Các nhà khoa học thuộc Đại học Công nghệ Lappeenranta (LUT) Phần Lan đã nghiên cứu hai kịch bản khác nhau về phương thức Châu Âu có thể đạt được mục tiêu không phát thải carbon vào năm 2050 hoặc 2040. Nhóm nhà nghiên cứu nhận thấy, công nghệ pin điện mặt trời (PV) có thể chuyển hóa toàn bộ hệ thống năng lượng của lục địa thành một “hệ thống năng lượng mặt trời”, được gọi là “Nền kinh tế Solar to-X.”

 

Công suất điện lắp đặt (trái) và phát điện (phải) từ nhiều nguồn khác nhau trong ba kịch bản 2020-50. Ảnh: Đại học LUT, Tiến bộ về quang điện, Lisense Creative Commons CC BY 4.0.

Christian Breyer, GS kinh tế năng lượng mặt trời tại LUT, trong cuộc phỏng vấn với tạp chí PV – magazine cho biết: “Bảo đảm chủ quyền năng lượng có thể khả thi ở châu Âu và cũng là sự lựa chọn của xã hội. Điện mặt trời có thể cung cấp 100% năng lượng tái tạo cho châu Âu vào khoảng năm 2040.”

GS Breyer nhấn mạnh tầm quan trọng của PV, xác định pin điện mặt trời sẽ là trụ cột chính của hệ thống năng lượng châu Âu khi điện năng được sử dụng trên quy mô lớn trong các ngành cung cấp nhiệt và giao thông.

Ông giải thích: “Thuật ngữ đặc trưng cho hệ thống năng lượng mới hình thành được gọi là “nền kinh tế Power-to-X” do điện khí hóa trực tiếp và gián tiếp là yếu tố chính của hệ thống năng lượng bền vững với giá cả phù hợp. “Nền kinh tế hydro” là một quan điểm sai lầm, vì hydro không phải là yếu tố đặc trưng của hệ thống năng lượng mới hình thành mà là chất mang năng lượng trung gian quan trọng trong những ứng dụng chuyển hóa năng lượng thông qua hydro đến các ứng dụng X.”

Nhóm nghiên cứu đã trình bày hai kịch bản trong bài viết " Phản ánh quá trình chuyển đổi năng lượng từ góc độ châu Âu và trong bối cảnh toàn cầu— Mức độ phù hợp của quang điện mặt trời trong đánh giá tiêu chuẩn cho hai kịch bản đầy tham vọng " được xuất bản gần đây trên tạp chí Progress in Photovoltaics.

Các nhà nghiên cứu đã mô tả cụ thể vai trò của năng lượng mặt trời đối với quá trình chuyển đổi năng lượng của châu Âu trong bối cảnh toàn cầu. Nhóm nhà khoa học sử dụng Mô hình chuyển đổi hệ thống năng lượng LUT, xem xét nhu cầu nhiệt và điện của các khu dân cư, thương mại và công nghiệp, nhu cầu năng lượng ngành giao thông vận tải. Đồng thời, nhóm nghiên cứu cũng dự tính lượng khí thải CO2 liên quan đến quá trình sản xuất năng lượng.

Nhóm cho biết: “Mô hình tối ưu hóa chi phí cho năng lượng được thực hiện theo từng giai đoạn 5 năm, mỗi năm được mô phỏng ở độ phân giải hàng giờ nhằm đảm bảo cân bằng cung-cầu mỗi giờ”.

Kết quả của mô hình cho thấy, với chi phí cho sự phát triển hệ thống năng lượng ở cấp độ trước đại dịch có thể đạt được phát thải CO2 ròng bằng 0 ở cả hai kịch bản, nhưng kịch bản năm 2050 có chi phí lộ trình thấp hơn 8,5% để đạt được mức phát thải CO2 bằng 0.

Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, để đạt được phát thải CO2 bằng 0: “Nguồn năng lượng lớn nhất sẽ là điện mặt trời, chiếm 54% đến 56% tổng nhu cầu năng lượng sơ cấp và 61% đến 63% tổng sản lượng điện sản xuất vào năm 2050”.

GS Breyer lưu ý, nghiên cứu trước đây cho thấy, với những chi phí cho phát triển nguồn năng lượng trước đại dịch, năng lượng mặt trời sẽ chiếm tỷ lệ từ 50% đến 60% trong hỗn hợp năng lượng tổng thể vào năm 2050.

“Chúng tôi xác định được hơn 60% một chút, tỷ lệ năng lượng (PV) cao hơn này là kết quả của việc lập mô hình PV chi tiết hơn, ví dụ như hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời một trục và các nhà sản xuất PV đa dạng, cấp độ liên kết ngành cao với pin giá rẻ và chi phí thấp. các vật chất điện phân tiết kiệm chi phí và hỗ trợ tỷ lệ chuyển đổi năng lượng mặt trời của PV cao hơn.”

Nhóm nghiên cứu kết luận, sự thành công của những kịch bản được đề xuất phụ thuộc vào sự tương tác mạnh mẽ giữa năng lượng mặt trời, điện gió, bộ lưu trữ pin, thiết bị điện phân hydro và máy bơm nhiệt.

“Bản chất của hệ thống năng lượng tương lai đang hình thành có thể được gọi là nền kinh tế power-to-X, do phần lớn năng lượng sơ cấp là điện năng được sử dụng trên toàn hệ thống năng lượng trong những ứng dụng trực tiếp như năng lượng tạo nhiệt, chuyển đổi năng lượng thành giao thông hoặc năng lượng thành nước ở các vùng khô hạn, trong khi sử dụng điện gián tiếp chủ yếu theo lộ trình chuyển hóa năng lượng thành hydro thành ứng dụng X, với các chất mang năng lượng cuối cùng ở dạng lỏng như metan, amoniac và metanol, ” các nhà khoa học kết luận.