Lý do sử dụng tua bin gió và thủy điện thay vì tấm pin mặt trời để phát điện

Các lý do để chọn tua-bin gió và điện thủy điện (các nhà máy thủy điện) thay vì các tấm pin mặt trời cho việc phát điện quy mô lớn là nhiều, thường liên quan đến vị trí địa lý, khả năng tiếp cận nguồn tài nguyên, hiệu quả về chi phí và sự chín muồi về công nghệ.

Độ ổn định của năng lượng

Tua-bin gió và thủy điện tương đối ổn định

• Tua-bin gió: Mặc dù tốc độ gió sẽ dao động, nhưng trong một khu vực trang trại gió cụ thể, thông qua quản lý nhóm của nhiều quạt và phương tiện dự báo thời tiết, có thể đảm bảo một mức đầu ra điện tương đối ổn định ở một mức độ nào đó. Ví dụ, trong một số trang trại gió lớn, công suất đầu ra của toàn bộ trang trại có thể tương đối ổn định và giảm thiểu các dao động lớn bằng cách sắp xếp hợp lý vị trí của quạt và áp dụng các hệ thống giám sát và điều khiển tiên tiến.

• Thủy điện: Độ ổn định và tính dự đoán cao. Lưu lượng nước của sông thường có quy luật chảy và thay đổi mực nước tương đối ổn định, thông qua điều chỉnh hồ chứa, có thể điều chỉnh kịp thời việc phát điện theo nhu cầu sử dụng điện. Ví dụ, các nhà máy thủy điện lớn có thể đạt được kiểm soát chính xác công suất đầu ra bằng cách điều chỉnh việc trữ và xả nước trong hồ chứa để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện vào các thời điểm khác nhau.

Trái lại, việc phát điện từ các tấm pin mặt trời bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi thời tiết và sự thay đổi giữa ngày và đêm. Mức độ ánh sáng mặt trời sẽ thay đổi do mây, mùa, vị trí địa lý và các yếu tố khác, và không thể phát điện vào ban đêm, dẫn đến công suất đầu ra không ổn định, khó đáp ứng nhu cầu cung cấp điện ổn định quy mô lớn.

Khả năng thích ứng với lưới điện

Tua-bin gió và điện thủy điện có thể thích ứng tốt hơn với nhu cầu của lưới điện. Vì công suất đầu ra của nó tương đối ổn định, nên dễ dàng phù hợp với yêu cầu điều độ và vận hành của lưới điện. Ví dụ, trong thời gian tải đỉnh của lưới điện, nhà máy thủy điện có thể tăng nhanh việc phát điện để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện; Khi tải thấp, có thể giảm bớt việc phát điện để tránh quá tải lưới điện.

Tính gián đoạn và không ổn định của việc phát điện từ năng lượng mặt trời mang lại nhiều thách thức cho việc điều độ lưới điện. Lưới điện cần được trang bị thêm nhiều thiết bị lưu trữ năng lượng và nguồn điện dự phòng để đối phó với sự biến động của việc phát điện từ năng lượng mặt trời, làm tăng chi phí xây dựng và vận hành lưới điện.

Khía cạnh lợi ích về chi phí

Chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành

Tua-bin gió và điện thủy điện có một số ưu điểm về chi phí khi được áp dụng trên quy mô lớn. Mặc dù chi phí đầu tư xây dựng ban đầu của tua-bin gió và nhà máy thủy điện là cao, nhưng chi phí vận hành của chúng tương đối thấp. Một khi đã xây dựng, nguồn tài nguyên gió và nước là miễn phí, chỉ cần bảo trì và quản lý thiết bị. Ví dụ, các trang trại gió lớn và nhà máy thủy điện có tuổi thọ dài và có thể tiếp tục phát điện trong nhiều thập kỷ với chi phí phân bổ theo thời gian tương đối thấp.

Chi phí đầu tư ban đầu của các tấm pin mặt trời cũng cao, và mặc dù giá của nó đang dần giảm nhờ sự tiến bộ liên tục của công nghệ, nhưng vẫn cần diện tích lắp đặt lớn và thiết bị hỗ trợ. Ngoài ra, hiệu suất của các tấm pin mặt trời giảm theo thời gian và cần thay thế định kỳ, làm tăng chi phí vận hành.

Hiệu ứng quy mô

Tua-bin gió và thủy điện dễ dàng đạt được hiệu ứng quy mô. Các trang trại gió lớn và nhà máy thủy điện có thể phát sinh lượng điện lớn để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện quy mô lớn. Khi quy mô tăng lên, chi phí đơn vị có thể giảm xuống hơn nữa. Ví dụ, một số nhà máy thủy điện lớn có thể có công suất lắp đặt hàng triệu kilowatt hoặc hơn, có khả năng cung cấp nguồn điện ổn định cho cả một vùng hoặc quốc gia.

Khi các tấm pin mặt trời được sử dụng trên quy mô lớn, chúng bị hạn chế bởi diện tích lắp đặt và vị trí. Mặc dù có thể phát điện ở nhiều vị trí khác nhau thông qua việc lắp đặt phân tán, nhưng nói chung, quy mô của các hệ thống điện mặt trời riêng lẻ tương đối nhỏ, và khó đạt được hiệu ứng quy mô như các nhà máy gió và thủy điện lớn.

Khả năng thích ứng với môi trường

Hiệu quả sử dụng đất

Tua-bin gió và nhà máy thủy điện có một số ưu điểm về sử dụng đất. Tua-bin gió thường có thể được lắp đặt ở đồng cỏ rộng, núi hoặc biển, chiếm diện tích đất tương đối nhỏ, và có thể kết hợp với các ngành công nghiệp khác như nông nghiệp và chăn nuôi để cải thiện hiệu quả sử dụng đất. Ví dụ, ở một số vùng đồng cỏ, tua-bin gió có thể tồn tại cùng với chăn nuôi gia súc mà không ảnh hưởng đến việc sử dụng bình thường của đất.

Mặc dù nhà máy thủy điện cần xây dựng hồ chứa, nhưng có thể cải thiện giá trị sử dụng tổng hợp của đất và nước thông qua việc sử dụng tổng hợp các nguồn lực của hồ chứa, như phát triển nghề cá và du lịch nước.

Các tấm pin mặt trời đòi hỏi một địa điểm lắp đặt lớn, thường là trên mái nhà hoặc đất trống. Trong ứng dụng quy mô lớn, có thể chiếm dụng nhiều tài nguyên đất và gây ra một số hạn chế trong việc sử dụng đất.

Tác động môi trường

Tua-bin gió và thủy điện có tác động tương đối ít đến môi trường. Năng lượng gió là nguồn năng lượng sạch, không phát thải chất ô nhiễm và có ít tác động đến chất lượng không khí và biến đổi khí hậu. Mặc dù tua-bin gió sẽ tạo ra một lượng tiếng ồn nhất định trong quá trình hoạt động, nhưng có thể kiểm soát thông qua việc lựa chọn vị trí hợp lý và các biện pháp kỹ thuật.

Mặc dù việc phát điện từ thủy điện sẽ có một số tác động đến hệ sinh thái sông, nhưng tác động môi trường có thể được giảm thiểu bằng cách áp dụng các biện pháp như đảm bảo dòng chảy sinh thái và xây dựng đường di chuyển cá.

Quá trình sản xuất các tấm pin mặt trời sẽ tiêu thụ nhiều năng lượng và tài nguyên, và tạo ra một số chất thải ô nhiễm. Ngoài ra, việc xử lý các tấm pin mặt trời cũng sẽ gây áp lực nhất định lên môi trường.