Một đánh giá có hệ thống, kỹ lưỡng gần đây đã tiết lộ rằng quang điện mặt trời (PV) sẽ cung cấp phần lớn năng lượng cho thế giới trong tương lai gần. Theo ước tính, công nghệ này sẽ tạo ra khoảng 61% lượng điện năng trên toàn cầu vào năm 2050.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học LUT ở Phần Lan, Đại học Leibniz Hannover ở Đức, Trung tâm nghiên cứu chung của Ủy ban Châu Âu và Đại học Kỹ thuật Đan Mạch đã tiến hành nghiên cứu này. Nghiên cứu này tổng hợp và phân tích kiến thức từ không dưới 60 nghiên cứu-được bình duyệt ngang hàng về chủ đề chuyển đổi năng lượng về hệ thống điện, sưởi ấm và giao thông. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên các tạp chí hàng đầu như Tiến bộ về Quang điện và Đánh giá Năng lượng Tái tạo và Bền vững, đồng thời chứng minh hành trình ấn tượng của công nghệ năng lượng mặt trời từ một can thiệp thích hợp đến phần quan trọng của hệ thống năng lượng tương lai.
Từ niche đến xương sống toàn cầu
Sự chuyển đổi quang điện mặt trời từ hiện tượng trong phòng thí nghiệm sang nguồn điện thông thường là rất đáng chú ý. Khi xem xét hơn 1.000 ấn phẩm từ đầu những năm 1970, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận 29 thành tựu quan trọng trong phương pháp luận và phân tích dữ liệu của nghiên cứu điện mặt trời. Quá trình phân tích bắt đầu từ nghiên cứu có tầm nhìn vào những năm 1970, tiến tới lập mô hình hàng giờ trong những năm 2010 và đã đạt đến các kỹ thuật tối ưu hóa nút đa-đa{9}}đa ngành hiện nay.
Các nhà nghiên cứu lưu ý: "PV năng lượng mặt trời đã thâm nhập vào hệ thống năng lượng nhanh hơn bất kỳ nguồn điện nào trong lịch sử nhân loại", đồng thời cho rằng sự tăng trưởng chưa từng có này là do chi phí giảm mạnh, gần{0}}có sẵn trên toàn cầu và các ứng dụng hệ thống đa dạng. Ngày nay, các mô-đun năng lượng mặt trời thương mại thường đạt hiệu suất 20–22%, trong khi các tế bào nghiên cứu tiên tiến dưới ánh sáng mặt trời tập trung đã vượt quá 40%.
Những con số đằng sau cuộc cách mạng
Kết quả chính cho thấy cả sự thống nhất đáng kể và sự khác biệt đáng ngạc nhiên. Phần lớn các nghiên cứu dự đoán rằng năng lượng gió và năng lượng mặt trời kết hợp sẽ chiếm từ 80% đến 99% tổng sản lượng điện vào năm 2050. Tuy nhiên, các dự đoán chỉ liên quan đến năng lượng mặt trời chỉ liên quan đến nhiều kết quả, dao động từ 5% đến 98% tùy thuộc vào các yếu tố như số giờ-năng lượng mặt trời đầy tải, các giả định được đưa ra về công nghệ năng lượng mặt trời và tính kinh tế của nó cũng như mức độ phức tạp của quá trình lập mô hình.
Tuy nhiên, ngay cả những ước tính thận trọng hơn cũng nhấn mạnh tiềm năng biến đổi của năng lượng mặt trời. Ở cấp độ toàn cầu, các nghiên cứu ngày càng nhận thấy tỷ lệ quang điện chiếm 60–80% trong tổng nguồn cung năng lượng sơ cấp vào khoảng giữa-thế kỷ, với mức trung bình dự kiến là 61% trong các nghiên cứu chuyển đổi. Một số nhóm nghiên cứu đã xác định mức đóng góp sản xuất điện toàn cầu của năng lượng mặt trời vào khoảng 60–80% vào giữa-thế kỷ.
Các mô hình lỗi thời đánh giá thấp tiềm năng thực sự của năng lượng mặt trời
Một phát hiện quan trọng của cuộc đánh giá là nhiều mô hình chuyển đổi năng lượng tiếp tục đánh giá thấp vai trò trong tương lai của điện mặt trời do các giả định chi phí đã lỗi thời. Số liệu chi tiêu vốn cho hệ thống điện mặt trời-quy mô tiện ích vào năm 2050 được sử dụng trong các nghiên cứu được đánh giá nằm trong khoảng từ €151 đến €720 mỗi kilowatt - với khoảng 18% nghiên cứu vẫn giả định chi phí trên €500/kW, một mức mà quang điện mặt trời đã bị cắt giảm trong thế giới thực ngày nay.
Các nhà nghiên cứu cảnh báo: “Do chi phí điện mặt trời đã giảm nhanh hơn hầu hết mọi kịch bản dự kiến, các mô hình mang những số liệu kế thừa này đã đánh giá thấp một cách có hệ thống vai trò của điện mặt trời trong tương lai”. Cuộc cách mạng chi phí này đã được thực hiện nhờ hơn 5 thập kỷ tiến bộ tích lũy trong việc giảm chi phí, hiệu suất và độ tin cậy của mô-đun PV.
Những con số không nói dối. Vào năm 2025, quang điện-mặt trời đã trở thành nguồn đóng góp lớn nhất vào việc tăng nguồn cung cấp năng lượng trên toàn cầu, chịu trách nhiệm cho hơn 25% mức tăng nguồn cung cấp năng lượng, lần đầu tiên trong lịch sử sử dụng các nguồn tái tạo trong cung cấp năng lượng được ghi nhận. Vào năm 2025, thế giới chứng kiến công suất năng lượng mặt trời tăng thêm 605 GW với tổng năng lượng mặt trời được tạo ra vượt quá sản lượng sản xuất vào năm 2022 và chiếm hơn 8% tổng sản lượng năng lượng trên toàn thế giới. Theo Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA), tổng công suất năng lượng mặt trời vào năm 2025 tương đương 2392GW, chiếm 47% tổng công suất năng lượng tái tạo.
Ngoài điện: Năng lượng mặt trời-đến-Nền kinh tế X
Ảnh hưởng của năng lượng mặt trời hiện đã vượt xa điện lưới truyền thống, sang các lĩnh vực khó{0}}-giảm bớt như công nghiệp nặng và vận tải đường dài-. Nguồn điện năng lượng mặt trời dồi dào,{4}}chi phí thấp cho phép sản xuất hydro xanh, nhiên liệu điện tử, hóa chất bền vững và nước sạch thông qua con đường Năng lượng-đến-X. Việc tích hợp liên kết ngành và các lộ trình nhiên liệu điện tử giúp tăng đáng kể giá trị tổng thể và mức sử dụng năng lượng mặt trời trong nền kinh tế năng lượng rộng hơn.
Trong các phân tích hệ thống năng lượng tái tạo 100% tiên tiến nhất, quang điện mặt trời hiện được mô tả trong tối đa tám ứng dụng hệ thống riêng biệt, với độ phân giải hàng giờ, trong các thiết kế nghiên cứu đa nút-được kết nối với nhau bao gồm tất cả các lĩnh vực - điện, nhiệt, giao thông, công nghiệp, khử muối và loại bỏ carbon dioxide. Các tuyến điện toàn diện-đến-X và danh mục linh hoạt rộng rãi, bao gồm lưới điện, bộ lưu trữ, đáp ứng nhu cầu và sự kết nối ngành đa dạng, đã trở thành một phần không thể thiếu trong quy hoạch năng lượng hiện đại.
Những thách thức và con đường phía trước
Bất chấp triển vọng cực kỳ tích cực, các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng ngay cả sự khác biệt cơ bản của hệ thống PV - chẳng hạn như phân biệt quy mô-tiện ích gắn trên mặt đất{2}} với PV trên mái nhà - cũng không đạt tiêu chuẩn, chỉ có 16% trong số tất cả các nghiên cứu bao gồm sự khác biệt này. Điều này thể hiện một lỗ hổng đáng kể về độ chính xác của mô hình cần được giải quyết.
Các nhà quy hoạch và hoạch định chính sách năng lượng được khuyến khích liên tục cập nhật đường cong chi phí và khung công nghệ để tránh xây dựng hệ thống năng lượng dựa trên những giả định lỗi thời. Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế, năng lượng tái tạo sẽ vượt qua than để trở thành nguồn năng lượng hàng đầu vào năm 2026, trong đó năng lượng mặt trời dự kiến sẽ vượt qua năng lượng gió, trở thành nguồn phát điện tái tạo lớn thứ hai trên thế giới sau thủy điện.
Bình minh của thời đại mặt trời
Các nhà nghiên cứu kết luận: “PV năng lượng mặt trời đã nổi lên như một giải pháp cốt lõi cho một nền văn minh bền vững trên con đường hướng tới Thời đại Mặt trời”. Sau năm thập kỷ tích lũy nghiên cứu, tiến bộ công nghệ và giảm chi phí, những gì bắt đầu như một sự tò mò đắt tiền trong phòng thí nghiệm đã trở thành nguồn năng lượng có giá cả phải chăng nhất và{1}}phát triển nhanh nhất trong lịch sử loài người.
Với việc thế giới đã vận hành trên 2 terawatt công suất quang điện và hơn 75 terawatt được dự đoán trong nhiều kịch bản vào năm 2050, bằng chứng rất rõ ràng: cuộc cách mạng năng lượng mặt trời sẽ không đến - nó đã ở đây rồi. Câu hỏi không còn là liệu năng lượng mặt trời có trở thành nguồn năng lượng thống trị thế giới hay không, mà là chúng ta có thể khai thác toàn bộ tiềm năng của nó nhanh đến mức nào để xây dựng một tương lai bền vững, khử cacbon cho tất cả mọi người.
