Vì sao phát điện bằng năng lượng Mặt Trời, phát điện bằng sức gió còn bị hạn chế?

Mặt Trời hàng năm cung cấp cho mặt đất một nguồn năng lượng tương đương với đốt cháy 1,3 x 10^14 tấn than đá tiêu chuẩn, trong đó 30% bị phản xạ trở lại không trung, phần còn lại trên mặt đất phát huy tác dụng vô cùng to lớn: để cho vạn vật sinh trưởng, nước biển chuyển động, bốn mùa tuần hoàn, nước sông chảy mãi. Sau khi hoàn thành những việc đó, ngoài một phần rất nhỏ của năng lượng Mặt Trời biến thành nguồn năng lượng của Trái Đất (năng lượng xanh, năng lượng nước), đại bộ phận bị tiêu tan vào trong không trung.

Từ xa xưa loài người đã biết lợi dụng năng lượng Mặt Trời, ban đầu là sưởi ấm dưới ánh nắng Mặt Trời, lợi dụng bốn mùa canh tác, ngày nay đã biết du lịch vũ trụ. Tất cả những điều đó đều nhờ năng lượng Mặt Trời. Song năng lượng Mặt Trời cống hiến cho điện lực còn rất ít, vì sao vậy?

Nguyên là năng lượng Mặt Trời có một nhược điểm lớn, đó là: quá phân tán. Mặt Trời cách Trái Đất 1,5 x 10^8 km. Mỗi mét vuông trên mặt đất chỉ nhận được không quá 1kW năng lượng từ Mặt Trời. Vì vậy muốn xây dựng nhà máy điện năng lượng Mặt Trời có công suất hàng triệu kilowatt thì tối thiểu phải dùng diện tích 1 triệu m2 để tích tụ ánh nắng, đó là còn chưa kể đến sự tổn thất do chuyển hóa năng lượng và diện tích lắp đặt các thiết bị. Ngày nay trên thế giới đã xây dựng một số nhà máy điện Mặt Trời. Người ta dùng kính phản xạ làm thiết bị tích tụ ánh nắng, đốt nóng hơi nước để phát điện. Xây dựng những nhà máy phát điện như thế tốn kém gấp mười mấy lần, thậm chí mấy chục lần so với nhà máy điện bình thường.

Một nhược điểm khác của năng lượng Mặt Trời là không ổn định. Nó bị các mùa xuân hạ thu đông, ngày đêm, nắng mưa, các vĩ độ ảnh hưởng, hơn nữa thời gian và không gian cũng thường bị chênh lệch. Ví dụ ở Nam Cực mùa hè ánh nắng mạnh, nhưng ngược lại chính lúc đó ở phương Bắc lạnh lẽo mới cần được sưởi ấm. Vì vậy muốn năng lượng Mặt Trời trở thành nguồn năng lượng có tính toàn cầu phải xây dựng một hệ thống tải điện đường dài và những trạm chứa năng lượng Mặt Trời. Theo tính toán của các chuyên gia, khoảng 50 năm nữa mới thực hiện được những ý tưởng này.

Năng lượng gió cũng có những nhược điểm giống như năng lượng Mặt Trời, thậm chí tính phân tán và ổn định còn kém hơn năng lượng Mặt Trời. Khi tốc độ gió là 5 m/s (tương đương gió cấp 7) thì mật độ năng lượng mỗi mét vuông có thể đạt được chỉ là 1,4 kW. Muốn xây dựng một nhà máy phát điện bằng sức gió cỡ lớn thì cần có một diện tích hứng gió rất lớn.

Chính vì năng lượng Mặt Trời và năng lượng gió đều phân tán, không ổn định nên việc phát triển các nguồn năng lượng này còn bị hạn chế rất nhiều. Nếu muốn chuyển hóa năng lượng Mặt Trời và năng lượng gió thành năng lượng thứ cấp như năng lượng hydro thì phải tránh được những nhược điểm trên, lợi dụng đặc điểm chúng có thể tái sinh để thỏa mãn nhu cầu năng lượng đối với con người. Đó là những chuyên đề mà các chuyên gia năng lượng đang tiến hành nghiên cứu.

Từ khóa: Phát điện bằng năng lượng Mặt Trời; Phát điện bằng sức gió.