Ta có thể biến sa mạc Sahara thành nhà máy năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới không?
Từ khi biết đến sự tồn tại của pin Mặt Trời, ta vẫn mong ước chinh phục một trong những nơi khó sống nhất Trái Đất, biến nó thành "mỏ" năng lượng khổng lồ.
Qua phương tiện thông tin đại chúng cũng như kiến thức có được qua thầy cô/internet, bạn cũng biết sa mạc Sahara nóng, nhiều nắng và trời quang mây cỡ nào. Đây đó, chỉ một vài ốc đảo điểm xanh cho nền cát vàng trải ngút tầm mắt. Mặt Trời lơ lửng phía trên Sahara có thể đem lại cho nhân loại một nguồn năng lượng dồi dào.
Số đo ước tính sẽ làm bất cứ ai ngạc nhiên. Nếu vùng sa mạc này mà là một quốc gia, nó sẽ là đất nước lớn thứ năm thế giới, chỉ nhỏ hơn Trung Quốc và Mỹ chút đỉnh. Theo ước tính của NASA, trung bình mỗi năm, một mét vuông đất nước Sahara giả tưởng sẽ sản xuất ra từ 2.000 cho tới 3.000 kilowatt giờ năng lượng mặt trời. Với diện tích lên tới 9 triệu km2, tổng lượng năng lượng tạo ra - giả định ta vắt kiệt mọi giọt nắng có trên mỗi mét vuông cát nóng - sẽ là 22 tỷ gigawatt giờ một năm.
Để bạn dễ hình dung: một trang trại năng lượng mặt trời giả tưởng phủ toàn bộ sa mạc Sahara sẽ tạo ra lượng năng lượng gấp 2.000 lần trạm điện lớn nhất trên thế giới - vốn làm ra được khoảng 100.000 GWh điện mỗi năm. Lượng năng lượng đầu ra của trang trại điện mặt trời Sahara sẽ tương đương với năng lượng của 36 tỷ thùng dầu/ngày. Trong trường hợp này, nhà máy năng lượng Sahara có thể tạo ra lượng điện gấp 7.000 lần nhu cầu sử dụng điện của toàn Châu Âu, thậm chí số điện này hầu như không tạo ra khí nhà kính.
Chưa hết, Sahara lại rất gần Châu Âu, và điểm gần nhất giữa Bắc Phi và Châu Âu chỉ là 15 km, khi bạn băng qua eo biển Gibraltar. Kể cả khi bắc cáp ngang Địa Trung Hải, trạm năng lượng mặt trời Sahara cũng vẫn làm tốt vai trò của mình: ở vùng biển giữa Đan Mạch và Anh Quốc, các kỹ sư còn đang xây dựng đường cáp điện ngầm dưới biển Viking Link với độ dài 767 km cơ mà.
Đường cáp Viking Link.
Trong suốt thập kỷ qua, nhiều nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu xem liệu điện từ sa mạc có thể thỏa mãn nhu cầu sử dụng của người dân địa phương, xa hơn nữa là Châu Âu hay không, bên cạnh đó tìm cách hiện thực hóa những ý tưởng của mình. Có nhiều kế hoạch được đưa ra, và nổi tiếng nhất là dự án Desertec được công bố năm 2009. Trong những ngày đầu, Desertec kêu gọi được rất nhiều vốn nhưng rồi các nhà đầu tư bỏ đi hết sau khi biết chi phí xây dựng trạm năng lượng tại Sahara tốn kém cỡ nào. Những dự án tương tự vậy đều vấp phải những trở ngại chính trị, thương mại và các yếu tố xã hội khác, bao gồm tốc độ phát triển của các cụm dân cư địa phương.
Những thất bại trong quá khứ không khiến các nhà đầu tư chùn bước. Ở thời điểm này, có hai dự án đáng để mắt tới là TuNur ở Tunisia, với mục tiêu cung cấp điện cho 2 triệu hộ dân Châu Âu; tiếp nữa là dự án Nhà máy năng lượng Mặt trời Phức hợp Noor tại Morocco nhắm tới việc xuất khẩu điện sang Châu Âu.
Hiện tại, có hai công nghệ "hấp thụ" được ánh Mặt Trời
Để vận hành một nhà máy năng lượng mặt trời, ta sẽ sử dụng tới hai công nghệ hiệu quả nhất thời điểm hiện tại: năng lượng mặt trời tập trung (CSP) và các tấm quang điện mặt trời. Cả hai đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng.
CSP sử dụng thấu kính để tập trung năng lượng Mặt Trời vào một điểm, khiến nhiệt độ tại điểm nhận ánh sáng tăng đột biến. Nhiệt này tạo ra điện thông qua tuabin hơi nước. Một số hệ thống sử dụng muối nóng chảy để chứa nhiệt lượng, để có thể tạo ra điện năng vào ban đêm không ánh sáng.
Trang trại năng lượng Mặt Trời tại Tây Ban Nha.
Thoạt nghe, có thể thấy CSP là hệ thống phù hợp với điều kiện sa mạc Sahara, khi mà ánh nắng nơi đây vừa gắt vừa dồi dào. Tuy nhiên, các thấu kính có thể bị cát bụi che mờ, rồi tuabin và hệ thống hơi nước đều là những hệ thống phức tạp, khó hoạt động tại điều kiện khắc nghiệt. Một điểm tối quan trọng nữa, là hệ thống CSP sẽ sử dụng một nguồn tài nguyên hiếm có tại vùng nóng bức, ấy là nước.
Các tấm quang điện thì trực tiếp chuyển năng lượng Mặt Trời thành điện năng thông qua bóng bán dẫn. Đây là loại hình năng lượng mặt trời phổ biến nhất, bởi lẽ ta vừa có thể kết nối nó với lưới điện mà hệ thống lại vừa đủ nhỏ gọn, phù hợp cho nhu cầu một hộ gia đình. Kể cả khi trời nhiều mây, tấm quang điện vẫn có thể cho ra năng lượng.
Có điều, khi nhiệt độ tăng cao, hiệu năng tấm quang điện sẽ giảm. Với cái nóng có thể lên tới 45 độ C trong bóng râm, và nhu cầu sử dụng năng lượng (thông qua điều hòa, tủ lạnh, …) tăng vọt trong những ngày nóng bức, có thể thấy hệ thống quang điện không phù hợp với điều kiện sa mạc Sahara. Rồi lại phải kể đến cát bụi có thể che mất các tấm quang điện, ngăn chúng tiếp xúc với ánh sáng.
Khi bị vấy bẩn, cả hai hệ thống này sẽ đều cần nước rửa, lại sử dụng mất nguồn tài nguyên quý giá khác. Nhiều nhà nghiên cứu đề xuất kết hợp hai hệ thống tạo năng lượng trên lại, thời gian sẽ trả lời chúng ta liệu nhân loại có thể tận dụng cái nắng nóng của Sahara.
Chỉ một phần nhỏ sa mạc cát rộng lớn nhất thế giới cũng sẽ thỏa mãn nhu cầu sử dụng điện của toàn bộ Châu Phi ở thời điểm hiện tại. Khi mà công nghệ năng lượng mặt trời ngày càng tiên tiến, nó sẽ càng rẻ hơn và hiệu quả hơn . Sa mạc Sahara có thể là nơi khó sinh tồn nhất thế giới, nhưng nó hoàn toàn có tiềm năng biến thành nguồn sống của thời đại công nghệ.
