Bước đột phá 2025, năng lượng mặt trời

Kể từ cuộc Cách mạng Công nghiệp, xã hội loài người đã vận hành dựa trên năng lượng mặt trời cổ xưa – được thực vật hấp thụ hàng trăm triệu năm trước, lưu trữ trong nhiên liệu hóa thạch, và khai thác từ lòng đất. Nhưng năm nay, xu hướng đã chuyển dịch rõ rệt sang năng lượng mặt trời hiện nay. Năng lượng tái tạo, phần lớn đến từ ánh sáng mặt trời hoặc gió, được thúc đẩy bởi Mặt trời, đã vượt trội so với năng lượng truyền thống trên nhiều phương diện.
 

Năm nay, năng lượng tái tạo đã vượt qua than đá trở thành nguồn điện chính trên toàn thế giới, và năng lượng mặt trời và năng lượng gió đã tăng trưởng đủ nhanh để bù đắp toàn bộ sự gia tăng nhu cầu điện toàn cầu từ tháng 1 đến tháng 6, theo viện nghiên cứu năng lượng Ember . Vào tháng 9, Chủ tịch Trung Quốc Tập Cận Bình tuyên bố tại Liên Hợp Quốc rằng nước ông sẽ cắt giảm lượng khí thải carbon tới 10% trong một thập kỷ, không phải bằng cách sử dụng ít năng lượng hơn, mà bằng cách tập trung mạnh vào năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Và nhập khẩu tấm pin mặt trời ở châu Phi và Nam Á đã tăng vọt, khi người dân ở những khu vực này nhận ra rằng năng lượng mặt trời trên mái nhà có thể cung cấp điện cho đèn, điện thoại di động và quạt một cách rẻ tiền. Đối với nhiều người, sự tăng trưởng liên tục của năng lượng tái tạo hiện nay dường như không thể ngăn cản - một triển vọng đã khiến tạp chí Science vinh danh sự bùng nổ năng lượng tái tạo là Phát hiện đột phá của năm 2025.

Lời hứa đó được đưa ra trong bối cảnh những tin tức ảm đạm, được nêu bật tại cuộc họp về khí hậu của Liên Hợp Quốc ở Belém, Brazil, vào tháng 11. Lượng khí thải carbon toàn cầu tiếp tục tăng lên khi các quốc gia không đạt được mục tiêu cắt giảm đã cam kết trong thỏa thuận khí hậu Paris năm 2015. Mục tiêu hạn chế sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,5°C—vốn luôn là một mục tiêu khó đạt được—giờ đây dường như hoàn toàn ngoài tầm với. Nhưng Hannah Ritchie, một nhà khoa học dữ liệu tại Đại học Oxford và là một blogger về khí hậu, nằm trong số những người nhìn thấy hy vọng. Nhờ năng lượng tái tạo, sự suy giảm được chờ đợi từ lâu của nhiên liệu hóa thạch đang đến gần, bà nói. Trung Quốc “chỉ mới ở ngưỡng… bắt đầu thực sự loại bỏ than đá”, và việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch ở phần còn lại của thế giới có khả năng sẽ theo sau.

Động lực chính là sức mạnh công nghiệp hùng hậu của Trung Quốc. Sau nhiều năm kiên nhẫn nuôi dưỡng lĩnh vực này thông qua trợ cấp, Trung Quốc hiện đang thống trị sản xuất công nghệ năng lượng tái tạo toàn cầu. Nước này sản xuất 80% pin mặt trời, 70% tua bin gió và 70% pin lithium của thế giới, với mức giá mà không đối thủ nào có thể sánh kịp. “Trung Quốc thực sự đã làm chủ được điều này… nhờ quy mô nền kinh tế, năng lực sản xuất và sự cạnh tranh khốc liệt ngay trong nước”, ông Li Shuo, giám đốc Trung tâm Khí hậu Trung Quốc tại Viện Chính sách Hiệp hội Châu Á, nhận định.
 

Khi sản lượng tăng vọt, giá cả giảm và nhu cầu tăng cao. Sản lượng được mở rộng để đáp ứng nhu cầu, tiếp tục đẩy giá xuống thấp hơn nữa và thúc đẩy nhu cầu nhiều hơn. Kết quả là một vòng tuần hoàn tích cực, trong đó công nghệ năng lượng tái tạo phát triển thành một ngành công nghiệp hiện chiếm hơn 10% nền kinh tế Trung Quốc. Năng lượng gió và năng lượng mặt trời trở thành nguồn năng lượng rẻ nhất ở nhiều nơi trên thế giới.

Làn sóng công nghệ tràn ngập từ các nhà máy của Trung Quốc đã thay đổi diện mạo năng lượng và cả cảnh quan vật chất của đất nước này. Trong nhiều thập kỷ, sự phát triển của Trung Quốc gắn liền với than đá, nguồn năng lượng gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng và phát thải carbon khổng lồ, thậm chí còn lớn hơn tất cả các quốc gia phát triển khác cộng lại. Giờ đây, các tấm pin mặt trời trải dài khắp sa mạc và cao nguyên Tây Tạng ngập nắng, còn các tuabin gió cao tới 300 mét bảo vệ bờ biển và đỉnh đồi ( xem bài ảnh bên dưới). Sản lượng điện mặt trời của Trung Quốc đã tăng hơn 20 lần trong thập kỷ qua, và các trang trại điện mặt trời và điện gió của nước này hiện có đủ công suất để cung cấp điện cho toàn bộ Hoa Kỳ.

Việc xuất khẩu công nghệ xanh đang bùng nổ của Trung Quốc cũng đang làm thay đổi phần còn lại của thế giới. Châu Âu là khách hàng lâu năm, nhưng các quốc gia ở khu vực Nam bán cầu cũng đang đổ xô mua các tấm pin mặt trời, pin lưu trữ và tua bin gió của Trung Quốc, được thúc đẩy bởi các lực lượng thị trường và mong muốn độc lập về năng lượng. Ví dụ, tại Pakistan, nhập khẩu tấm pin mặt trời của Trung Quốc đã tăng gấp năm lần từ năm 2022 đến năm 2024 do chiến tranh Ukraine đẩy giá khí đốt tự nhiên và chi phí điện lưới lên cao. “Đối với những người đang tự hỏi, ‘Làm thế nào tôi có thể giữ cho đèn trong nhà mình sáng,’ thì đó là một lựa chọn rất hiển nhiên,” Lauri Myllyvirta, một nhà phân tích tại Trung tâm Nghiên cứu về Năng lượng và Không khí Sạch, cho biết. Tại Nam Phi, các nhà máy điện than cũ kỹ và không đáng tin cậy đã tạo ra một động lực tương tự. Ethiopia đã đón nhận năng lượng mặt trời và gió trong bối cảnh lo ngại rằng thủy điện, nguồn năng lượng chủ lực của đất nước, sẽ suy giảm khi hạn hán ngày càng thường xuyên hơn.

Hướng tới mục tiêu cao

Giá giảm đã thúc đẩy sự bùng nổ của năng lượng mặt trời và năng lượng gió, vượt xa tốc độ tăng trưởng của bất kỳ nguồn năng lượng nào khác. Biểu đồ này cho thấy công suất lắp đặt, một sự so sánh có lợi cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió, vốn chỉ có thể sản xuất hết công suất trong vài giờ mỗi ngày, không giống như nhiên liệu hóa thạch và năng lượng hạt nhân. Nhưng tổng lượng điện mà các nguồn năng lượng tái tạo tạo ra trong năm nay lại nhiều hơn cả than đá.
 

Cho đến nay, đây không phải là câu chuyện về công nghệ mới. Trung Quốc “về cơ bản vẫn dựa vào công nghệ cốt lõi [năng lượng mặt trời] mà Hoa Kỳ đã phát minh ra cách đây nửa thế kỷ”, ông Li nói. Vào thời đó, Mỹ sản xuất các tấm pin mặt trời chuyên dụng cho tàu vũ trụ; giờ đây, Trung Quốc sản xuất chúng cho toàn thế giới—tốt hơn, rẻ hơn rất nhiều và với số lượng khổng lồ.

Tiến bộ công nghệ có thể thúc đẩy những thành tựu trong tương lai. Pin mặt trời hiện nay được làm từ silicon tinh thể, nhưng một loại tinh thể khác, perovskite, có thể được xếp lớp cùng với silicon để tạo ra các tế bào tăng hiệu quả bằng cách thu nhận nhiều màu sắc ánh sáng hơn. Những tiến bộ về vật liệu đang cho phép cánh quạt tuabin gió dài hơn và thu được nhiều năng lượng hơn, trong khi thiết kế tuabin nổi có thể mở rộng đáng kể các khu vực ngoài khơi mà chúng có thể được triển khai. Và những cục pin lithium-ion khổng lồ hiện đang được sử dụng để lưu trữ năng lượng khi ánh nắng mặt trời và gió yếu đi có thể một ngày nào đó sẽ được thay thế bằng các loại hóa chất khác. Pin dòng chảy vanadi và pin natri có thể rẻ hơn; pin kẽm-không khí có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn.

Trong khi đó, các nhà khoa học khí hậu đã nhận thấy những lợi ích từ công nghệ hiện có. Năm nay, năng lượng tái tạo đã giúp kiềm chế gần như hoàn toàn sự tăng trưởng của lượng khí thải nhà kính ở Trung Quốc và đưa mục tiêu đạt đỉnh carbon toàn cầu đến gần hơn. Nhưng để giảm lượng khí thải một cách hiệu quả, thế giới cần coi những ngưỡng đã vượt qua trong năm nay chỉ là điểm khởi đầu.

“Tôi lo ngại rằng Trung Quốc vẫn tiếp tục xây dựng các nhà máy nhiệt điện than,” Kelly Sims Gallagher, chuyên gia về năng lượng và khí hậu tại Đại học Tufts, cho biết. Hàng chục nhà máy mới đã được đưa vào hoạt động trong năm qua, mặc dù nhiều nhà máy vẫn đang nằm im chờ được vận hành để đáp ứng nhu cầu tăng đột biến. Tại Mỹ, chính quyền của Tổng thống Donald Trump đã tuyên chiến với sự phát triển năng lượng gió và mặt trời, và các tấm pin mặt trời giá rẻ của Trung Quốc phải đối mặt với những rào cản thương mại đáng kể. Lượng tiêu thụ than của Mỹ đang tăng lên trong năm nay sau một thời gian dài giảm.

Cơ sở hạ tầng cần thiết để khai thác tối đa năng lượng gió và mặt trời là một trở ngại khác. Trung Quốc đang xây dựng các trang trại pin để lưu trữ năng lượng xanh và các đường dây truyền tải đường dài để đưa điện đến các thành phố, nhưng có lẽ tốc độ vẫn chưa đủ nhanh. Ngành hàng không và các ngành công nghiệp nặng sẽ không được điện khí hóa trong thời gian ngắn.

Nhưng nếu những lo ngại vẫn còn đó về tương lai, thì việc nhìn lại quá khứ sẽ cho thấy sự tiến bộ đáng kinh ngạc mà năng lượng tái tạo đã đạt được. Năm 2004, thế giới mất cả một năm để lắp đặt 1 gigawatt công suất điện mặt trời. Ngày nay, con số đó gấp đôi mỗi ngày. Khi đó, năng lượng tái tạo mang một vẻ hào nhoáng: Người mua sẵn sàng trả giá cao hơn so với năng lượng hóa thạch vì những lo ngại về khí hậu. Giờ đây, động lực thực sự là lợi ích cá nhân: chi phí thấp hơn và an ninh năng lượng tốt hơn.

Sự thay đổi về động lực đó có thể là bước đột phá quan trọng nhất, đảm bảo rằng những bước ngoặt của năm nay chỉ là sự khởi đầu.

Theo science.org