Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta biến sa mạc Sahara trở thành một 'quả pin' năng lượng Mặt Trời?

Đi tìm nguồn năng lượng xanh

Những năm gần đây, khi hậu quả của biến đổi khí hậu đang ngày càng trở nên rõ ràng thì chúng ta cũng theo đó mà ngày càng quan tâm đến các nguồn năng lượng xanh. Một nguồn năng lượng không sử dụng nhiên liệu hóa thạch và có lượng khí thải carbon không đáng kể là điều cần thiết cho sự tồn tại lâu dài của chúng ta.

Năng lượng hạt nhân có thể là một trong những cách giải quyết hiệu quả, vì nó không phát thải carbon. Tuy nhiên không phải tất cả các quốc gia trên thế giới đều có thể tự sản xuất hoặc mua được các nhà máy điện hạt nhân, vì chúng đòi hỏi rất nhiều nguồn lực và có nguy cơ xảy ra tai nạn hạt nhân cao.

Vậy còn tua-bin gió thì sao? Đây là nguồn nhiên liệu sạch và bền vững, nhưng các tua-bin lại gây ra tiếng ồn lớn và có thể gây rủi ro cho đời sống của người dân địa phương. Ngoài ra, gió không phải lúc nào nó cũng thổi, bởi vậy nguồn năng lượng này cũng không ổn định về sản lượng.

Các nhà máy năng lượng Mặt Trời cũng gặp vấn đề tương tự. Mặt Trời không phải lúc nào cũng tỏa sáng rực rỡ trên bầu trời và có những vùng mà ánh sáng Mặt Trời yếu hoặc bầu trời hầu như nhiều mây. Tuy nhiên ở sa mạc mọi thứ lại khác.

Sa mạc có nguồn cung cấp ánh sáng Mặt Trời dồi dào, là nơi lý tưởng để xây dựng nhà máy điện Mặt Trời. Vậy tại sao chúng ta không bao phủ một phần sa mạc Sahara bằng các tấm pin Mặt Trời ?

Chìa khóa nằm ở Sahara

Theo nhà vật lý người Đức Gehrard Knies, chỉ trong sáu giờ, các sa mạc trên khắp thế giới nhận được nhiều năng lượng Mặt Trời (173.000 terawatt, nhiều hơn mức con người tiêu thụ năng lương trong một năm).

Sa mạc Sahara ở châu Phi có diện tích 9,2 triệu km vuông, nếu 1,2% diện tích sa mạc Sahara —khoảng 110.000 km vuông—được bao phủ bởi các tấm pin Mặt Trời, thì nó sẽ đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của toàn thế giới.

Thêm vào đó, sa mạc có lượng mưa cực kỳ thấp, ít hoặc hầu như không có mây che phủ, động vật hoang dã hạn chế và dân số con người không đáng kể. Những thuộc tính này làm cho sa mạc thực tế trở nên vô dụng đối với bất kỳ lợi ích nào của con người. Nhưng ở thời điểm hiện tại, nó có thể là kho báu của thế giới và trở thành lựa chọn tốt nhất của chúng ta trong việc sản xuất năng lượng Mặt Trời sạch và bền vững. Vậy ai sẽ làm việc này?

Trong nhiều năm, các dự án năng lượng Mặt Trời ở Sahara đã được nhắc đến, nhưng tiềm năng năng lượng Mặt Trời của Sahara vẫn chưa được thực hiện, chỉ có dự án Noor ở Ma-rốc hiện đang hoạt động trong khu vực.

Có một số lý do giải thích cho điều này, bao gồm cả sự bất ổn chính trị ở khu vực MENA khiến các nhà đầu tư tiềm năng không dám mạo hiểm. Hơn nữa, chi phí truyền tải, chi phí tấm pin Mặt Trời và bảo trì nhà máy đã khiến các nhà đầu tư nản lòng trong quá khứ.

Sahara từ lâu đã được coi là một cục pin năng lượng tiềm năng cho châu Âu. Vào năm 2013, dự án Desertec trị giá 400 tỷ euro đã sụp đổ do các vấn đề liên quan đến tính khả thi, vận chuyển và chi phí.

Trong những năm gần đây, TuNur, một công ty nhỏ có trụ sở tại Vương quốc Anh, đã đệ đơn lên Chính phủ Tunisia để bắt đầu xây dựng dự án điện Mặt Trời tập trung (CSP) 4,5GW ở sa mạc Sahara. Nếu thành công, năng lượng được tạo ra sẽ được vận chuyển qua cáp ngầm đến Ý, Malta và Pháp, cung cấp cho châu Âu một nguồn năng lượng thay thế mới, không có carbon.

Daniel Rich, giám đốc điều hành của TuNur giải thích: "Dự án TuNur là một dự án xuất khẩu năng lượng Mặt Trời được tích hợp đầy đủ, vì vậy nó kết hợp việc tạo ra năng lượng Mặt Trời ở Tunisia với các liên kết truyền dẫn chuyên dụng đến mạng lưới điện châu Âu".

Dự án sẽ được đặt gần Réjim Maâtoug ở Tỉnh Kébili, phía tây nam Tunisia, nơi TuNur đã đồng ý thuê đất từ một bộ lạc địa phương. Vào mùa hè, nhiệt độ ở đây lên tới 34 độ C với 12 giờ nắng mỗi ngày.

Khi được xây dựng hoàn chỉnh, dự án sẽ có diện tích lớn gấp ba lần Manhattan. Hàng trăm nghìn tấm gương parabol sẽ được bố trí để hướng ánh nắng chói chang của sa mạc Sahara xuống các tòa tháp CSP cao tới 200m.

Nhiệt sẽ được lưu trữ trong muối nóng chảy chạy qua các tháp này, làm nóng hơi nước để quay tua-bin, đồng thời muối có thể giữ nhiệt trong nhiều giờ nên điện có thể được liên tục tạo ra rất lâu sau khi Mặt Trời ngừng chiếu sáng.

Nếu được triển khai, hệ thống năng lượng Mặt Trời ở Sahara có thể cung cấp điện cho hai triệu hộ gia đình ở châu Âu. Nếu ứng dụng TuNur thành công và dự án thành hiện thực, nó có thể đánh dấu một bước quan trọng đối với năng lượng mặt trời Saharan, công nghệ CSP và có thể cung cấp điện cho hai triệu hộ gia đình ở châu Âu.

Nếu con người tham lam hơn và muốn biến nhiều diện tích sa mạc hơn thành nơi sản xuất điện Mặt Trời thì điều gì sẽ xảy ra?

Các tấm quang điện (PV) quy mô lớn bao phủ sa mạc Sahara có thể là giải pháp cho các yêu cầu về điện của chúng ta, nhưng nó cũng có thể gây ra nhiều rắc rối hơn cho môi trường. Việc sản xuất các tấm pin Mặt Trời thực chất không hề thân thiện với môi trường vào lúc này. Quy trình sản xuất hiện tại sử dụng rất nhiều chất bán dẫn gây ô nhiễm.

Một nghiên cứu mô phỏng trang trại năng lượng Mặt Trời EC-Earth cho thấy điều này sẽ tác động của suất phản chiếu (khái niệm liên quan đến hiện tượng phản xạ khuếch tán hoặc công suất phản xạ của bề mặt) đối với hệ sinh thái địa phương.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nếu các tấm pin Mặt Trời chiếm hơn 20% tổng diện tích của Sahara, nó có thể gây ra một vòng luẩn quẩn của sự gia tăng nhiệt độ.

Các tấm pin Mặt Trời không chuyển đổi hoàn toàn ánh sáng Mặt Trời thành điện năng. Thay vào đó, một phần năng lượng Mặt Trời sẽ chuyển thành nhiệt, có thể làm thay đổi nhiệt độ cục bộ.

Các tấm pin Mặt Trời nóng kích hoạt nhiệt độ không khí bề mặt cao và dòng đối lưu, và có thể gây ra mưa. Do đó, lượng mưa tăng lên sẽ thúc đẩy sự phát triển của thảm thực vật, điều này tiếp tục làm giảm suất phản chiếu, vì thực vật hấp thụ ánh sáng Mặt Trời tốt hơn cát.

Tuy nhiên việc phân phối lại lượng mưa ở sa mạc Sahara và các khu vực lân cận sẽ làm giảm lượng mưa ở khu vực Amazon từ 10-30%. Đây gần bằng lượng mưa tăng thêm mà Sahara sẽ nhận được do suất phản chiếu thấp hơn do các tấm pin mặt trời PV gây ra. Việc giảm độ ẩm và lượng mưa sẽ dẫn đến tình trạng giống như hạn hán ở Amazon.

Chưa dừng lại ở đó, các trang trại năng lượng Mặt Trời trên sa mạc sẽ thúc đẩy sự phát triển của các cơn bão nhiệt đới tại Bắc Mỹ và các bờ biển Đông Á.

Nguồn: Scienceabc; Forbes; Power-technology