư ban đầu khá cao. Khoản chi này bao gồm việc mua tấm pin mặt trời, bộ biến tần (inverter), pin lưu trữ, hệ thống dây cáp điện và chi phí lắp đặt ban đầu. Đặc biệt, các hệ thống hiệu suất cao như tấm pin mặt trời hai mặt (bifacial) hoặc pin đơn tinh thể (monocrystalline) có giá thành cao hơn so với các loại thông thường. Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của công nghệ, giá thành các thiết bị năng lượng mặt trời dự kiến sẽ giảm trong tương lai, giúp người tiêu dùng dễ dàng tiếp cận hơn.

3.2 Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

Nhược điểm của hệ thống năng lượng mặt trời là sự phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết. Hiệu suất của tấm pin giảm khi thời tiết nhiều mây, mưa hoặc trong những ngày ánh nắng yếu. Ở Việt Nam, miền Bắc vào mùa đông thường có nhiều ngày ít nắng, điều này có thể ảnh hưởng đến lượng điện năng thu được. Hơn nữa, năng lượng mặt trời không thể được thu thập vào ban đêm, điều này đòi hỏi các hệ thống lưu trữ năng lượng hoặc sự kết hợp với nguồn năng lượng khác để đảm bảo cung cấp điện liên tục.

3.3. Yêu cầu về không gian lắp đặt

Càng muốn sản xuất nhiều điện, bạn càng cần lắp đặt nhiều tấm pin mặt trời để thu thập tối đa ánh sáng mặt trời. Các tấm pin năng lượng mặt trời cần một diện tích khá lớn, và không phải mái nhà nào cũng đủ rộng để lắp đặt số lượng tấm pin mong muốn. Một số mái nhà còn có các chướng ngại vật như cửa sổ, làm giảm diện tích lắp đặt và ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.

3.4 Tác động tiêu cực đến môi trường

Dấu chân carbon (carbon footprint) của năng lượng mặt trời là rất nhỏ. Tuy nhiên, nguồn năng lượng tái tạo này vẫn có một số khía cạnh, chủ yếu liên quan đến việc sử dụng đất và phát sinh chất thải, có thể gây hại cho môi trường. Trước hết, các nhà máy điện mặt trời cần không gian lớn để hoạt động. Chẳng hạn, một nhà máy điện mặt trời cung cấp điện cho 1.000 hộ gia đình sẽ cần đến khoảng 13 ha đất.

Một yếu tố khác cần xem xét là quản lý và xử lý các vật liệu nguy hại, chẳng hạn như kim loại và kính, được sử dụng để chế tạo các thành phần của hạ tầng năng lượng mặt trời. Các vật liệu này không chỉ tiêu tốn nhiều năng lượng để sản xuất mà còn phát thải carbon trong quá trình sản xuất. Để tránh gây hại cho môi trường, các vật liệu này cần được quản lý và xử lý cẩn thận khi nhà máy điện mặt trời hết tuổi thọ. Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), đến năm 2050, các hệ thống năng lượng mặt trời có thể tạo ra tới 78 triệu tấn chất thải.

4.1 Năng lượng mặt trời quang điện

Loại năng lượng này được thu nhận thông qua hệ thống quang điện, một hệ thống sử dụng các mô-đun quang điện để sản xuất năng lượng điện bằng cách chuyển đổi trực tiếp bức xạ mặt trời thành điện năng. Các tấm pin mặt trời chứa các tế bào quang điện, khi nhận được ánh sáng trực tiếp, sẽ xảy ra hiện tượng ion hóa và giải phóng các electron. Các electron này tương tác với nhau, tạo ra dòng điện.

Các hình thức khai thác năng lượng mặt trời quang điện phổ biến như điện mặt trời quang điện, trang trại điện mặt trời, hệ thống quang năng thả nổi…

>>Xem thêm: Tìm hiểu về hệ thống quang năng thả nổi

4.3 Năng lượng mặt trời thụ động

Năng lượng mặt trời thụ động được khai thác trực tiếp thông qua các vật liệu và giải pháp xây dựng, mà không cần chuyển đổi thành các dạng năng lượng khác như các trường hợp đã đề cập trước đó. Công nghệ năng lượng mặt trời thụ động là một phần quan trọng của thiết kế sinh thái và kiến trúc sinh khí hậu, với mục đích chính là sưởi ấm không gian sống. Chiếu sáng tự nhiên, thông qua ánh sáng trực tiếp hoặc bằng các ống dẫn sáng (có gương bên trong), cũng có thể được coi là một ví dụ về ứng dụng năng lượng mặt trời thụ động.

4.4 Năng lượng mặt trời kết hợp

Trong trường hợp này, bất kỳ loại năng lượng mặt trời nào đã đề cập trước đó đều được kết hợp với các nguồn năng lượng khác, chủ yếu là năng lượng tái tạo, nhằm đạt được nguồn cung cấp năng lượng lớn hơn.

Ví dụ phổ biến nhất là sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Các hệ thống quang điện lai (hybrid) kết hợp tấm pin năng lượng mặt trời với tua-bin gió, tận dụng tối đa các nguồn tài nguyên từ ánh nắng và gió.

Theo Quy hoạch điện VIII, điện mặt trời - đặc biệt là điện mặt trời mái nhà tự sản, tự tiêu - được xác định là một trong những ưu tiên hàng đầu của ngành năng lượng Việt Nam. Chính phủ đã đề ra mục tiêu đến năm 2030, 50% tòa nhà công sở và 50% nhà dân sẽ sử dụng điện mặt trời mái nhà. Điều này không chỉ giúp giảm áp lực lên lưới điện quốc gia mà còn góp phần đạt mục tiêu phát thải ròng bằng “0” (Net Zero) vào năm 2050 như cam kết tại Hội nghị COP26.

Hơn nữa, sự phát triển của hệ thống điện mặt trời tự sản, tự tiêu còn mang lại lợi ích kinh tế khi giảm chi phí điện năng tiêu thụ, tận dụng không gian mái nhà và giảm phát thải khí nhà kính. Với định hướng này, ngành công nghiệp phụ trợ cho năng lượng mặt trời, như sản xuất thiết bị, dây cáp, và phụ kiện chuyên dụng, sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng.

Nắm bắt tiềm năng phát triển của điện mặt trời tại Việt Nam, HELUKABEL đã không ngừng nghiên cứu và cung cấp các sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp solar. Một số dòng sản phẩm nổi bật bao gồm:

• Dây cáp DC cho điện mặt trời: Được thiết kế để chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt, bức xạ UV và tuổi thọ cao, đảm bảo truyền tải điện hiệu quả và an toàn cho các hệ thống điện mặt trời.

• Đầu nối MC4 kết nối các tấm pin năng lượng mặt trời

• Các phụ kiện cáp, ốc siết cáp

Với chất lượng và công nghệ tiên tiến, các sản phẩm của HELUKABEL không chỉ đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế mà còn góp phần thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng tại Việt Nam. Đây là cơ hội để các nhà đầu tư và doanh nghiệp trong ngành điện mặt trời lựa chọn các giải pháp tối ưu, từ đó đồng hành cùng sự phát triển bền vững của ngành năng lượng tái tạo trong nước.

>>Xem thêm: Dây cáp DC cho hệ thống điện mặt trời của HELUKABEL