Năng lượng tái tạo là gì? Lợi ích và xu hướng sử dụng

Năng lượng tái tạo đang trở thành một xu hướng toàn cầu phổ biến và dần thay thế nguồn năng lượng từ tài nguyên thiên nhiên. Điều này là do tăng dân số và sự phát triển của các công trình nhà ở, nhà máy và xí nghiệp, đồng thời đòi hỏi một lượng năng lượng lớn hơn. Ngày nay, năng lượng chủ yếu được sử dụng là từ các nguồn hóa thạch như than đá và dầu mỏ, nhưng tài nguyên này đang dần cạn kiệt. Vì vậy, giải pháp được đưa ra là sử dụng năng lượng tái tạo, dự kiến sẽ trở thành xu hướng quan trọng trong tương lai. Vậy năng lượng tái tạo là gì? Lợi ích và xu hướng sử dụng nguồn năng lượng này như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu nhé!

Năng lượng tái tạo là gì?

Năng lượng tái tạo là những nguồn năng lượng được sản xuất từ các nguồn tái tạo tự nhiên như ánh sáng mặt trời, gió, nước, và nhiệt đất. Việc sử dụng năng lượng tái tạo mang lại nhiều lợi ích cho môi trường, bao gồm giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và giảm ô nhiễm không khí. Ngoài ra, nó còn giúp giảm phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch không bền vững và giúp tạo ra các cơ hội mới cho sự phát triển kinh tế và xã hội.

Phân loại năng lượng tái tạo

Mặc dù năng lượng tái tạo còn khá mới, nhưng nguồn năng lượng sạch này đang trở thành một xu hướng toàn cầu ngày càng quan trọng trong tương lai. Nó bao gồm nhiều loại khác nhau như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều, và còn nhiều loại khác nữa.

Năng lượng mặt trời

Nguồn năng lượng sạch phổ biến nhất mà nhiều người biết đến là năng lượng mặt trời. Chúng ta có thể tận dụng nó qua các công nghệ hiện đại như sưởi ấm, điện quang, và quang hợp nhân tạo.

Năng lượng gió

Tương tự như năng lượng mặt trời, năng lượng từ gió cũng đang trở nên phổ biến và có vai trò quan trọng trong tương lai. Nguồn năng lượng này được tạo ra bằng cách sử dụng sức gió thông qua các tuabin gió. Các tuabin này thường có quy mô lớn, có thể có công suất từ 600 kW đến 9 MW. Khi tốc độ gió tăng, sản lượng điện được tạo ra cũng tăng lên, đạt đến công suất tối đa cho tuabin.

Thủy điện

Thủy điện, một nguồn năng lượng sạch, đang được sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia, hoạt động dựa vào sức nước trong các dòng chảy có tốc độ nhanh để thiết lập tuabin máy phát điện. Tuy nhiên, các công trình thủy điện và đập thủy điện không được coi là năng lượng tái tạo vì chúng có thể ảnh hưởng đến dòng chảy của các con sông và gây nguy hại cho môi trường và sinh vật sống trong khu vực.

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt được tạo ra từ sự hình thành ban đầu của Trái Đất và sự phân rã phóng xạ của các khoáng chất. Ở những khu vực có độ dốc địa nhiệt đủ cao, năng lượng này có thể được khai thác để sản xuất điện. Tuy nhiên, công nghệ khai thác năng lượng địa nhiệt hiện vẫn còn hạn chế và các vấn đề kỹ thuật cũng gây ra những khó khăn trong việc tận dụng tiềm năng của loại năng lượng này.

Năng lượng sinh học

Năng lượng sinh học, hay còn gọi là năng lượng sinh khối, có nguồn gốc từ động vật hoặc thực vật. Nguồn năng lượng này được tạo ra và sử dụng thông qua quá trình đốt cháy để tạo ra nhiệt, có thể được sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp. Tuy nhiên, việc đốt cháy sinh khối từ thực vật đã tạo ra một lượng lớn khí CO2 và gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường. Do đó, năng lượng sinh học dần không còn được coi là một nguồn năng lượng sạch hoàn toàn như trước.

Năng lượng chất thải rắn

Chuyển đổi rác thải hữu cơ thành năng lượng được coi là một giải pháp lý tưởng và cần thiết trong thời đại hiện nay. Năng lượng từ chất thải không chỉ tạo ra nguồn năng lượng sạch mà còn giúp xử lý vấn đề rác thải và giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Phương pháp này đã được triển khai ở nhiều quốc gia, đặc biệt là ở các nước có nền kinh tế phát triển. Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển, việc chuyển đổi rác thải thành nguồn năng lượng gặp nhiều hạn chế do thiếu vốn đầu tư và công nghệ.

Năng lượng thủy triều

Dù cũng là một hình thức năng lượng sạch toàn diện, việc sử dụng thủy triều để tạo ra điện dựa trên quá trình chuyển đổi năng lượng vẫn đang gặp phải nhiều hạn chế. Điều này chủ yếu là do chi phí đầu tư cao và khả năng thực hiện chỉ giới hạn ở những khu vực có dòng chảy mạnh hoặc mực nước triều cao.

Nhiên liệu đốt hydrogen và pin nhiên liệu hydro

Ngày nay, hydrogen đã được áp dụng trong pin nhiên liệu hydro để cung cấp năng lượng cho động cơ điện, tương tự như pin lưu trữ điện. Loại nguồn năng lượng sạch này đang được sử dụng trong các loại xe chạy bằng hơi nước.

Lợi ích của năng lượng tái tạo

So với năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch, năng lượng tái tạo mang lại nhiều lợi ích đáng kể như sau:

• Năng lượng sạch và thân thiện với môi trường: Tạo ra ít ô nhiễm và không gây hại đến môi trường.
• Khả năng tái tạo: Có thể tái tạo và tái sử dụng lại mà không làm giảm nguồn cung.
• Đa dạng và phong phú: Năng lượng tái tạo được khai thác từ nhiều nguồn như gió, mặt trời, thủy triều, và nhiều nguồn khác.
• Miễn phí sử dụng: Năng lượng tái tạo không đòi hỏi chi phí cho nguyên liệu, vì nguồn gốc của nó là từ các nguồn tự nhiên.
• Độ bền và chi phí bảo trì thấp: Có tuổi thọ cao và yêu cầu ít chi phí bảo trì so với các nguồn năng lượng khác.
• Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng năng lượng tái tạo có thể giúp hộ gia đình, doanh nghiệp, và nhà máy tiết kiệm năng lượng.

Xu hướng sử dụng năng lượng tái tạo

Lựa chọn 1: Hợp đồng mua bán điện ngoại vi (ngoài công ty)

Các dự án năng lượng tái tạo quy mô lớn thường không nằm trong phạm vi của các cơ sở mua điện thông thường, được gọi là người mua ngoại vi. Phương thức phổ biến nhất để mua điện tái tạo từ các dự án này là thông qua các hợp đồng mua bán điện (PPA), trong đó có một mức giá cố định cho điện năng được thiết lập với chủ dự án trong một khoảng thời gian nhất định.

PPA ngoại vi là một hợp đồng dài hạn cho việc mua năng lượng tái tạo trực tiếp giữa một nhà thầu - trong trường hợp này là một công ty và một nhà phát triển dự án. PPA ngoại vi cho phép công ty thầu đảm bảo một mức giá cố định cho điện năng trong toàn bộ thời gian hợp đồng. Trong một số trường hợp, tính kinh tế của hợp đồng dài hạn có thể mang lại lợi ích cho công ty, giúp họ tiết kiệm chi phí năng lượng. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là PPA cũng có thể mang lại rủi ro tương đương cho các công ty.

Bằng cách đảm bảo cam kết dài hạn cho dự án từ một công ty thầu, nhà phát triển đặt mình vào vị trí vững chắc hơn để nhận được tài trợ quan trọng giúp dự án tiếp tục phát triển. Ngược lại, cam kết này có thể giúp công ty đưa ra các tuyên bố quan trọng, thậm chí được gọi là tuyên bố bổ sung, đồng nghĩa rằng nếu không có họ, dự án sẽ không thể hoạt động và sẽ không thể thay thế được nguồn năng lượng từ các nhiên liệu hóa thạch hiện có.

PPA đã nhận được sự quan tâm đáng kể trong vài năm qua từ các nhà mua C&I (công nghiệp và thương mại), vì chúng cho phép những người sử dụng lượng điện lớn mua năng lượng tái tạo ở quy mô lớn và giúp các công ty đạt được các mục tiêu môi trường một cách đáng kể - đôi khi giúp họ đạt được mục tiêu sử dụng 100% điện tái tạo trong các thị trường mà hợp đồng mua bán điện được thực hiện.

Tuy nhiên, đối với nhiều người mua C&I, PPA ngoại vi có thể không phải là lựa chọn phù hợp. Thông thường, điều này là do mức độ tin cậy của người mua hoặc quy mô tải năng lượng (mặc dù các PPA nhỏ hơn, thông qua hoạt động/ công ty, đang trở nên phổ biến hơn). Vào năm 2020, Schneider Electric đã tư vấn về PPA của liên hiệp châu Âu đầu tiên, cho phép 4 công ty hợp tác để hỗ trợ phát triển năng lượng gió sạch.

Lựa chọn 2: Hợp đồng mua điện tại chỗ/ Phát điện phân tán

Một lựa chọn phổ biến khác để mua điện tái tạo là thông qua việc lắp đặt tại chỗ, thường là hệ thống quang điện mặt trời (PV). Cách tiếp cận này đặc biệt hấp dẫn đối với những người mua có nhiều cơ sở hoạt động phi tập trung (như cửa hàng bán lẻ, ngân hàng, chuỗi thức ăn nhanh, v.v.) hoặc có diện tích lớn trên mái (mặc dù PV gắn trên mặt đất cũng được sử dụng bởi các tổ chức C&I).

Hợp đồng mua bán điện tại chỗ (PPA) là một thỏa thuận giữa một công ty và nhà phát triển dự án, trong đó nhà phát triển thường sẽ sở hữu, vận hành và duy trì một hệ thống tái tạo trong khoảng thời gian từ 15-25 năm. Công ty sẽ thanh toán cho toàn bộ sản lượng điện của hệ thống với một mức giá cố định trong suốt thời hạn hợp đồng.

Mặc dù PPA cho năng lượng mặt trời tại chỗ là phổ biến nhất trong việc tạo điện sạch tại chỗ, nhưng cũng có cơ hội cho các công ty tham gia hợp đồng mua bán điện cho pin nhiên liệu và pin dự trữ.

Các dự án tại chỗ không phù hợp cho tất cả những người mua C&I. Có thể xuất hiện lo ngại về vị trí, hạn chế về chi phí hoặc rủi ro hoạt động mà người mua có thể quyết định không tham gia. Ngoài ra, hầu hết các nhà mua C&I không thể sử dụng phương pháp phát điện tại chỗ chỉ để đáp ứng một phần nhỏ nhu cầu tổng thể về điện của họ do quy mô nhỏ hơn của các dự án này.

Lựa chọn 3: Giấy chứng nhận chất lượng năng lượng

Sản xuất và phân phối điện tái tạo là một quy trình phức tạp. Vì năng lượng tái tạo được bán trên thị trường tại chỗ thông qua lưới điện, việc xác định nguồn gốc của chúng gần như là không thể. Để bù đắp cho điều này, từ năm 1999, các dự án tại bang California đã bắt đầu tạo ra chứng chỉ phát điện để xác nhận điện tái tạo. Những “giấy chứng nhận sinh” này được gọi là chứng chỉ năng lượng tái tạo (REC) và đã trở thành tiêu chuẩn để theo dõi và thương mại điện tái tạo trên toàn cầu.

REC được sử dụng cả trong thị trường tuân thủ (có quy định) và bởi các người mua tự nguyện để đạt được mục tiêu của họ. Chúng có thể được tích hợp vào điện bán lẻ thông qua các chương trình mua tiện ích xanh hoặc “không gói”, và được bán như một sản phẩm riêng biệt.

Theo thời gian, với sự phát triển của thị trường toàn cầu, nhiều loại chứng chỉ đã được phát triển. Thuật ngữ “Giấy chứng nhận chất lượng năng lượng” (EAC) đề cập đến loại mới nổi và đã được thiết lập này, không phụ thuộc vào quốc gia xuất xứ.

EAC có ngưỡng cửa gia nhập tương đối thấp đối với hầu hết các người mua C&I. Chúng dễ dàng có được, đại diện cho việc sản xuất điện không gây ra khí thải carbon và được cung cấp từ một nhà cung cấp uy tín, cũng như được bên thứ ba công nhận về độ tin cậy cao. Hầu hết những người mua điện tái tạo tại một thời điểm cụ thể sẽ sử dụng một số lượng EAC để đáp ứng các mục tiêu của họ.

Lựa chọn 4: Các chương trình Điện xanh Tiện ích

Phần lớn được coi là một phản ứng trước nhu cầu ngày càng tăng của các doanh nghiệp và tổ chức (C&I) về việc có lựa chọn năng lượng lớn hơn và các nguồn năng lượng sạch, các nhà cung cấp điện tập trung đã bắt đầu cung cấp các lựa chọn năng lượng xanh dưới dạng biểu giá xanh và các chương trình thuê bao.

Lo ngại trước xu hướng của người tiêu dùng có ý thức về môi trường, thay thế nguồn cung cấp điện truyền thống bằng các phương án tái tạo có nguồn gốc trực tiếp, nhiều công ty tiện ích đã bắt đầu chuyển hướng từ việc chỉ cung cấp sản xuất năng lượng thông thường, quy mô lớn bằng cách cung cấp các giải pháp điện xanh.

Mặc dù bị hạn chế bởi vị trí địa lý của mình, nhưng nỗ lực này đã thu hút lượng khách hàng ngày càng tăng của những người mua năng lượng doanh nghiệp yêu cầu các lựa chọn tái tạo, đồng thời báo hiệu một sự thay đổi có ý nghĩa trong cách thức mua và bán năng lượng điện.

Các tổ chức có thể gặp khó khăn trong việc đạt được mục tiêu của mình bằng cách sử dụng một giải pháp hoặc công nghệ duy nhất; vì vậy, chúng tôi đề xuất một cách tiếp cận danh mục đầu tư để đạt được mục tiêu cuối cùng bằng cách sử dụng nhiều giải pháp công nghệ sạch khác nhau.

Thông qua bài viết này, bạn sẽ có được câu trả lời cho câu hỏi “Năng lượng tái tạo là gì?” và cũng hiểu rõ hơn về lợi ích của nguồn năng lượng sạch hoàn toàn và xu hướng năng lượng trong tương lai.