Nếu sa mạc Sahara trở thành một nguồn năng lượng Mặt Trời, điều gì sẽ xảy ra?

Lý thuyết cho thấy, chúng ta có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu bằng cách phủ sóng chỉ 1,2% diện tích sa mạc Sahara bằng các tấm pin Mặt Trời

Tìm kiếm nguồn năng lượng sạch

Trong những năm gần đây, với hậu quả của biến đổi khí hậu trở nên rõ ràng hơn, chúng ta càng quan tâm đến các nguồn năng lượng sạch. Đó là những nguồn năng lượng không dùng nhiên liệu hóa thạch và không gây ra khí thải carbon đáng kể, điều này là cần thiết cho sự tồn tại lâu dài của chúng ta.

Năng lượng hạt nhân có thể là một giải pháp hiệu quả, vì nó không gây ra khí thải carbon. Tuy nhiên, không phải tất cả các quốc gia đều có khả năng sản xuất hoặc mua các nhà máy điện hạt nhân, vì chúng đòi hỏi rất nhiều nguồn lực và có nguy cơ tai nạn hạt nhân cao.

Còn về tổ hợp điện gió thì sao? Đó là một nguồn năng lượng sạch và bền vững, nhưng các tổ hợp điện gió lại tạo ra tiếng ồn lớn và có thể gây rủi ro cho cộng đồng địa phương. Hơn nữa, gió không thổi mạnh suốt thời gian và do đó, nguồn năng lượng này không ổn định về sản lượng.

Các nhà máy điện Mặt Trời cũng đối mặt với những vấn đề tương tự. Mặt Trời không luôn chiếu sáng mạnh mẽ trên bầu trời và có những khu vực mà ánh sáng Mặt Trời yếu hoặc bị che phủ bởi mây. Tuy nhiên, ở sa mạc lại không phải như vậy.

Sa mạc là nơi lý tưởng cho việc xây dựng nhà máy điện Mặt Trời vì có nguồn ánh sáng Mặt Trời dồi dào. Vậy tại sao chúng ta không phủ một phần sa mạc Sahara bằng các tấm pin Mặt Trời?

Chìa khóa nằm ở Sahara

Theo nhà vật lý người Đức Gehrard Knies, chỉ trong sáu giờ, các sa mạc trên toàn thế giới nhận được nhiều năng lượng Mặt Trời (173.000 terawatt, nhiều hơn năng lượng tiêu thụ của con người trong một năm).

Sa mạc Sahara ở châu Phi có diện tích 9,2 triệu km vuông. Nếu chúng ta bao phủ 1,2% diện tích này —khoảng 110.000 km vuông—bằng các tấm pin Mặt Trời, chúng có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu.

Ngoài ra, sa mạc ít mưa, ít hoặc không có mây che phủ, và ít động vật hoang dã và dân số con người. Những đặc điểm này khiến sa mạc trở nên lý tưởng để sản xuất năng lượng Mặt Trời. Vậy ai sẽ làm điều này?

Nhiều dự án năng lượng Mặt Trời ở Sahara đã được đề xuất trong nhiều năm qua, nhưng vẫn chưa được triển khai rộng rãi. Hiện tại, chỉ có dự án Noor ở Ma-rốc đang hoạt động trong khu vực.

Có nhiều lý do giải thích cho điều này, bao gồm cả sự bất ổn chính trị ở khu vực MENA khiến các nhà đầu tư tiềm năng không dám mạo hiểm. Hơn nữa, chi phí truyền tải, chi phí tấm pin Mặt Trời và bảo trì nhà máy cũng làm giảm sự hứng thú của các nhà đầu tư.

Sahara từ lâu đã được coi là một nguồn pin năng lượng tiềm năng cho châu Âu. Năm 2013, dự án Desertec trị giá 400 tỷ euro đã thất bại do các vấn đề về tính khả thi, vận chuyển và chi phí.

Trong những năm gần đây, TuNur, một công ty nhỏ có trụ sở tại Vương quốc Anh, đã đề xuất cho Chính phủ Tunisia xây dựng dự án điện Mặt Trời tập trung (CSP) 4,5GW ở sa mạc Sahara. Nếu thành công, năng lượng được tạo ra sẽ được vận chuyển qua cáp ngầm đến Ý, Malta và Pháp, cung cấp cho châu Âu nguồn năng lượng thay thế mới không gây ra carbon.

Daniel Rich, giám đốc điều hành của TuNur, nói: 'Dự án TuNur là một dự án xuất khẩu năng lượng Mặt Trời hoàn chỉnh, kết hợp việc tạo ra năng lượng Mặt Trời ở Tunisia với các liên kết truyền dẫn chuyên dụng đến lưới điện châu Âu'.

Dự án sẽ được đặt gần Réjim Maâtoug ở Tỉnh Kébili, phía tây nam Tunisia, nơi TuNur đã thuê đất từ một bộ lạc địa phương. Vào mùa hè, nhiệt độ ở đây có thể lên đến 34 độ C với 12 giờ nắng mỗi ngày.

Khi hoàn thành, dự án sẽ có diện tích gấp ba lần Manhattan. Hàng trăm nghìn tấm gương parabol sẽ được sắp xếp để tập trung ánh sáng của sa mạc Sahara xuống các tháp CSP cao tới 200m.

Nhiệt sẽ được lưu trữ trong muối nóng chảy chạy qua các tháp này, làm nóng hơi nước để tạo ra điện qua tua-bin, và muối có thể giữ nhiệt trong nhiều giờ nên điện có thể liên tục được tạo ra sau khi Mặt Trời ngừng chiếu sáng.

Nếu triển khai, hệ thống năng lượng Mặt Trời ở Sahara có thể cung cấp điện cho hai triệu hộ gia đình ở châu Âu. Nếu dự án TuNur thành công, nó có thể đánh dấu một bước tiến quan trọng đối với năng lượng Mặt Trời Sahara, công nghệ CSP và cung cấp điện cho hai triệu hộ gia đình ở châu Âu.

Nếu con người muốn biến nhiều diện tích sa mạc hơn thành nơi sản xuất điện Mặt Trời, điều gì sẽ xảy ra?

Các tấm pin Mặt Trời quy mô lớn bao phủ sa mạc Sahara có thể là giải pháp cho nhu cầu điện của chúng ta, nhưng cũng có thể gây ra nhiều vấn đề cho môi trường. Quy trình sản xuất tấm pin Mặt Trời hiện tại không thân thiện với môi trường, sử dụng nhiều chất gây ô nhiễm.

Một nghiên cứu mô phỏng trang trại năng lượng Mặt Trời EC-Earth cho thấy điều này sẽ ảnh hưởng đến suất phản chiếu (khái niệm liên quan đến hiện tượng phản xạ khuếch tán hoặc công suất phản xạ của bề mặt) đối với hệ sinh thái địa phương.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nếu các tấm pin Mặt Trời chiếm hơn 20% tổng diện tích Sahara, có thể gây ra sự gia tăng nhiệt độ.

Các tấm pin Mặt Trời không chuyển đổi hoàn toàn ánh sáng Mặt Trời thành điện năng. Thay vào đó, một phần năng lượng Mặt Trời sẽ chuyển thành nhiệt, có thể làm thay đổi nhiệt độ cục bộ.

Các tấm pin Mặt Trời nóng tạo ra nhiệt độ không khí bề mặt cao và dòng đối lưu, có thể gây ra mưa. Do đó, lượng mưa tăng lên sẽ thúc đẩy sự phát triển của thảm thực vật, làm giảm suất phản chiếu vì thực vật hấp thụ ánh sáng Mặt Trời tốt hơn cát.

Tuy nhiên, việc phân phối lại lượng mưa ở sa mạc Sahara và các khu vực lân cận sẽ làm giảm lượng mưa ở khu vực Amazon từ 10-30%. Điều này gần bằng lượng mưa tăng thêm do suất phản chiếu thấp hơn do các tấm pin Mặt Trời gây ra. Việc giảm độ ẩm và lượng mưa sẽ dẫn đến tình trạng giống như hạn hán ở Amazon.

Không chỉ dừng lại ở đó, các trang trại năng lượng Mặt Trời trên sa mạc còn có thể kích thích sự phát triển của các cơn bão nhiệt đới ở Bắc Mỹ và các bờ biển Đông Á.

Tham khảo: Scienceabc; Forbes; Power-technology