Địa nhiệt và năng lượng mặt trời

Địa nhiệt và năng lượng mặt trời

Nếu một quốc gia có nguồn ngân sách khổng lồ nhưng tài nguyên đất đai hạn hẹp: vậy thì nguồn năng lượng tái tạo nào có tiềm năng lớn nhất?
Giáo sư trường ĐH Rutgers, Clinton Andrews và các đồng nghiệp đã thử nghiệm một số ý tưởng và đưa ra những vấn đề gây bất ngờ. Họ vạch ra những giới hạn rõ ràng về một số công nghệ, đáng chú ý là nhiên liệu sinh học, rồi đưa ra kết luận rằng khó khăn lớn hơn cả đối với năng lượng tái tạo và đất đai là địa điểm được chọn khai thác năng lượng đặc biệt là đường truyền dẫn.

Ông Andrews đã trình ra bản nghiên cứu mới nhất trước hội thảo tại viện chính sách đất đai Lincoln (Mỹ). Mục đích của bài phân tích đánh giá máy biến tần giá rẻ và các bài tương tự khác nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết về đất đai cho các nguồn năng lượng tái tạo khác, cụ thể là cần phải có thêm đất hơn các nhiên liệu hóa thạch và năng lượng hạt nhân.

Khi Mỹ và các nước khác đang tìm cách tăng cường sản xuất năng lượng có thể tái tạo được thì việc sử dụng đất đang ngày càng trở nên nóng bỏng. Các kế hoạch mua bán máy biến tần xây dựng nhà máy nhật năng qui mô lớn và các trang trại sử dụng năng lượng gió ở Mỹ đã bị phản đối vì lí do về thẩm mĩ và môi trường. Bài nghiên cứu cho thấy ngay cả đối với những nguồn năng lượng phân tán như tấm lợp mái, cho phép chọn địa điểm do hệ thống đường dây điện cần phải nâng cấp.


“Chúng ta không cần quá nhiều đất để tạo ra năng lượng mà chính là cái cách chúng ta di dời đến nơi chúng ta muốn sử dụng” ông Andrews đã nói trong buổi thuyết trình hôm thứ 2.

Vấn đề sử dụng đất đai gắn liền với việc nhân dân ủng hộ năng lượng tái tạo và chính sách của chính phủ. Andrews cho rằng, việc quyết định dự trữ năng lượng ở đâu, như thế nào gây ra khó khăn cho những người thực hiện, đặc biệt chính quyền liên bang (Mỹ) có cho phép sử dụng đất đai vào việc sản xuất năng lượng hay không.

Địa nhiệt và tập trung năng lượng mặt trời

Để hiểu hơn về những giới hạn đất đai, các tác giả của bài nghiên cứu đã tính toán lượng đất cần có để tạo ra tất cả nhu cầu năng lượng hiện tại của thế giới bằng một loại nguồn năng lượng và cần bao nhiêu đất để đáp ứng 10% nhu cầu. Các tác giả đã xếp tất cả nguồn năng lượng thành 3 nhóm dựa vào các tiêu chí trên dựa trên nhu cầu thấp về năng lượng.

Ông Andrews cho rằng năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, than đá, công nghệ nhiệt mặt trời và hơi đốt thiên nhiên thuộc nhóm chiếm ít đất . Mặc dù chỉ thích hợp với một số nơi nhất định nhưng địa nhiệt lại là lĩnh vực đáng mở rộng vì khi tất cả nguồn năng lượng sử dụng chung một kĩ thuật, các nhà máy địa nhiệt có số lượng tương đương số dàn khoan khí đốt và dầu.

Hệ thống tập trung năng lượng mặt trời qui mô lớn cũng chiếm diện tích đất khá nhỏ. Công nghệ tập trung nhật năng chỉ có thể áp dụng được ở những vùng sa mạc, sử dụng những tấm gương để sản sinh ra sức nóng và làm bốc hơi rồi làm quay tua bin điện.

Ngược lại, hệ thống tấm thu năng lượng mặt trời trên mái nhà để đun nước nóng trong sinh hoạt hàng ngày, vận hành ở nhiệt độ thấp hơn so với hệ thống nhật năng qui mô lớn.

Một minh họa nổi bật nhất về nhu cầu chuyển dẫn của các nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời là dự án Desertec xây dựng hàng loạt các nhà máy điện năng lượng mặt trời ở Bắc Phi rồi đưa điện tới châu âu và các nơi khác. Tổ chức Desertec đề xuất xây dựng đường dây điện cao áp để giảm thiểu thất thoát điện năng. Những dây cáp điện này có thể được hạ ngầm mặc dù phải mất thêm chi phí.

Loại thứ hai trong bài nghiên cứu sử dụng đất là quang điện mặt trời và năng lượng gió. Loại này cần sử dụng đất tương đương với xăng dầu và thủy năng.

Bắc Phi với nguồn tài nguyên đất đai dồi dào có thể tận dụng được nhiều năng lượng gió hơn Châu Âu nơi có ít đất đai hơn mặc dù tranh chấp về địa điểm là nguyên nhân khiến cho năng lượng gió nước ngoài được thúc đầy mạnh mẽ ở Châu Âu theo như bài nghiên cứu.  Một lơi thế của năng lượng gió là đất đai có thể phục vụ cho nhiều mục đích chẳng hạn như trồng trọt.

Các tấm quang điện năng lượng mặt trời ở các hộ gia đình có thể cung cấp nguồn năng lượng nhưng các tác giả kết luận rằng dựa trên nhu cầu của vùng miền, năng lượng mặt trời cũng như năng lượng gió có nhiều khả năng được sử dụng ở những vùng sâu vùng xa.

Ông nói “chúng ta khó có thể cung cấp đủ với mức tiêu thụ hiện tại”

Năng lượng đất lên ngôi

Theo bài phân tích mà ông Andrews đã trình bày, trong số tất cả các nguồn năng lượng tái tao thì cần nhiều đất nhất là nhiên liệu sinh học đặc biệt là diesel sinh học. Để đáp ứng 100% nhu cầu năng lượng thế giới bằng ethanol từ mía thì phải cần diện tích đất gấp 3 lần diện tích đất trồng trọt.

Theo bài nghiên cứu, Ethanol từ ngô hay xenluloza ở cây cối đòi hỏi phải mất nhiều đất hơn ethanol lấy từ mía khi đốt cháy sinh chất để tạo ra điện. Diesel sinh học từ đậu nành cần tập trung nhiều đất nhất.

Không kém phần quan trọng là các kĩ thuật làm hạ chi phí sản xuất điện năng từ các nguồn tái tạo và nâng cấp lưới điện để có thể quản lí và dự trữ năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Mặc dù bài nghiên cứu xem xét nguồn tái tạo nào có thể cung cấp cho năng lượng thế giới nhưng các tác giả vẫn cho rằng mỗi một nguồn sẽ góp phần vào nguồn cung năng lượng toàn cầu dựa trên những nguồn sẵn có của mỗi nước, và cần phải nâng cao hiệu quả mua ban may bien tan.

Ông nói “Tất cả khó có thể đạt được. Chúng ta phải nhân đôi diện tích đất trên trái đất để đáp ứng mục đích hiện tại là thu năng lượng từ mọi nguồn sinh học vì thế khó mà xảy ra được. 10% có thể là một mục tiêu dễ dàng nhưng đừng lấy đó làm giải pháp cho tất cả.”