Munich- Nhà máy lớn nhất dùng mái từ năng lượng mặt trời
Trong thập kỷ 1990, ngành năng lượng Mặt Trời đã gặp nhiều trở ngại cho phát triển do nhiên liệu hóa thạch rẻ và không được sự khuyến khích hỗ trợ tích cực từ phía nhà nước. Tuy nhiên, sự gia tăng đột biến giá năng lượng gần đây, những lo ngại leo thang về biến đổi khí hậu toàn cầu và các biện pháp khuyến khích vật chất mới đang nhen nhóm lại mối quan tâm vào công nghệ này. Trong khoảng 5 năm tới, công suất phát điện Mặt Trời (CSP) dự kiến sẽ tăng trung bình gấp đôi trong khoảng 16 tháng và trên phạm vi toàn thế giới công suất lắp đặt CSP sẽ đạt 6.400 MW vào năm 2014 -gấp 14 lần so với công suất hiện nay.
Không giống như quang điện Mặt Trời (PV) sử dụng trong ngành bán dẫn để chuyển ánh sáng Mặt Trời trực tiếp thành điện năng, các nhà máy CSP sản xuất điện nhờ sử dụng nhiệt. Các nhà máy này đòi hỏi một lượng lớn bức xạ Mặt Trời trực tiếp mới có thể hoạt động hiệu quả, nên các sa mạc là nơi lý tưởng đặt cơ sở sản xuất.
Hai lợi ích lớn nhất của CSP so với các nhà máy điện thông thường là hoạt động sản xuất điện “sạch” và không thải ra lượng khí cácbon, do Mặt Trời là nguồn cung cấp năng lượng nên không mất chi phí nhiên liệu. Việc tích trữ năng lượng dưới dạng nhiệt cũng rẻ hơn nhiều so với việc tích trữ dưới dạng ắcquy nên CSP hiệu quả kinh tế hơn, thậm chí còn tránh được tình trạng gián đoạn trong truyền tải điện.
Mỹ và Tây Ban Nha hiện là hai nước dẫn đầu thế giới về phát triển năng lượng Mặt Trời với công suất mới dự kiến được đưa vào sử dụng năm 2012 đạt tổng cộng trên 5.600 MW, chiếm trên 90% công suất mới ước tính vào năm đó. Sản lượng từ những nhà máy năng lượng Mặt Trời sẽ đủ để đáp ứng nhu cầu điện của hơn 1,7 triệu hộ gia đình.
Tổ hợp sản xuất điện nhiệt Mặt Trời lớn nhất đang hoạt động hiện nay là Solar Electricity Generating Station ở Sa mạc Mojave tại bang California, Mỹ. Đi vào hoạt động trong giai đoạn 1985 và 1991, tổ hợp có công suất 354 MW này đã sản xuất đủ điện cung cấp cho 100.000 hộ gia đình trong gần hai thập niên qua. Hiện nay, hàng chục nhà máy CSP mới đang được tiến hành xây dựng ở Mỹ với công suất dự kiến được đưa vào sử dụng trong năm 2012 đạt 3.100 MW.
Tại Tây Ban Nha, nhà máy CSP có quy mô thương mại đầu tiên bắt đầu hoạt động ngoài nước Mỹ kể từ giữa thập niên 1980 và được đưa vào sử dụng năm 2007. Ngoài Mỹ và Tây Ban Nha, các quy định khuyến khích phát triển ở Pháp, Hy Lạp, Italia và Bồ Đào Nha dự kiến nâng công suất lắt đặt CSP 3.200 MW vào năm 2020. Trung Quốc dự đoán lắp đặt công suất 1.000 MW vào thời điểm đó. Các nước phát triển CSP khác bao gồm Ôxtrâylia, Angiêri, Ai Cập, Iran, Ixraen, Gioócđani, Mêhicô, Marốc, Nam Phi và Các Tiểu Vương quốc Arập Thống nhất.
Việc sử dụng các nhà máy CSP để cung cấp năng lượng cho các loại xe điện có thể làm giảm lượng khí thải CO2 và tạo ra những thuận lợi mang tính chiến lược khi giảm bớt sự phụ thuộc vào dầu mỏ.
Diện tích đất đòi hỏi cho các nhà máy CSP vào khoảng 38.850 km2, tương đương với 15% khu đất của Nevada. Như vậy, các nhà máy CSP sử dụng ít đất trên đơn vị sản lượng điện tương đương hơn các đập thuỷ điện lớn khi tính cả diện tích đất ngật lụt, và cũng ít hơn các nhà máy đốt than tính cả nhân tố lượng đất được sử dụng cho hoạt động khai mỏ.
Một nghiên cứu khác, được công bố tại Scientific American hồi tháng 1/08, đề nghị sử dụng các nhà máy CSP và PV để sản xuất 69% lượng điện và 35% tổng năng lượng của Mỹ bao gồm cả nguồn năng lượng phục vụ lĩnh vực giao thông vận tải vào năm 2050.
Các nhà máy CSP chiếm chưa đến 0,3% diện tích sa mạc của Bắc Phi và Trung Đông vẫn có thể sản xuất đủ điện để cung cấp cho những nhu cầu của hai khu vực này cộng thêm với Liên minh châu Âu (EU). Nhận thức được điều này, Hợp tác Năng lượng Tái sinh Liên Địa Trung Hải - sáng kiến của Câu lạc bộ Rome, Quỹ Bảo tồn Khí hậu Hamburg và Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia Gioócđani - đã đưa ra ý tưởng DESERTEC Concept năm 2003. Kế hoạch phát triển hệ thống năng lượng có thể phục hồi này nhằm truyền tải điện sang châu Âu từ Trung Đông và Bắc Phi với đề nghị xây dựng công suất lắp đặt 100.000 MW CSP khắp Trung Đông và Bắc Phi vào năm 2050. Việc chuyển giao điện sang châu Âu sẽ thực hiện thông qua hệ thống dây cáp truyền tải hiện nay qua Địa Trung Hải. Angiêri cũng đưa ra kế hoạch xây dựng đường dây cáp 3.000 km nối giữa thị trấn Adrar của Angiêri và thành phố Aachen của Đức để xuất khẩu 6.000 MW điện sản xuất từ năng lượng Mặt Trời vào năm 2020.
Nếu tốc độ tăng trưởng hàng năm của CSP đến hết năm 2012 được tiếp tục duy trì đến năm 2020, công suất CSP lắp đặt toàn cầu dự kiến vượt 200.000 MW, tương đương với 135 nhà máy điện đốt than. Với hàng tỷ USD bắt đầu đổ vào ngành CSP và những hạn chế của Mỹ về khí thải cácbon ngày càng trở nên rõ ràng, mục tiêu chính của CSP là phải đạt được công suất như vậy./.