Bao nhiêu tấm pin mặt trời tạo ra lượng điện bằng 1 nhà máy điện hạt nhân?

Các tháp giải nhiệt ở một nhà máy điện hạt nhân (ảnh: Danielprudek/Getty Images).

Nhu cầu năng lượng toàn cầu đang tăng nhanh khi ngày càng nhiều thiết bị, phương tiện và hệ thống được kết nối vào lưới điện. Điều này đặt ra thách thức lớn đối với việc mở rộng các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, nhất là khi so sánh với công suất rất lớn của các lò phản ứng hạt nhân hiện đại.

Trong khi xây dựng nhà máy điện hạt nhân đòi hỏi khoản đầu tư cơ sở hạ tầng rất lớn, việc phát triển các trang trại điện mặt trời quy mô tương đương cũng không hề rẻ. Chi phí không chỉ nằm ở việc lắp đặt hàng triệu tấm pin mà còn bao gồm hệ thống lưu trữ điện, truyền tải và kết nối với lưới điện.

Điều đó cho thấy việc thay thế hoàn toàn điện hạt nhân bằng điện mặt trời vẫn là thách thức lớn ở thời điểm hiện nay.

Tuy vậy, nhiều quốc gia đang triển khai các giải pháp nhằm mở rộng quy mô điện mặt trời, từ quy hoạch quỹ đất chuyên dụng đến tận dụng mái nhà và các bãi đỗ xe.

Cần hơn 8,5 triệu tấm pin mặt trời để tương đương một lò phản ứng hạt nhân

Trung bình, để sản xuất mỗi MW điện mặt trời, cần có từ 5 đến 10 hecta đất để lắp đặt các tấm pin mặt trời (ảnh: Colin Peachey/Getty Images).

Công suất là chỉ số quan trọng để đánh giá khả năng sản xuất điện của một nguồn năng lượng. Đây cũng là cơ sở xác định lượng điện mà hệ thống có thể cung cấp cho lưới điện trước khi quá tải.

Một trong những ưu điểm nổi bật của điện hạt nhân là công suất rất lớn. Trung bình, một lò phản ứng hạt nhân có công suất khoảng 900MW, trong khi những tổ máy lớn hơn có thể đạt tới 1.600MW.

Trong khi đó, một tấm pin mặt trời thông thường chỉ tạo ra khoảng 400-460W trong điều kiện nắng tối ưu. Nếu giả định công suất này được duy trì liên tục, cần khoảng 4 triệu tấm pin để đạt mức công suất tương đương một lò phản ứng hạt nhân 900MW.

Tuy nhiên, thực tế còn phụ thuộc vào hệ số công suất - tỷ lệ giữa sản lượng điện thực tế và công suất tối đa theo thiết kế. Điện hạt nhân có hệ số công suất trung bình khoảng 93%, nghĩa là sản lượng gần như ổn định quanh năm. Ngược lại, điện mặt trời chỉ đạt khoảng 24% do phụ thuộc vào thời tiết, thời gian trong ngày và mùa trong năm.

Với hệ số công suất này, sản lượng thực tế của một tấm pin 400W chỉ còn khoảng 96W. Do đó, để tạo ra mức công suất tương đương khoảng 837MW, tương ứng 93% công suất của một lò phản ứng 900MW thì cần tới khoảng 8,7 triệu tấm pin mặt trời.

Con số này vẫn dựa trên giả định điều kiện bức xạ mặt trời thuận lợi. Trên thực tế, việc duy trì cường độ ánh sáng tối ưu trên diện tích lắp đặt khổng lồ như vậy là điều rất khó đạt được. Đây cũng là một trong những nguyên nhân khiến các dự án điện mặt trời cần thời gian dài để hoàn vốn.

Thách thức lớn nhất là diện tích lắp đặt

Hiện nay, các nhà máy điện mặt trời trên thế giới được lắp đặt nhiều nhất ở những vùng đất khô hạn, nhiều nắng, ít mây, đặc biệt là các sa mạc và khu vực có bức xạ mặt trời cao quanh năm (ảnh: Bilanol/Shutterstock).

Không gian là rào cản lớn đối với việc phát triển điện mặt trời ở quy mô rất lớn.

Dù không hề nhỏ, ngay cả nhà máy điện hạt nhân lớn nhất tại Mỹ cũng chỉ chiếm diện tích khoảng 2,6km². Trong khi đó, một nhà máy điện mặt trời có công suất tương đương sẽ cần hơn 36km² đất.

Không nhiều nơi trên thế giới sở hữu những vùng đất bằng phẳng, có cường độ bức xạ cao và đủ rộng để triển khai các dự án điện mặt trời quy mô như vậy. Ngay cả khi có điều kiện tự nhiên phù hợp, việc bố trí quỹ đất cũng là một thách thức không nhỏ.

Để khắc phục hạn chế này, nhiều quốc gia đang tìm cách tận dụng các không gian sẵn có. Chẳng hạn, Pháp đã ban hành luật yêu cầu các bãi đỗ xe có diện tích trên 1.500m² phải được che phủ tối thiểu 50% bằng hệ thống pin mặt trời.

Giải pháp này không chỉ giúp tăng sản lượng điện tái tạo mà còn góp phần giảm hiệu ứng đảo nhiệt tại các bãi đỗ xe. Dù cần rất nhiều công trình như vậy để đạt công suất tương đương một lò phản ứng hạt nhân, đây vẫn được xem là hướng đi khả thi mà nhiều quốc gia phát triển có thể áp dụng.

Theo Báo Dân Trí