Năng lượng tái tạo là năng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vô hạn như năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các xu hướng và triển vọng của công nghệ năng lượng tái tạo trong năm 2022 và những năm tiếp theo.
Các xu hướng công nghệ hỗ trợ cho ngành năng lượng tái tạo
Theo báo cáo của Hiệp hội Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), công suất phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo mới (như gió, mặt trời, sinh khối hiện đại, địa nhiệt) đã đạt 2.799 GW vào cuối năm 2020, chiếm 30% tổng công suất phát điện toàn cầu. Trong đó, công suất từ gió và mặt trời đã tăng gần gấp đôi so với năm 2015.
Để tiếp tục khai thác tiềm năng của các nguồn năng lượng tái tạo, các công nghệ hỗ trợ cho ngành này cũng không ngừng được cải tiến và phát triển. Dưới đây là 10 xu hướng công nghệ hỗ trợ cho ngành năng lượng tái tạo năm 2022:
1. Công nghệ quang điện tiên tiến (APV)
Công nghệ quang điện tiên tiến (APV) là công nghệ sử dụng các loại pin quang điện có hiệu suất cao hơn so với pin quang điện thông thường. Các loại pin quang điện tiên tiến bao gồm pin quang điện dạng mỏng (thin-film PV), pin quang điện dạng nano (nano-PV), pin quang điện dạng hữu cơ (organic PV), pin quang điện dạng ba chất (multi-junction PV), và pin quang điện dạng perovskite (perovskite PV).
Công nghệ quang điện tiên tiến có ưu điểm là giảm chi phí sản xuất, tăng khả năng chịu nhiệt, tăng độ bền, và tăng tính linh hoạt của các tấm pin quang điện. Công nghệ này cũng cho phép tích hợp các tấm pin quang điện vào các bề mặt khác nhau như mái nhà, cửa sổ, ô tô, quần áo, và thiết bị điện tử.
2. Xu hướng ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và dữ liệu lớn
Trí tuệ nhân tạo (AI) và dữ liệu lớn là hai công nghệ có vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hoạt động của các hệ thống năng lượng tái tạo. Các ứng dụng của AI và dữ liệu lớn trong ngành năng lượng tái tạo bao gồm:
- Dự báo sản lượng năng lượng tái tạo dựa trên các yếu tố thời tiết, mùa vụ, và nhu cầu tiêu thụ
- Giám sát, phát hiện, và khắc phục sự cố của các thiết bị năng lượng tái tạo như tuabin gió, tấm pin quang điện, bình lưu trữ năng lượng
- Điều khiển và quản lý thông minh của các hệ thống lưới điện thông minh (smart grid) và các hệ thống điện độc lập (microgrid) sử dụng nhiều nguồn năng lượng tái tạo.
- Phân tích và tối ưu hóa chi phí, hiệu quả, và độ tin cậy của các dự án năng lượng tái tạo.
3. Hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán
Hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán là hệ thống sử dụng các thiết bị nhỏ gọn để lưu trữ năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo gần với vị trí tiêu thụ. Hệ thống này giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào lưới điện trung ương, cải thiện chất lượng điện áp, và giảm thiểu tổn thất truyền tải.
Các loại thiết bị lưu trữ năng lượng phân tán bao gồm:
- Bình acquy: Là loại thiết bị phổ biến nhất để lưu trữ năng lượng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo. Các loại bình acquy được sử dụng trong hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán gồm có bình acquy chì axit (lead-acid battery), bình acquy lithium-ion (lithium-ion battery), bình acquy sodium-sulfur (sodium-sulfur battery), và bình acquy vanadium redox flow (vanadium redox flow battery).
- Nhiên liệu hydro: Là loại thiết bị sử dụng quá trình điện phân để chuyển đổi năng lượng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo thành hydro khí. Hydro khí sau đó có thể được sử dụng để chạy máy phát điện hoặc xe chạy hydro.
- Nén không khí: Là loại thiết bị sử dụng năng lượng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo để nén không khí vào trong các bình chứa áp suất cao.
4. Công nghệ điện cực hóa sinh học (BEC)
Công nghệ điện cực hóa sinh học (BEC) là công nghệ sử dụng các vi sinh vật để chuyển đổi các chất hữu cơ thành năng lượng điện. Các chất hữu cơ có thể là các loại rác thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, hoặc các nguồn sinh khối khác. Các vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ và tạo ra các electron, proton, và khí hydro. Các electron và proton sau đó sẽ được thu thập bởi các điện cực để tạo ra dòng điện.
Công nghệ điện cực hóa sinh học có ưu điểm là giảm lượng rác thải, giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính, và tạo ra năng lượng điện tái tạo từ các nguồn hữu cơ. Công nghệ này cũng có thể kết hợp với các công nghệ khác như quang điện, gió, hoặc hydro để tăng hiệu quả và ổn định của các hệ thống năng lượng tái tạo.
5. Công nghệ truyền tải không dây (WPT)
Công nghệ truyền tải không dây (WPT) là công nghệ sử dụng các sóng điện từ để truyền tải năng lượng điện từ một vị trí này sang một vị trí khác mà không cần dùng đến dây cáp. Công nghệ này có thể được áp dụng trong các lĩnh vực như sạc không dây cho các thiết bị di động, xe điện, xe bay, hoặc truyền tải năng lượng từ không gian về trái đất.
Công nghệ truyền tải không dây có ưu điểm là giảm chi phí lắp đặt và bảo trì của các đường dây cáp, giảm tổn thất truyền tải, và tăng tính linh hoạt và an toàn của việc sử dụng năng lượng điện. Công nghệ này cũng có thể kết hợp với các nguồn năng lượng tái tạo để tạo ra các hệ thống phát và truyền tải năng lượng hiệu quả và bền vững.
Triển vọng của ngành năng lượng tái tạo trong tương lai
Theo báo cáo của IRENA, ngành năng lượng tái tạo có tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong những năm tiếp theo. Theo kịch bản của IRENA, vào năm 2050, công suất phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo mới sẽ đạt 8.519 GW, chiếm 86% tổng công suất phát điện toàn cầu. Trong đó, công suất từ gió và mặt trời sẽ chiếm 60% tổng công suất phát điện từ các nguồn năng lượng tái tạo mới.
Ngoài ra, ngành năng lượng tái tạo cũng sẽ góp phần vào việc giảm thiểu khí thải gây hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm không khí. Theo báo cáo của IRENA, nếu áp dụng kịch bản năng lượng tái tạo toàn diện, thì vào năm 2050, lượng khí thải CO2 từ ngành năng lượng sẽ giảm 70% so với năm 2010, và lượng ô nhiễm không khí sẽ giảm 80%. Điều này sẽ góp phần vào việc bảo vệ môi trường và cải thiện sức khỏe của con người.
Bên cạnh đó, ngành năng lượng tái tạo cũng sẽ tạo ra nhiều cơ hội kinh tế xã hội cho các quốc gia và vùng lãnh thổ. Theo báo cáo của IRENA, nếu áp dụng kịch bản năng lượng tái tạo toàn diện, thì vào năm 2050, ngành năng lượng tái tạo sẽ tạo ra 42 triệu việc làm trên toàn thế giới, gấp đôi so với năm 2020. Ngoài ra, ngành năng lượng tái tạo cũng sẽ giúp tiết kiệm chi phí nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch, tăng cường an ninh năng lượng, và thúc đẩy phát triển bền vững.
Năng lượng tái tạo là một ngành có vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của con người, đồng thời bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế xã hội. Các công nghệ hỗ trợ cho ngành năng lượng tái tạo không ngừng được cải tiến và phát triển để tăng hiệu quả và giảm chi phí của các hệ thống năng lượng tái tạo. Ngành năng lượng tái tạo có triển vọng sáng sủa trong tương lai, khi mà các quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới đang chuyển dần sang một nền kinh tế xanh và bền vững.
