Một trong những dự án năng lượng mặt trời tham vọng nhất trong lịch sử đang lặng lẽ đi đến hồi kết sau chỉ một thập kỷ hoạt động: Nhà máy điện mặt trời Ivanpah ở sa mạc Mojave của bang California. Nơi đây từng được ca ngợi là biểu tượng cho tương lai năng lượng sạch của nước Mỹ.
Nhà máy điện mặt trời Ivanpah quy mô lớn trị giá 2,2 tỷ USD, hứa hẹn sẽ cung cấp điện cho 140.000 hộ gia đình Mỹ và cũng hứa hẹn chứng minh rằng các dự án năng lượng tái tạo quy mô lớn, mang tính tương lai hoàn toàn có thể hoạt động hiệu quả.
Điều gì sẽ xảy ra khi một ý tưởng năng lượng mang tính tương lai xuất hiện quá sớm so với công nghệ của chính nó?
Nhưng thay vào đó, Ivanpah đã trở thành một bài học cảnh báo về thời điểm, những quyết định mạo hiểm về công nghệ, chính trị và thực tế khắc nghiệt của việc xây dựng quy mô lớn.
Việc đóng cửa Ivanpah không phải là dấu chấm hết cho năng lượng mặt trời, nhưng nó cho thấy một ngành công nghiệp có thể thay đổi nhanh chóng như thế nào, và ngay cả những ý tưởng táo bạo cũng có thể bị kinh tế chi phối.
Để hiểu Ivanpah, chúng ta phải quay trở lại cuối những năm 2000. Nước Mỹ đang chao đảo vì cuộc khủng hoảng tài chính năm 2008. Tỷ lệ thất nghiệp cao, bong bóng nhà đất vỡ tung, và chính quyền tổng thống đương nhiệm đang chịu áp lực phải phục hồi nền kinh tế đồng thời giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.
Đạo luật Phục hồi và Tái đầu tư Mỹ năm 2009 đã rót hàng tỷ USD vào năng lượng sạch như một phần của gói kích thích kinh tế mang tính lịch sử. Ý tưởng rất đơn giản: Tạo việc làm, cắt giảm khí thải và thúc đẩy một thế hệ cơ sở hạ tầng xanh mới.
Ivanpah nổi lên trực tiếp từ làn sóng lạc quan này. BrightSource Energy, do CEO John Willard lãnh đạo, là công ty tiên phong trong công nghệ nhiệt mặt trời tập trung. NRG Energy, do CEO David Crane lãnh đạo, coi Ivanpah là một "canh bạc" táo bạo có thể định vị lại công ty trở thành công ty hàng đầu về năng lượng tái tạo. Google đã đầu tư 168 triệu USD.
Họ cùng nhau đề xuất một nhà máy nhiệt điện mặt trời công suất 392 Megawatt, dự kiến sản xuất khoảng 1 triệu Megawatt giờ điện mỗi năm.
Bảo lãnh bởi khoản vay liên bang trị giá 1,6 tỷ USD, Ivanpah được coi là một kỳ quan kỹ thuật và một tuyên bố chính trị - Bằng chứng cho thấy nước Mỹ có thể xây dựng các dự án năng lượng lớn, sạch và công nghệ cao.
Việc xây dựng bắt đầu vào năm 2010, và hàng ngàn công nhân đã đổ về Sa mạc Mojave để đưa dự án vào hoạt động.
Nhưng đến tháng 1/2025, Ivanpah tuyên bố đóng cửa chỉ hơn một thập kỷ sau khi được đưa vào vận hành...
Ivanpah hoạt động như thế nào?
Ivanpah không sử dụng các tấm pin mặt trời phẳng quen thuộc mà bạn thường thấy trên mái nhà. Thay vào đó, nó dựa vào năng lượng mặt trời tập trung (CSP), một công nghệ dựa trên nhiệt.
Hơn 300.000 tấm gương điều khiển bằng máy tính, gọi là heliostat, được trải rộng trên hàng nghìn mẫu đất. Những tấm gương này theo dõi mặt trời suốt cả ngày và tập trung ánh sáng mặt trời vào các bộ thu đặt trên đỉnh 3 tòa tháp cao 350 mét.
Ảnh: Photopilot
Ánh sáng tập trung làm nóng nước thành hơi nước, sau đó làm quay tuabin để tạo ra điện, tương tự như nhà máy điện than hoặc điện hạt nhân, nhưng không cần đốt nhiên liệu.
Trên lý thuyết, công nghệ năng lượng mặt trời tập trung (CSP) mang lại một số lợi thế. Nó có thể mở rộng quy mô lên tầm công nghiệp, hứa hẹn sản lượng ổn định hơn so với các công nghệ năng lượng mặt trời trước đây, và thậm chí Ivanpah còn có hệ thống dự phòng bằng khí đốt tự nhiên để phát điện khi mặt trời không chiếu sáng.
Đối với các công ty điện lực như PG&E và Southern California Edison, công nghệ này được quảng bá như một nguồn năng lượng ổn định, không phát thải carbon theo các hợp đồng dài hạn.
Công trình tỷ USD "chết yểu" thế nào?
Về lý thuyết, nó rất tuyệt vời. Nhưng trên thực tế, thế giới đã phát triển nhanh hơn tốc độ mà dự án có thể theo kịp.
Vấn đề cốt lõi của Ivanpah không chỉ là vấn đề kỹ thuật. Đó là vấn đề thời điểm kinh tế. Trong suốt quá trình xây dựng nhà máy từ năm 2010 đến năm 2014, toàn bộ ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đã trải qua một sự chuyển đổi: Chi phí của các tấm pin mặt trời quang điện (PV) giảm gần 80%, chủ yếu nhờ vào năng lực sản xuất khổng lồ ở Trung Quốc.
Đột nhiên, các trang trại PV đơn giản, cả trên mái nhà và quy mô lớn, trở nên rẻ hơn, nhanh hơn và dễ triển khai hơn so với các hệ thống CSP phức tạp.
Cùng lúc đó, sự bùng nổ khai thác khí đá phiến ở Mỹ đã khiến giá khí đốt tự nhiên giảm mạnh. Các nhà máy điện khí đốt trở thành một trong những nguồn điện rẻ nhất để xây dựng và vận hành.
Vào thời điểm Ivanpah đi vào hoạt động năm 2014 với nhiều sự kiện rầm rộ, nó đã bước vào một thị trường hoàn toàn khác so với thị trường mà nó được hình thành ban đầu. Đó là một dự án chậm tiến, đòi hỏi vốn đầu tư lớn, được xây dựng cho một thế giới nơi năng lượng tái tạo đắt đỏ và cần sự hỗ trợ mạnh mẽ. Thay vào đó, nó xuất hiện trong một thế giới mà năng lượng mặt trời và khí đốt đã có giá thành thấp hơn.
Tệ hơn nữa, Ivanpah gặp khó khăn trong việc đạt được các mục tiêu hiệu suất. Trong năm đầu tiên, nhà máy chỉ sản xuất được khoảng hai phần ba sản lượng đã hứa. Sự thiếu hụt này đã gây thất vọng cho các khách hàng sử dụng điện và tạo cơ hội dễ dàng cho những người chỉ trích lên án.
Chưa kể, Ivanpah cònn phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật nghiêm trọng. Hệ số công suất của nó, tức là tỷ lệ năng lượng sản xuất so với tiềm năng tối đa, chỉ đạt dưới 30%, thấp hơn nhiều so với các nhà máy điện khí thông thường, vốn có thể vượt quá 60%. Trong khi đó, năng lượng mặt trời quang điện ngày càng hiệu quả và rẻ hơn.
Việc duy trì hơn 300.000 tấm kính định nhật trong môi trường sa mạc khắc nghiệt rất tốn kém và đòi hỏi nhiều nhân công. Bụi tích tụ làm giảm hiệu suất, và nhiệt độ cực cao đặt ra những thách thức lâu dài về độ tin cậy cho các hệ thống cơ khí. Cơ sở này cũng đòi hỏi diện tích đất rất lớn cho một sản lượng điện khiêm tốn so với các trang trại quang điện mới hơn.
Người Mỹ đặt câu hỏi tại sao phải ủng hộ một nhà máy điện mặt trời trị giá hàng tỷ USD mà lại không thể thực hiện được những gì đã hứa?
Vậy rốt cuộc, di sản của Ivanpah là gì? Theo một nghĩa nào đó, nó đã thất bại. Nó không đạt được các mục tiêu kinh tế và hiệu suất ban đầu, và không thể duy trì khả năng cạnh tranh trong một thị trường thay đổi nhanh chóng.
Câu chuyện của Ivanpah không phải là biểu tượng cho những hạn chế của năng lượng tái tạo, mà là lời nhắc nhở về cách thức tiến bộ thực sự diễn ra.
Trang Ly
