Từng là một phần đắt đỏ trong sản xuất năng lượng trên toàn thế giới, điện mặt trời đã bùng nổ trong thập kỷ qua. 1 Nhu cầu ngày càng tăng đối với năng lượng mặt trời một phần là do thành công đã được chứng minh của nó: Các tế bào quang điện (PV) bên trong các tấm pin mặt trời chuyển đổi bức xạ điện từ của mặt trời thành điện năng, chúng có thể truyền vào nhà hoặc vào lưới điện. Quá trình này được coi là một công cụ đầy hứa hẹn và quan trọng trong việc phát triển một hệ thống năng lượng bền vững.

Nhưng đối với nhiều người, câu hỏi vẫn còn: Liệu nó có xứng đáng với chi phí, cả về kinh tế và môi trường? Điều gì đang cản trở năng lượng mặt trời từ việc áp dụng rộng rãi? Bài viết này đề cập đến những điểm mạnh và điểm yếu quan trọng nhất của năng lượng mặt trời và cách mọi người có thể quyết định xem việc chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời có phù hợp với họ hay không.

Ưu điểm Nhược điểm

Ưu điểm của Năng lượng mặt trời

Đối với cả chủ sở hữu nhà riêng lẻ và các nhà phát triển các nhà máy điện quy mô tiện ích, năng lượng mặt trời là loại năng lượng có chi phí thấp nhất ở hầu hết mọi nơi trên thế giới. Các ưu đãi của chính phủ làm cho nó trở nên hấp dẫn hơn như một khoản đầu tư. Sau khi được lắp đặt, chi phí vận hành và bảo trì gần như bằng không có nghĩa là nó đang thay thế các nhiên liệu hóa thạch như than đá và khí đốt tự nhiên. Và nguồn nhiên liệu tái tạo không phát thải và nguồn nhiên liệu tái tạo (mặt trời) của nó làm giảm ô nhiễm không khí và phát thải khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu.

Khả năng chi trả

Năng lượng mặt trời hiện là hình thức điện rẻ nhất ở hầu hết mọi nơi trên thế giới. Chi phí điện mặt trời đã giảm 90% từ năm 2009 đến năm 2020 và hiện nay việc xây dựng một nhà máy điện mặt trời quy mô tiện ích mới sẽ rẻ hơn so với việc duy trì hoạt động một nhà máy điện than hiện tại. 2 Và với nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng mặt trời và quy mô sản xuất tăng lên, năng lượng mặt trời dự kiến ​​sẽ tuân theo cái gọi là Định luật Swanson, quy định rằng chi phí của các tấm pin mặt trời giảm 20% với mỗi lần tăng gấp đôi sản lượng. Năm 2010, một kilowatt giờ điện mặt trời có giá khoảng 37 xu. Đến năm 2030, nó được dự đoán sẽ có giá 2 xu – và vào năm 2050, một nửa của một xu.

Hầu hết chi phí của năng lượng mặt trời là trong việc lắp đặt, nhưng vì ánh nắng mặt trời là miễn phí, “các nguồn năng lượng mặt trời thường tạo ra năng lượng biên bằng không (hoặc thậm chí âm).” Chi phí cận biên là chi phí cần thiết để sản xuất thêm một đơn vị sản phẩm. Các nhà quản lý lưới điện thường mua điện từ các nhà cung cấp dựa trên chi phí cận biên, đó là lý do tại sao năng lượng mặt trời thường cạnh tranh với than trên thị trường năng lượng. Trong khi than tạo ra 45% năng lượng ở Hoa Kỳ vào năm 2010, một thập kỷ sau đó, tỷ lệ này đã giảm xuống còn 19%.

Chính phủ khuyến khích

Các khoản tín dụng thuế liên bang cho phép chủ nhà khấu trừ một phần trăm chi phí lắp đặt các tấm pin mặt trời khỏi gánh nặng thuế thu nhập hàng năm của họ. Vào đầu năm 2021, khoản tín dụng đó là 26% chi phí của một hệ thống điện mặt trời. Các ưu đãi của tiểu bang cũng tồn tại, tùy thuộc vào tiểu bang, và các tiện ích điện cũng có thể cung cấp các khoản giảm giá không bao gồm thuế thu nhập. 6 Chủ sở hữu các hệ thống điện mặt trời cũng có thể nhận được khoản thanh toán cho các chứng chỉ năng lượng tái tạo (REC) mà các công ty tiện ích hoặc các tập đoàn khác có thể mua để bù đắp lượng khí thải carbon của họ. Các khoản tín dụng thuế liên bang cũng áp dụng cho các chủ nhà để lắp đặt pin lưu trữ tại nhà để lưu trữ năng lượng do các tấm pin mặt trời của họ sản xuất.

Mức độ bảo trì thấp

Sau khi lắp đặt, việc bảo trì các tấm pin mặt trời là tối thiểu, đó là một lý do tại sao chi phí biên của năng lượng mặt trời rất thấp. Mưa làm sạch hầu hết các tấm pin mặt trời. Và trong khi tuyết có thể bao phủ các tấm pin mặt trời và cản trở quá trình chuyển đổi năng lượng, tuyết tan ra khỏi kính nghiêng của tấm pin tương đối nhanh và albedo (ánh sáng phản chiếu) từ mái nhà hoặc cánh đồng tuyết làm tăng bức xạ mặt trời mà các tấm pin có thể thu thập. Bộ biến tần năng lượng mặt trời, chuyển đổi điện một chiều mà các tấm pin sản xuất thành điện xoay chiều được đưa vào nhà và vào lưới điện, tồn tại từ 10 đến 15 năm trước khi chúng cần thay thế. Bản thân các tấm pin thường được các nhà sản xuất đảm bảo có tuổi thọ 25 năm vì chúng không có bộ phận chuyển động. Các tấm pin mặt trời giảm hiệu suất với tốc độ khoảng 0,5% mỗi năm. Ngay cả khi tốc độ xuống cấp cao gấp đôi, các tấm pin mặt trời vẫn sẽ hoạt động ở mức 74% sau 30 năm.

Không phát thải

Theo Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, một hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà cung cấp tất cả nhu cầu điện của một hộ gia đình trung bình trong suốt thời gian tồn tại của hệ thống có thể ngăn chặn 200 tấn carbon dioxide thải vào khí quyển. Đó là tương đương với việc bốn xe gas-powered ra khỏi đường mỗi năm, hoặc 54.000 dặm ít lái xe mỗi năm.

Trong khi việc sản xuất và xử lý cuối cùng các tấm pin mặt trời phải trả một chi phí môi trường, ngành công nghiệp năng lượng mặt trời không phải chịu các thảm họa môi trường liên quan đến thiệt hại lớn về nhân mạng và chi phí dọn dẹp. Không có những thứ như sự cố tràn năng lượng mặt trời, sự cố tràn năng lượng mặt trời, cháy giếng năng lượng mặt trời, sự cố tan chảy năng lượng mặt trời, hang động của mỏ năng lượng mặt trời, vụ nổ đường ống năng lượng mặt trời, dòng chảy năng lượng mặt trời, va chạm tàu ​​chở dầu năng lượng mặt trời, trật bánh tàu hoặc rò rỉ nhà máy lọc năng lượng mặt trời. Thật vậy, do năng lượng mặt trời giúp giảm sự phụ thuộc vào than, lượng khí thải carbon từ than trong ngành điện đã giảm hơn 50% so với cùng kỳ.

Nhược điểm của năng lượng mặt trời

Mặc dù là dạng năng lượng ít tốn kém nhất hiện nay, các rào cản vẫn còn đối với việc sử dụng rộng rãi năng lượng mặt trời. Như đã đề cập ở trên, ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đã phát triển gấp 10 lần trong thập kỷ qua, nhưng nó vẫn chiếm chưa đến 5% sản lượng điện của thế giới. Năng lượng mặt trời vốn có nhiều biến đổi, nó có thể tốn kém, và việc sản xuất ban đầu và xử lý cuối cùng các tấm pin mặt trời có thể có chi phí môi trường cao. Các rào cản đối với năng lượng mặt trời đang giảm xuống, nhưng vẫn cần phải đạt được nhiều tiến bộ để năng lượng mặt trời thực hiện lời hứa cung cấp năng lượng thực sự bền vững.

Chi phí trả trước cao

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, mặc dù chi phí giảm – các hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng đã giảm gần 2/3 kể từ năm 2010 – việc lắp đặt các tấm pin mặt trời cho gia đình vẫn còn tốn kém do phần lớn chi phí lắp đặt là cho nhân công và phần cứng. Trong khi các khoản tín dụng thuế liên bang và tiểu bang có thể cắt giảm đáng kể chi phí trả trước của hệ thống năng lượng mặt trời, người tiêu dùng có thu nhập thấp hơn có thể không nợ đủ thuế để tận dụng các khoản tín dụng đó. Tất nhiên, người ta phải sở hữu tài sản để lắp đặt bảng điều khiển, loại trừ nhiều người thuê. Các chương trình năng lượng mặt trời cộng đồng cho phép khách hàng sử dụng năng lượng mặt trời chia sẻ chi phí trả trước giữa nhiều thành viên của trang trại năng lượng mặt trời hoặc đăng ký hàng tháng với nhà cung cấp năng lượng mặt trời cộng đồng mà không cần trả trước chi phí nào.

Một rào cản khác là chi phí vốn cao ảnh hưởng đến việc tiếp nhận năng lượng mặt trời đôi khi chậm chạp của các công ty tiện ích, điều này có thể dẫn đến việc khách hàng phải đối mặt với những trở ngại và chậm trễ không lường trước được. Hệ thống lưới điện có tuổi đời hàng thế kỷ của quốc gia được xây dựng để lưu thông dòng điện theo một hướng - từ các tiện ích đến người tiêu dùng. Về lâu dài, việc bổ sung năng lượng mặt trời vào lưới điện sẽ ổn định và giảm chi phí điện, nhưng chi phí trả trước để hiện đại hóa lưới điện là rất lớn và có thể xảy ra chậm trễ trong việc kết nối khách hàng mới.

Sự thay đổi dựa trên sự tiếp xúc với ánh nắng mặt trời

Không ai ngạc nhiên rằng ban đêm mặt trời không chiếu sáng, một số ngày trời nhiều mây, và ngày mùa đông ngắn hơn mùa hè. Năng lượng mặt trời vốn có thể thay đổi và không có sẵn bất cứ khi nào cần. Khi năng lượng mặt trời ngày càng trở thành một phần lớn hơn trong nguồn cung cấp điện của thế giới, các nhà quy hoạch và quản lý lưới điện cần phải tìm ra những cách sáng tạo để tích hợp điện năng có thể tái tạo vào hệ thống điện. Họ dựa vào các dự báo thời tiết rất chi tiết để có thể dự đoán lượng năng lượng sẽ có trong những ngày và giờ tới, điều này làm cho năng lượng mặt trời dễ dự đoán hơn. Mở rộng phạm vi địa lý của lưới điện cũng cho phép các nhà quản lý lưới điện thu hút điện từ các khu vực và múi giờ nơi có mặt trời chiếu sáng và phân phối điện đến các khu vực không có.

Càng ngày, các nhà quản lý lưới điện và chủ sở hữu gia đình có thể lưu trữ điện năng được tạo ra từ năng lượng mặt trời của họ vào các pin lớn để giúp cải thiện sự biến đổi của năng lượng mặt trời. Loại pin quy mô lưới mới tiếp tục lập kỷ lục về loại pin lớn nhất thế giới. Vào tháng 3 năm 2021, Apple thông báo họ đang chế tạo một loại pin có khả năng lưu trữ 240 megawatt-giờ năng lượng được tạo ra bởi trang trại năng lượng mặt trời của họ ở California. Đó là năng lượng đủ để cung cấp năng lượng cho hơn 7.000 ngôi nhà trong một ngày.

Vào cuối năm 2019, 28% số lượng lắp đặt năng lượng mặt trời mới được ghép nối với pin. Lưu trữ năng lượng dưới dạng này hay dạng khác là giải pháp hàng đầu để tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo có thể thay đổi như gió và mặt trời, nhưng ngành công nghiệp lưu trữ có lẽ chậm hơn một thập kỷ so với ngành năng lượng mặt trời về mặt phát triển một công nghệ trưởng thành với các tiêu chuẩn công nghiệp đã thống nhất và có thể mở rộng chế tạo.

Bất động

Nếu bạn di chuyển, không chắc rằng bạn sẽ có thể mang theo các tấm pin mặt trời của mình. Đầu tư vào năng lượng mặt trời thường là một cam kết dài hạn và có thể mất từ ​​7 đến 10 năm để khoản đầu tư ban đầu của chủ sở hữu có thể hoàn vốn. Điều này gây trở ngại cho những người sắp xếp cuộc sống di động hơn, chẳng hạn như những người cho thuê nhà hoặc những chủ nhà có năng lượng mặt trời trên mái nhà quyết định bán nhà của họ. Theo Zillow Research, các tấm pin mặt trời có thể tăng giá trị cho một ngôi nhà, tuy nhiên không phải tất cả những người mua nhà tiềm năng đều muốn có tấm pin mặt trời cho ngôi nhà tiếp theo của họ, hoặc thậm chí am hiểu về cách thương lượng mua hàng của họ.

Tác động môi trường

Trong khi các tấm pin mặt trời không phát thải khí nhà kính khi chúng sản xuất điện cho người tiêu dùng, việc sản xuất và xử lý các tấm pin đó có những tác động đến môi trường cần được giải quyết. Chúng bao gồm việc khai thác nguyên liệu thô, sản xuất nước thải và chất thải nguy hại trong quá trình sản xuất, các vấn đề sử dụng đất trong việc bố trí các mảng năng lượng mặt trời và tái chế các tấm pin không còn được sử dụng. Đến năm 2050, Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) ước tính rằng 6 triệu tấn chất thải điện tử năng lượng mặt trời sẽ được sản xuất hàng năm.

Những nỗ lực gần đây để giải quyết những thách thức này bao gồm nỗ lực của Hội đồng Điện tử Xanh nhằm nâng cao các tiêu chuẩn bền vững bằng cách tạo ra “EPEAT ecolabels” cho các mô-đun và bộ biến tần PV năng lượng mặt trời; luật ở Liên minh Châu Âu, Bang Washington và các nơi khác yêu cầu tái chế các tấm pin mặt trời thích hợp; những thay đổi trong quá trình sản xuất làm giảm số lượng và độc tính của vật liệu thải; tăng cường khả năng truy xuất nguồn gốc nguyên liệu và thực hành trong toàn bộ chuỗi cung ứng năng lượng mặt trời; 18 và đồng địa điểm thực hành tích hợp nông nghiệp và các tấm pin mặt trời thay vì tấm pin loại bỏ đất nông nghiệp có giá trị

Solar có phù hợp với bạn không?
Đầu tư vào năng lượng mặt trời có thể là khoản đầu tư lớn thứ hai trong cuộc đời bạn, sau khi mua nhà. Nó có thể đắt như mua một chiếc xe mới, nhưng tuổi thọ của nó lâu hơn và ít quen thuộc hơn nhiều. Biết được những ưu và khuyết điểm có nghĩa là ít bị sốc nhãn dán hơn và ít ngạc nhiên hơn khi nói chuyện với trình cài đặt năng lượng mặt trời. Nó cũng trả tiền để mua sắm xung quanh, vì chi phí và các tùy chọn có thể khác nhau. May mắn thay, có nhiều cách khác nhau để sử dụng năng lượng mặt trời và tính kinh tế dài hạn có lợi cho bạn