Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 12: Energy USA – Chương 12: Năng lượng tại Mỹ (Phần 7)

Năng lượng tái tạo – Năng lượng quang điện mặt trời

Sa mạc Mojave chắc chắn là một vị trí tuyệt vời để lắp đặt hệ thống phát điện quang năng vì có sẵn ánh nắng mặt trời. Một dự án quang điện 230-MW đang được xây dựng trong khu vực Antelope Valley của phía Tây sa mạc Mojave, sẽ được hoàn thành vào năm 2013. Dự án này có tính năng tiện ích sáng tạo – triển khai quy mô của biến tần với điều chỉnh điện áp và công nghệ quan trắc (monitoring), mà sẽ cho phép dự án có thể cung cấp điện ổn định và liên tục.Nhà máy quang điện năng lượng mặt trời Nellis, nằm trên 140 mẫu Anh (57 ha) đất thuê của Không quân Mỹ (USAF) ở rìa phía tây của các cơ sở trong Clark County, Nevada, đã được chào mời như là một trong những hệ thống quang điện năng lượng mặt trời lớn nhất ở Bắc Mỹ (về kích thước) – dự án được hoàn thành vào tháng 12 năm 2007 (Hình 53).

Cánh đồng quang điện này được xây dựng cố định trên mặt đất sử dụng một hệ thống đồng chỉnh mặt trời tiên tiến trong đó mỗi bộ tấm pin mặt trời quay xung quanh một thanh trung tâm để hướng theo đường đi của mặt trời. Hệ thống 14 MW tạo ra hơn 30 GWh mỗi năm hoặc khoảng 82 MWh hàng ngày, với khoảng 25% tổng năng lượng được sử dụng bởi các căn cứ không quân.

Một nhà máy quang điện thậm chí lớn hơn ở Bắc Mỹ là Copper Mountain Solar Facility công suất 48 MW ở Boulder City khoảng 40 dặm từ Las Vegas. Công cuộc xây dựng bắt đầu vào tháng 1 năm 2010 và hoàn thành vào ngày 1 tháng 12 – một thời gian thực sự rất ngắn – lúc đó cơ sở bắt đầu để tạo ra điện. Phải mất hơn 350 công nhân xây dựng để cài đặt 775 000 tấm năng lượng mặt trời đầu tiên để cung cấp năng lượng cho nhà máy trên toàn bộ 380 mẫu Anh. Dự án này đã đưa Mỹ trở thành 5 nước hàng đầu khi nói đến các nhà máy điện quang điện (PV) cỡ lớn – vào thời điểm đó, chỉ có Canada, Ý, Đức và Tây Ban Nha đã có các nhà máy lớn hơn.

Tuy nhiên một dự án quang điện năng lượng mặt trời nữa – Dự án Blythe – mà có thể đã tạo ra 968 MW điện đã được đề xuất xây dựng tại khu Riverside, California. Dự kiến ban đầu là sử dụng một loại máng parabol (parabolic trough) năng lượng mặt trời, nhưng sau đó được chuyển sang các tấm quang điện năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng công nghệ tương tự như sử dụng trong cài đặt trên mái nhà – chi phí thấp hơn là lý do chính của việc chuyển đổi.

Thật không may, thiếu hụt tài chính để bắt đầu xây dựng buộc công ty phải bán dự án cho một doanh nghiệp của Đức, được xem xét thành lập một liên doanh với một công ty của Mỹ để xây dựng dự án Blythe. Năm dự án năng lượng mặt trời không kém quan trọng khác cũng đang được xem xét bởi Bộ Nội vụ Mỹ để sử dụng các vùng đất thuộc liên bang. Có tổng cộng 23 GW quy mô tiện ích của các dự án năng lượng mặt trời trong kế hoạch phát triển tại Mỹ, mà nếu được thực hiện sẽ làm cho Mỹ thành nước dẫn đầu trong lĩnh vực này.

Hình 53: Hình nhà máy năng lượng mặt trời Nellis tại Căn cứ không quân Nellis; các tấm pin quang điện đồng chỉnh mặt trời nằm trên một trục. Nguồn: Nellis.

Năng lượng tái tạo – năng lượng địa nhiệt

Như đã đề cập trước đây trong cuốn sách này, năng lượng địa nhiệt được lưu trữ dưới lòng đất trong những nguồn chứa hơi nước, nước nóng, và đá khô nóng. Phát hiện khảo cổ học đã chỉ ra rằng các nguồn tài nguyên địa nhiệt đã được sử dụng trong lãnh thổ Mỹ từ hơn 10,000 năm trước đây. Người Paleo-Indians của thời kỳ đồ đá đã sử dụng suối nước nóng địa nhiệt để giữ ấm, làm sạch, và khoáng chất.

Như được sử dụng tại các cơ sở phát điện, nước nóng hoặc hơi nước được chiết xuất từ các lưu vực địa nhiệt trong lớp vỏ của trái đất được cung cấp cho tuabin hơi nước để sản xuất điện. Nguồn địa nhiệt với nhiệt độ từ vừa phải cho đến thấp thường được sử dụng trực tiếp cho các ứng dụng như sưởi ấm và không gian, trong khi với nhiệt độ thấp hơn, nguồn địa nhiệt ổn định ở mặt đất (nông) được sử dụng bởi máy bơm nhiệt để sưởi ấm và làm mát các tòa nhà. Không giống như gió và các nguồn tài nguyên năng lượng mặt trời đều phụ thuộc vào thời tiết, nguồn địa nhiệt có sẵn 24/7 (tức là 24 giờ một ngày, 7 ngày một tuần).

Năng lượng địa nhiệt là một lĩnh vực hoạt động đáng kể tại Mỹ, mà trong năm 2010 dẫn đầu thế giới về năng lực trực tuyến và sản xuất điện từ nguồn năng lượng này với 3.09 GW công suất lắp đặt từ 77 nhà máy điện. Nhóm lớn nhất của các nhà máy trên thế giới được đặt tại The Geysers (Hình 54), nằm khoảng 116 km (72 dặm) về phía bắc của San Francisco.

Trong thực tế nơi đây là nhà máy điện địa nhiệt thương mại đầu tiên sản xuất 11 MW điện lưới và cung cấp cho lưới điện Mỹ bắt đầu hoạt động vào năm 1960. Hệ thống này vẫn hoạt động ngày hôm nay với tổng công suất 750 MW. Hệ thống Geysers bây giờ được sạc điện bằng cách bơm nước thải đã qua xử lý mà đã thường bị thải bỏ vào sông, suối – bây giờ được dẫn đến cánh đồng địa nhiệt nơi mà nguồn nước này được chuyển thành hơi để phát điện.

Hình 54: Nhà máy điện địa nhiệt  tại The Geysers gần thành phố Santa Rosa ở miền Bắc California. Khu vực Geysers là nơi có sự phát triển năng lượng địa nhiệt lớn nhất thế giới. Ảnh: Julie Donnelly – Nolan, USGS.

Nhà máy điện địa nhiệt được tập trung chủ yếu ở các bang phía Tây, và là nguồn lớn thứ tư của điện tái tạo, xếp sau nhà máy thủy điện, sinh khối, và các trang trại gió. Một đánh giá về nguồn tài nguyên địa nhiệt cho thấy 9 bang phía Tây có tiềm năng cung cấp hơn 20% nhu cầu điện quốc gia.

Đến năm 2011, đã có 43 nhà máy sản xuất điện địa nhiệt tại California – công suất kết hợp lại khoảng 1800 MW. Ngoài ra, các khu vực của Nevada, Oregon, Idaho, Arizona, và Utah cũng đang chứng kiến sự phát triển nhanh chóng của năng lượng địa nhiệt.

Mặc dù một số nhà máy điện địa nhiệt nhỏ đã được xây dựng vào cuối những năm 1980, chi phí năng lượng tăng cao đã kích thích sự phát triển mới như là một kết quả của giá điện cao.

Mỹ sản xuất ra trung bình hàng năm là 15 TWh năng lượng địa nhiệt, tương đương với năng lượng thu được từ việc đốt khoảng 25 triệu thùng dầu hàng năm (tức là 4 triệu mét khối) hoặc 6 triệu tấn than. Với tốc độ phát triển hiện nay, sản xuất năng lượng điện địa nhiệt dự kiến sẽ vượt quá 15 GW vào năm 2025. Với công suất địa nhiệt được cài đặt hiện tại, Mỹ là nước dẫn đầu thế giới, với 30% tổng công suất trực tuyến. Triển vọng tương lai cho sản xuất mở rộng từ hệ thống địa nhiệt thông thường và tăng cường là tươi sáng, do công nghệ mới hứa hẹn sự tăng trưởng cao hơn tại các địa điểm trước đây đã không được tính đến.

Về điểm này, thị trường địa nhiệt Mỹ đang bổ sung thêm vào kế hoạch phát triển mỗi năm của mình, và năm 2012 cũng không nằm ngoài dự kiến. Ngành công nghiệp bước vào Năm Mới 2012 với hàng tỷ đô la trong kế hoạch đầu tư – hiện đang lên đến 5.7 GW đang trong giai đoạn phát triển. Đạo luật Chính sách Năng lượng năm 2005 đã xúc tác nhiều các hoạt động của ngành công nghiệp trong các nguồn năng lượng địa nhiệt, bởi vì Đạo luật khiến cho nhà máy địa nhiệt mới đủ điều kiện miễn trừ hoàn toàn thuế cho Chính phủ Mỹ, trước đây chỉ áp dụng cho các dự án năng lượng gió và các loại sinh khối nhất định – Đạo luật đã tiếp tục ủy quyền và chỉ đạo tăng tài trợ cho nghiên cứu.

Hết phần 7 – Chương 12 (còn tiếp)

Người dịch: Đào Thu Hằng

Biên tập: Phạm Thu Hường

 

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH

Permission granted for translating into Vietnamese and publishing solely on dotchuoinon.com for non-commercial purposes.