Năng lượng mặt trời thật sự sạch đến đâu?

Các tấm pin năng lượng mặt trời không thải ra khí nhà kính trong quá trình tạo ra điện. Đó là sự thật không có gì phải bàn cãi. Thực tế này cũng là lý do vì sao năng lượng mặt trời được ca ngợi như một dạng năng lượng sạch, không gây hại cho môi trường. Thế nhưng, những người hoài nghi không ngừng “vạch lá tìm sâu” và cuối cùng họ cũng tìm được: để làm ra một tấm pin, ngay từ đầu đã phải tiêu hao rất nhiều năng lượng. Đặc biệt, để làm tan chảy và tinh chế silicon (các tấm pin cần silicon để hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời) lại cần nhiệt độ lên tới 1.414⁰C.

Silicon được tan chảy trong các lò điện và hiện tại, hầu hết điện năng được tạo ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu sinh học, vốn thải ra khí CO₂. Vì thế, khi một tấm pin mới được đưa vào sử dụng, ngay từ đầu đã mang sẵn trong mình một “món nợ carbon”. Nhìn từ quan điểm môi trường, món nợ này phải được hoàn trả trước khi tấm pin được xem là giải pháp cho môi trường.

Đứng ở góc độ này, một số ý kiến hoài nghi cho rằng nếu động cơ lắp đặt tấm pin mặt trời là vì mục đích bảo vệ môi trường thì chúng chưa làm được điều đó. Tiến sĩ Wilfried van Sark, thuộc Đại học Utrecht ở Hà Lan cùng các đồng nghiệp đã tìm cách đưa ra các bằng chứng cụ thể để chứng minh xem liệu quan điểm này đúng hay sai, và nghiên cứu này đã được đăng trên Nature Communications. 

Theo đó, nhóm của Van Sark đã tính toán năng lượng cần để sản xuất tất cả các tấm pin được lắp đặt trên thế giới từ 1975-2015 và lượng khí CO₂ thải ra trong quá trình tạo ra năng lượng ấy. Họ cũng xem xét năng lượng mà các tấm pin này tạo ra kể từ khi được lắp đặt và lượng CO₂ tương ứng mà chúng đã giúp ngăn chặn đưa vào trong không khí. Khác với các nghiên cứu khác, nhóm Tiến sĩ Van Sark đã tính đến yếu tố rằng quá trình sản xuất tấm pin đã dần hiệu quả hơn qua thời gian.

Lượng khí thải mà tấm pin tiết kiệm được sẽ phụ thuộc vào nơi nó được lắp đặt. Ảnh: extremetech.com

Để ước tính lượng tấm pin được lắp đặt trên thế giới, nhóm ông đã sử dụng dữ liệu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Họ cũng lấy thông tin về năng lượng cần để sản xuất tấm pin từ hàng chục các nghiên cứu được xuất bản. Tính toán lượng CO₂ thải ra trong suốt quá trình làm ra tấm pin sẽ phụ thuộc vào nơi tấm pin đó được sản xuất, cũng như thời điểm sản xuất. Còn lượng khí thải mà tấm pin tiết kiệm được sẽ phụ thuộc vào nơi nó được lắp đặt.

Ví dụ, một tấm pin sản xuất tại Trung Quốc tạo ra gần gấp đôi lượng khí thải so với một tấm pin sản xuất tại châu Âu. Đó là vì Trung Quốc chủ yếu dựa vào nhiên liệu hóa thạch để tạo ra điện. Ngược lại, lợi ích môi trường của việc lắp đặt tấm pin sẽ cao hơn tại Trung Quốc, so với tại châu Âu vì năng lượng sạch tạo ra được dùng thay thế cho điện đến từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch. 

Nhóm Tiến sĩ Van Sark phát hiện, sản xuất một tấm pin ngày nay trung bình tạo ra chỉ khoảng 20 gram khí CO₂ trên mỗi kWh năng lượng mà chúng mang lại trong suốt vòng đời của mình (ước tính 30 năm). Con số này giảm từ mức 400-500 gram của năm 1975. Tương tự, lượng thời gian cần để sản xuất một tấm pin cũng giảm từ 20 năm xuống còn chỉ từ 2 năm trở xuống. Khi càng có nhiều tấm pin được tạo ra, quá trình sản xuất sẽ càng hiệu quả. Nhóm cũng khám phá ra rằng đối với mỗi lần tăng gấp đôi công suất năng lượng mặt trời của thế giới, năng lượng cần để sản xuất tấm pin đã giảm khoảng 12% và lượng CO₂ thải ra tương ứng cũng giảm 17-24%.

Dựa trên các con số được đưa vào tính toán, với các giả định kém lạc quan nhất, món nợ carbon sẽ được trả hết vào năm 2018. Sau thời điểm đó, có thể kết luận năng lượng mặt trời hoàn toàn vô hại.

Khánh Đoan

Nguồn The Economist