Chi phí điện mặt trời có thể tiếp tục giảm nữa không
(unchartedterritories.tomaspueyo.com)- Giá tấm pin mặt trời PV đã giảm khoảng 12% mỗi năm trong nhiều thập kỷ, nhưng chi phí điện mặt trời giai đoạn 2021~2023 lại tăng 30~100% như các nguồn năng lượng khác, làm lung lay tính bền vững của xu hướng giảm
- Với điện mặt trời dân dụng, chi phí mềm như cấp phép, nhân công, kết nối lưới điện, vận hành và lợi nhuận của đơn vị lắp đặt nay chiếm hơn 60%, nhiều hơn bản thân tấm pin
- Ngay cả ở các hệ thống quy mô lớn, mô-đun PV chỉ chiếm khoảng 39%, trong khi thiết kế, xây dựng dân dụng, BOS, logistics và lao động trực tiếp cộng lại lên tới khoảng 43%, khiến việc thiết kế lại phương thức lắp đặt trở thành trung tâm của cắt giảm chi phí
- Erthos và PEG system của Jurchen Technology cho rằng có thể giảm CAPEX 20~40% và OPEX 20% bằng cách cắt giảm giá đỡ, tracker, rãnh đào và máy móc hạng nặng; khi giá tấm pin càng rẻ thì những thay đổi cấu trúc như vậy càng trở nên quan trọng
- Nếu giá tấm pin tiếp tục giảm, chi phí lắp đặt đi xuống, chi phí vốn giảm và hiệu suất được cải thiện đồng thời, chi phí điện mặt trời có thể giảm thêm khoảng 8 lần, nhưng sau đó đà giảm có thể chậm lại nếu không có đột phá trong công nghệ PV
Tình trạng hiện tại của đà giảm chi phí điện mặt trời
- Giá tấm pin mặt trời PV đã giảm khoảng 12% mỗi năm trong nhiều thập kỷ
- Càng sản xuất và lắp đặt nhiều tấm pin mặt trời, giá càng giảm, và ở những quốc gia như Mỹ, điện mặt trời chiếm tỷ trọng lớn trong công suất điện mới
- Điện mặt trời đã được xem là nguồn điện rẻ nhất, nhưng trong giai đoạn 2021~2023, chi phí điện mặt trời lại tăng 30~100%
- Sự đổ vỡ chuỗi cung ứng thời COVID và lạm phát sau đó là một phần nguyên nhân khiến chi phí tăng
- Chi phí lao động, kỹ thuật, lãi suất, kết nối lưới điện, tắc nghẽn lưới, chậm trễ liên kết, rào cản cấp phép, thiếu truyền tải, việc các vị trí tốt đã bị chiếm trước, cùng thuế quan với tấm pin mặt trời cũng đẩy chi phí lên cao
Tiêu thụ năng lượng trì trệ và tầm quan trọng của điện giá rẻ
- Tiêu thụ năng lượng đã trì trệ trong nhiều thập kỷ và lệch khỏi xu hướng dài hạn của Henry Adams Curve là tăng trưởng khoảng 7% mỗi năm về tổng mức sử dụng năng lượng vào khoảng năm 1970
- Nếu giữ được xu hướng đó, hiện nay nhân loại đã tiêu thụ năng lượng nhiều hơn 2~5 lần, và theo phép tính này GDP bình quân đầu người của Mỹ sẽ là 100.000~200.000 USD thay vì khoảng 65.000 USD như hiện tại
- Không có quốc gia giàu có nào tiêu thụ ít năng lượng; để giàu hơn cần sản xuất nhiều năng lượng hơn, và con đường tốt nhất là hạ chi phí năng lượng xuống mức cực thấp
Chi phí ngoài tấm pin đã lớn hơn chi phí tấm pin
- Trong lắp đặt điện mặt trời dân dụng, chi phí của chính tấm pin đã nhỏ đi và chi phí mềm hiện chiếm hơn 60% tổng chi phí
- Chi phí mềm gồm cấp phép, kiểm định, phí liên kết, đường dây truyền tải, thuế bán hàng, vận hành và lợi nhuận của đơn vị lắp đặt
- Các loại hình lắp đặt điện mặt trời được chia thành dân dụng, thương mại và quy mô utility, và phần lớn công suất lắp đặt thuộc loại quy mô utility
- Nhà máy điện mặt trời quy mô utility có thể được đơn giản hóa ở mức khoảng 1 USD mỗi watt, nên có thể nhìn tỷ trọng chi phí gần như tương ứng theo đơn vị cent
- Mô-đun PV: khoảng 39%, tức khoảng 0,39 USD mỗi watt
- Thiết kế và kỹ thuật: khoảng 3%
- Xây dựng dân dụng: khoảng 8%
- BOS: khoảng 17%
- Logistics: khoảng 3%
- Lao động trực tiếp: khoảng 12%
- Thiết kế, xây dựng dân dụng, BOS, logistics và lao động trực tiếp cộng lại chiếm khoảng 43%, hiện đã trở thành hạng mục chi phí lớn hơn cả tấm pin
Khả năng tiếp tục giảm của giá mô-đun PV
- Giá trung bình toàn cầu của tấm pin mặt trời hiện đã ở mức khoảng 0,25 USD mỗi watt, và tại một số khu vực ở Mỹ là khoảng 0,20 USD mỗi watt
- Ở nước ngoài có những trường hợp có thể xuống tới 0,10~0,12 USD mỗi watt
- Các nhà sản xuất điện mặt trời đang đầu tư hàng trăm tỷ USD để mở rộng năng lực sản xuất trong cuộc cạnh tranh giành thị phần, và giá tấm pin đang giảm 15~25% mỗi năm
- Casey Handmer hình dung tấm pin mặt trời lý tưởng là một lớp silicon dày 20µm cùng lớp đỡ bằng nhựa dày 100µm, hoặc một công nghệ khác còn mỏng và rẻ hơn giấy
- Khi tấm pin trở nên rất rẻ, trọng tâm tối ưu chi phí sẽ chuyển từ tối đa hóa hiệu suất tấm pin sang cắt giảm chi phí ngoài tấm pin
Thiết kế lại cách lắp đặt: giảm giá đỡ, tracker và xây dựng dân dụng
- Cách làm truyền thống dùng tracker, giá đỡ cao, cọc sâu, nhiều dây dẫn và công tác xây dựng dân dụng để lấy tối đa công suất từ các tấm pin đắt tiền
- Khi tấm pin rẻ đi, có thể đặt gần mặt đất hoặc trên kết cấu đơn giản để giảm chi phí SBOS, logistics và xây dựng dân dụng
- Erthos cho rằng phương pháp đặt tấm pin trên mặt đất có thể giảm 20% CAPEX
- Giảm nhu cầu sử dụng đất khoảng 50% nhờ bố trí dày hơn
- Hạ chi phí chuẩn bị mặt bằng, quy hoạch và thiết kế nhờ cách bố trí đơn giản hơn
- Giảm 70% khối lượng đào rãnh và dây dẫn
- Loại bỏ giá đỡ và tracker
- Giảm 50% thời gian xây dựng, từ đó hạ chi phí xây dựng dân dụng
- Có thể dùng mô-đun kính hai mặt mà không cần giá đỡ nặng hơn; loại tấm pin này có độ tin cậy và tuổi thọ cao hơn
- Chi phí vận hành cũng có thể giảm
- Hầu như không có thực vật mọc dưới tấm pin nên giảm gánh nặng cắt cỏ
- Việc vệ sinh dễ hơn
- Ít bộ phận chuyển động như tracker hơn nên nhu cầu bảo trì giảm
Trường hợp PEG system của Jurchen Technology
- PEG system của Jurchen Technology đặt tấm pin ở độ cao khoảng 1m so với mặt đất, nhưng lắp trên kết cấu cốt thép cơ bản mà không có bộ phận chuyển động
- Việc lắp đặt không cần đào rãnh, đường sỏi, bê tông hay máy móc hạng nặng, đồng thời cũng giảm nhu cầu để công nhân phải leo lên xuống thang
- Việc lắp đặt đơn giản nên cả lao động không phải lành nghề cũng có thể được đào tạo dễ dàng
- Góc đặt tấm pin nhỏ hơn nên có thể nhận ít ánh sáng hơn một chút vào giờ cao điểm, nhưng lại có thể thu được nhiều năng lượng hơn một chút vào buổi sáng và buổi tối
- Đây là các thời điểm nhu cầu cao, giá điện đắt hơn và sản lượng của các nhà máy điện mặt trời cạnh tranh lại thấp hơn
- Cách làm này được cho là có thể giảm 75% lượng thép, 90% chi phí máy móc, 50% logistics, đồng thời hạ tổng CAPEX 40% và OPEX 20%
Inverter, cấp phép, biên lợi nhuận và chi phí vốn
- Tấm pin mặt trời tạo ra dòng điện một chiều (DC) nhưng lưới điện dùng dòng xoay chiều (AC), nên inverter sẽ chuyển đổi DC sang AC
- Chi phí inverter PV đã giảm và được cho là sẽ còn giảm thêm nữa trong tương lai
- Chi phí thuế, cấp phép, liên kết và kiểm định có lẽ sẽ không giảm nhiều, nhưng hiện chỉ chiếm khoảng 5% tổng chi phí
- Chi phí overhead và biên lợi nhuận có thể giảm khi kinh nghiệm vận hành nhà máy điện mặt trời tích lũy nhiều hơn, chi phí và rủi ro giảm xuống, còn cạnh tranh thì gia tăng
- Hiện hạng mục này ở mức khoảng 0,08 USD mỗi watt, và được cho là có thể giảm ít nhất một nửa
- Vì nhà máy điện mặt trời cần đầu tư trước rồi mới tạo doanh thu theo thời gian nên chi phí vốn rất quan trọng
- Nếu chi phí xây dựng giảm thì số vốn bỏ ra ban đầu và rủi ro cũng giảm, kéo chi phí vốn đi xuống
- Nếu lãi suất hạ, hiệu quả kinh tế của nhà máy sẽ cải thiện và đầu tư có thể tăng lên
Cải thiện hiệu suất và chi phí đất đai
- Không chỉ giảm chi phí, việc tạo ra nhiều watt hơn với cùng một mức chi phí cũng là con đường để hạ giá điện
- Trong giai đoạn 2010~2020, hiệu suất trung bình của tấm pin tăng từ khoảng 10% lên 20%, tức công suất đầu ra đã tăng gấp đôi chỉ nhờ cải thiện hiệu suất
- Silicon mà đa số tế bào PV hiện nay sử dụng có giới hạn lý thuyết khoảng 32%, còn cấu trúc đa lớp tối ưu theo nhiều bước sóng có thể đạt tới 68% về mặt lý thuyết
- Các công nghệ không phải tế bào tiếp giáp p-n hiện nay được cho là có thể vượt 90% hiệu suất lý thuyết, nhưng chỉ cần nâng hiệu suất sản xuất hàng loạt lên 25% với đơn lớp và 40% với p-n đa lớp cũng đã là thành tựu lớn
- Các cách như tấm pin hai mặt, half-cut cells, shingled cells và back-contact cells cũng thuộc nhóm hướng cải thiện hiệu suất
- Người ta cho rằng hiệu suất có thể tăng gấp đôi trong tương lai, nhưng để vượt 40% sẽ cần một bước đột phá
- Chi phí đất đai thường không được đưa vào tính toán hoặc được tính ở mức thấp; các nguồn được xem xét đưa ra khoảng 2~20% tổng chi phí lắp đặt
- Đất đai không thể tăng cung và nhu cầu lại tăng, nên đây không phải yếu tố mang tính giảm phát
- Những vị trí tốt đã bị chiếm trước, nên các vị trí tương lai có thể đắt hơn hoặc xa hơn
- Ngược lại, ở nhiều khu vực đất vẫn dồi dào và rẻ, và khi chi phí điện mặt trời giảm, nhà phát triển càng có động lực tìm đất rẻ hơn
Kịch bản chi phí tiếp tục giảm
- Giả định rằng trong vài năm tới, chi phí mô-đun PV có thể giảm từ 0,39 USD mỗi watt xuống 0,05 USD mỗi watt
- Chi phí xây dựng gồm thiết kế, kỹ thuật, xây dựng dân dụng, BOS, lao động trực tiếp và inverter có thể giảm từ khoảng 0,47 USD mỗi watt xuống mức 0,10 USD mỗi watt
- Giả định này dựa trên việc những chi phí đó hiện đã giảm còn một nửa và có thể giảm thêm một nửa nữa
- Chi phí thuế và cấp phép nhiều khả năng sẽ giữ ở khoảng 0,05 USD, nhưng biên lợi nhuận có thể bị nén lại theo giá trị tuyệt đối
- Chỉ với các thay đổi này, chi phí điện mặt trời có thể giảm từ khoảng 1 USD mỗi watt xuống 0,25 USD mỗi watt, tức giảm 4 lần
- Nếu chi phí vốn và chi phí đất đai cũng giảm 4 lần, còn hiệu suất tăng gấp đôi làm sản lượng điện tăng lên, thì chi phí lại giảm thêm một nửa nữa, tương đương tổng cộng khoảng 8 lần
- Sau đó, mức giảm thêm có thể chậm lại, và để cải thiện hiệu suất lớn hơn sẽ cần một bước đột phá trong công nghệ tấm pin PV
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Tôi đi du lịch bằng RV bốn tháng mỗi năm; chỉ mới 2 năm trước, tôi đã phải dự trù hơn 6.000 USD cho cấu hình điện mặt trời mình muốn
Tôi cần tối thiểu pin 1200Ah, tối thiểu 2400W tấm pin, bộ điều khiển và các linh kiện khác; không chỉ đắt, mà quan trọng hơn là chiếc RV hiện tại không có đủ chỗ trên nóc để lắp các tấm pin
Nhưng trong 2 năm, giá pin và tấm pin đã giảm hơn 25%, công suất thu được trên cùng diện tích cũng tăng mạnh, đến mức tôi có thể mua tấm đơn tinh thể 400W với giá 200 USD trong kích thước mà trước đây tôi tính cho tấm 200W
Giờ đây tôi đã hạ cấu hình đó từ 6.000 USD xuống ngân sách 4.000 USD, và nhờ các tấm 400W, tôi có thể bắt đầu mà không cần đổi sang RV lớn hơn
Tôi dự định từ mùa hè năm sau sẽ sống trên RV quanh năm; việc có thể đáp ứng nhu cầu điện và không cần ngay một chiếc RV lớn hơn là một thay đổi mang tính xoay chuyển cục diện đối với cá nhân tôi
Trong vài năm tới tôi định mua một mảnh đất thô chưa phát triển, xa khu dân cư; giờ tôi tin chắc rằng mình cũng có thể tự làm hệ thống điện mặt trời và pin cho cả căn nhà với chi phí rẻ
Nếu tính cả việc chi phí kéo điện lưới vào có thể lên tới hàng chục nghìn USD, hệ thống này về cơ bản hoàn vốn ngay lập tức, và khả năng tiếp cận điện lưới sẽ không còn là yếu tố quyết định khi chọn nơi định cư
Hoàn cảnh của tôi khá đặc thù, nhưng việc tất cả những thứ này có thể thực hiện với chi phí thấp hơn rất nhiều so với 10.000 USD là một thay đổi khổng lồ so với 10 năm trước
Ở khu vực nông thôn, nếu đất từ 4 mẫu Anh trở lên thì có chương trình miễn giấy phép, cho phép xây thứ mình muốn mà không cần giấy phép hay kiểm tra; có một số giới hạn, nhưng có vẻ cũng có thể sống trong RV trong khi xây khoảng 2 năm và được gia hạn thêm 3 năm
Có nhiều nắng tốt cho điện mặt trời, có thể lấy nước bằng cách thu nước mưa từ mái nhà, và các lựa chọn như toilet ủ phân hoặc bể tự hoại truyền thống đều hợp pháp
Trên YouTube có khá nhiều người làm xây dựng tự nhiên off-grid, thỉnh thoảng họ tụ họp để giới thiệu công trường xây dựng và trả lời câu hỏi
Mùa đông có chút tuyết, không có nhiều ngày vượt 100°F, độ cao trên 4.000 foot, và bất ngờ là có những vùng rất nông thôn nhưng đã có cáp quang
Cũng có nhiều nơi không có đường trải nhựa, nên đây là một vùng kỳ lạ nhưng rất tuyệt
Trước đây tôi từng sống full-time trong một chiếc Class A RV; nó quá nhỏ để ở và quá lớn để di chuyển, và tôi thật sự ghét bể chứa nước thải đen
Việc cứ mỗi tuần phải rời khỏi một điểm cắm trại tốt để xả thải và châm nước, hoặc phải đấu nối ở một khu cắm trại đã phát triển, khiến tôi thấy không ổn; tôi tiếc vì đã không đi theo hướng du lịch bằng một chiếc xe bus trường học cỡ nhỏ cải hoán và xây một căn nhà lớn trên 5 mẫu Anh
Dù sao thì cuối cùng nơi đó vẫn nằm trong nước Mỹ; nếu thật sự muốn hẻo lánh, có lẽ phải nghĩ tới miền bắc Canada
Tôi tò mò không biết ở phần lục địa Mỹ thì nơi nào được xem là xa khu dân cư
Ý tôi là những chiếc Class A RV cỡ lớn giống như căn hộ, thậm chí có cả máy giặt và máy sấy
Khi điện mặt trời ngày càng phổ biến, có lẽ thiết kế RV cũng nên xoay quanh điện mặt trời nhiều hơn
Chỉ gần đây mới bắt đầu thấy RV thuần điện; trước đó đa số là kiểu lai propane/điện hoặc diesel/điện, như bếp gas, tủ lạnh dùng cả propane và điện, sưởi bằng propane/diesel + điện, máy phát điện chạy propane hoặc diesel
RV tương lai chỉ cần có bộ pin lớn để chạy xe, rồi dùng chung bộ pin đó cho thiết bị gia dụng, điều hòa/bơm nhiệt và nguồn điện onboard
Nếu bổ sung không chỉ điện mặt trời trên mái mà cả mái hiên năng lượng mặt trời gập được, và có thể sạc bằng bộ sạc xe điện hoặc điện 220V ở khu cắm trại, đó sẽ là một chiếc RV hiện đại, tiện nghi và có thể đi khắp nơi
Tính theo giá trị thực, chi phí trước đây tương đương hơn 6.600 USD ngày nay, nên nếu hiện giờ là 4.000 USD thì gần như là giảm hơn 40%
Giá điện cũng đã tăng 5,5% so với năm ngoái: https://www.bls.gov/regions/midwest/data/averageenergyprices...
Trailer có máy phát 5500 và 3 máy điều hòa; tôi muốn đủ điện dùng 2,5 ngày nếu không tính điều hòa, và nếu cần điều hòa thì sẽ chạy máy phát
Tôi từng định lắp khoảng 1200W điện mặt trời sau này, nhưng thực tế mỗi năm tôi chỉ ngủ off-grid khoảng 8 đêm, và chạy máy phát 2 giờ mỗi ngày là có thể sạc đầy pin
Một gallon xăng chứa nhiều năng lượng hơn ta tưởng, có thể sạc sẵn ở nhà trước khi xuất phát, và thỉnh thoảng chạy máy phát cũng tốt vì có nguồn đáng tin cậy khi cần
Vì vậy tôi vẫn muốn điện mặt trời cho yên tĩnh, nhưng chi phí lắp đặt khoảng 2.500 USD khó đem lại tỷ suất hoàn vốn hợp lý; và tôi thích việc có thể dùng điều hòa vài ngày ngay cả ở nơi không có nguồn điện ngoài
Trong bài viết, rất khó chấp nhận giả định rằng mức sử dụng năng lượng được liên kết trực tiếp với GDP bình quân đầu người, và nếu không theo mức tăng trưởng 7% của Henry Adams Curve thì quốc gia đó đang ở dưới mức lẽ ra phải có
Bên trong giả định ấy có quá nhiều giả định về nền kinh tế và nguồn gốc của GDP
Cách nhìn rằng đã có sự tách rời khi chuyển từ sản xuất chế tạo và các ngành thâm dụng năng lượng sang nền kinh tế tập trung vào dịch vụ có vẻ hợp lý hơn
Muốn tăng năng suất thì cần nhiều máy móc hơn, vì vậy cần nhiều năng lượng hơn
Nếu năng lượng rẻ hơn hiện nay 10 lần và không thiếu hụt, ta có thể tự động hóa nhiều việc hơn để nâng năng suất toàn cầu, khai thác nhiều hơn, xây dựng nhiều hơn và huấn luyện/vận hành nhiều LLM hơn
GDP bị ràng buộc bởi giá và mức sẵn có của năng lượng, và rất có thể đây là lý do chính khiến Mỹ từng hưởng một nền kinh tế tăng trưởng nhờ trữ lượng dầu gần như miễn phí
Đây cũng là lý do chỉ riêng Texas đã có quy mô nền kinh tế lớn thứ 8 thế giới
Tuy nhiên, sau một thế kỷ bơm dầu lên, không chắc liệu về sau còn có thể khai thác rẻ và dồi dào hay không, nên cần chuẩn bị
Điểm đáng tiếc của bài này là đồng nhất năng lượng với điện
Biểu đồ này về dòng năng lượng của Mỹ khá hay: https://flowcharts.llnl.gov/sites/flowcharts/files/2023-10/U...
Trong 76,07 Quads năng lượng tiêu thụ năm 2022 của các lĩnh vực dân dụng, thương mại, công nghiệp và vận tải ở Mỹ, điện chỉ chiếm 13,3 Quads; vì vậy, nếu không điện hóa toàn bộ nền kinh tế Mỹ, việc tăng nguồn cung điện chỉ giúp được một phần của nền kinh tế
GDP cũng không bị ảnh hưởng vì thiếu ánh sáng đầy đủ, và sau một ngưỡng nào đó, bật thêm một bóng đèn nữa cũng không làm năng suất tăng lên
Ô tô hay CPU cũng tương tự
Xét việc mọi nền kinh tế đều bắt đầu từ kinh tế tự cung tự cấp, đây là một chỉ số hợp lý để đo mức độ phát triển
Đến một thời điểm nào đó, nếu chạm giới hạn sản xuất năng lượng, tối ưu hóa để làm được nhiều hơn với cùng một lượng có thể trở nên quan trọng, nhưng chúng ta vẫn chưa tới mức đó, nên hiện nay đây vẫn là chỉ số tốt, đặc biệt với các nước đang phát triển
Nếu biết một trong hai chỉ số GDP bình quân đầu người hoặc mức sử dụng năng lượng bình quân đầu người, ta có thể ước đoán sơ bộ chỉ số còn lại và mức độ giàu có của quốc gia đó
Bởi vì để sản xuất nhiều hàng hóa hơn thì cần nhiều năng lượng hơn
Nhưng yếu tố thực sự tạo ra nhiều sản lượng hơn lại khó đo lường hơn
Trước đây, để chiếu sáng nhà máy, càng có nhiều năng lượng thì càng có nhiều ánh sáng; nhưng nếu thay đèn sợi đốt/halogen bằng LED, chỉ cần khoảng 16% năng lượng mà còn thu được nhiều ánh sáng hơn
Xa hơn nữa, nếu chuyển sang nhà máy tự động hóa không cần chiếu sáng, năng lượng cho chiếu sáng để tạo ra cùng sản lượng sẽ bằng 0
Động cơ hiệu suất cao, gia nhiệt cảm ứng và quy trình hiệu quả hơn cũng tương tự
Việc đo tăng trưởng GDP bằng tiêu thụ năng lượng giống ví dụ của Bill Gates: “đo tiến độ phần mềm bằng số dòng code cũng giống như đo tiến bộ của máy bay bằng trọng lượng máy bay”
Nếu cố định một số điều kiện nhất định thì nhiều hơn có thể là nhiều hơn, nhưng trong thực tế, ít code hơn và máy bay nhẹ hơn thường tạo ra kết quả lớn hơn
Do cái gọi là lỗi năng lượng sơ cấp, các hệ thống dựa trên nhiên liệu hóa thạch trông có vẻ tốt hơn thực tế 4 lần, và có lẽ càng về quá khứ thì còn hơn thế
Đúng vậy
Ở Mỹ, giá pallet tấm pin mặt trời dưới 30 xu mỗi watt
https://a1solarstore.com/wholesale-solar-panels.html
Trên Alibaba thì dưới 15 xu mỗi watt
https://www.alibaba.com/product-detail/Longi-solar-Hi-MO-X6-...
Cả hệ thống hoàn chỉnh cũng có mức dưới 1 USD mỗi watt: https://www.alibaba.com/product-detail/Moregosolar-hybrid-so...
Tôi từng thấy người thân nhận báo giá hơn 40.000 USD chỉ cho một hệ lắp đặt nhỏ
Ở EU, một hệ nhỏ kèm pin lưu trữ có giá khoảng 9.000 USD, và với mức giá hiện nay thì có lẽ có thể lắp hệ tương tự dưới 5.000 USD
Với 2.200 USD tiền tấm pin thì được 8.000W, đủ cho nhu cầu ban ngày, tất nhiên phải tính đến việc không chạy máy sấy và điều hòa cùng lúc, và tấm pin 400W thường không phát đủ công suất định mức
Chắc chắn vẫn cần thêm phần cứng đắt tiền khác, nhưng dù vậy thì vẫn thấy bất hợp lý
Bài viết muốn xem xét những phần vượt xa khoản chi phí đó
Sớm thôi, hoặc có lẽ ngay lúc này, khoản chi phí lớn nhất trong lắp đặt điện mặt trời sẽ là chi phí nhân công
Việc đưa người lên mái nhà, để thợ điện cấu hình lại bảng điện và lắp công tắc chuyển mạch là rất tốn kém
Dù thiết bị có miễn phí, việc để kỹ thuật viên lành nghề lắp đặt vẫn tốn hàng nghìn đô la
Lắp đặt cho nhà ở đòi hỏi con người trèo lên mái để gắn tấm pin và đi dây tùy biến cho từng nhà, còn các trang trại điện mặt trời có thể dùng robot để lắp hàng chục nghìn tấm pin với chi phí thấp
Tuy nhiên, ngoài việc các cuộc tấn công vào cơ chế đo đếm điện ròng làm giảm tính sinh lời của khách hàng điện mặt trời hiện hữu, còn có những tác dụng phụ không tốt
Phát điện phân tán có khả năng phục hồi cao hơn, và nếu có pin lưu trữ thì vẫn có thể dùng điện khi mất điện
Nếu có nhà máy điện ảo, từng khu dân cư có thể duy trì nguồn điện, nhưng nếu đường truyền tải tới một nhà máy điện mặt trời lớn bị đứt, cả thành phố có thể mất điện
Các nhà máy điện mặt trời lớn trở thành mục tiêu lớn trong chiến tranh hoặc phá hoại, và các đường truyền tải kết nối cũng dễ bị tổn thương trước thiên tai
Về mặt kinh tế, các công ty điện lực lớn sẽ có quyền lực thị trường lớn hơn và có thể thao túng cơ quan quản lý, dẫn đến giá cao hơn và dịch vụ kém hơn cho người tiêu dùng
Dù vậy, nếu có thể tạo ra cùng công suất phát điện tại các nhà máy điện mặt trời với chi phí rẻ hơn nhiều, thì lý do để lắp tấm pin trên từng mái nhà sẽ yếu đi
May mắn là động lực của điện mặt trời mái nhà dân dụng phần lớn mang tính ý thức hệ hơn là tính thực dụng
Trong hầu hết các trường hợp không phải đảo, có rất nhiều đất trống chưa sử dụng nằm trong phạm vi hiệu suất truyền tải 95% tính từ người dùng cuối
Chi phí lắp đặt và bảo trì có thể dễ dàng giảm 3–4 lần, và nếu tự làm thì gần như không tốn chi phí
Một startup tên Erthos đã nhận ra rằng chỉ cần đặt các tấm pin trực tiếp trên mặt đất sẽ rẻ hơn, nhằm tiết kiệm chi phí nhân công và vật liệu cho hệ khung đỡ
Vài năm trước cũng từng có một thread trên HN: https://news.ycombinator.com/item?id=33926683
[1] https://erthos.com/
Các tấm pin mặt trời và pin lưu trữ kiểu cắm-là-chạy nghe có vẻ đáng sợ, nhưng việc làm cho chúng an toàn dường như không hẳn là bất khả thi
Khi còn nhỏ, trong chuyến tham quan nhà máy điện hạt nhân Enrico Fermi ở phía nam Detroit, tôi từng nghe nói rằng điện hạt nhân rồi sẽ rẻ đến mức thậm chí không cần đo đếm
Chuyện đó đã hơn 60 năm trước
Vì vậy tôi hơi hoài nghi
Tôi cũng nhớ khoảng năm 1975 từng rất hào hứng với điện mặt trời, rồi nghe nói chi phí đang giảm nhanh đến mức trong vòng 5 năm điện mặt trời sẽ rẻ hơn điện từ than hoặc khí tự nhiên
Gần 50 năm trôi qua mà đến giờ tôi vẫn còn đang chờ
Ở San Diego, Dallas, Tampa thì có thể điều đó đã đúng
Quanh bang Michigan cũng đang xây nhiều điện mặt trời, nhưng tìm hiểu thì thấy tất cả đều là các trường hợp nhận trợ cấp của chính phủ hoặc thuộc tầng lớp giàu có không cần bận tâm đến tính kinh tế
Tôi hoàn toàn không phản đối điện mặt trời, nhưng phải nói rằng ở vùng khí hậu phía bắc, chúng ta cần một phương án B như điện hạt nhân, địa nhiệt hoặc thứ gì khác
Điện mặt trời và điện gió đều rẻ hơn khí tự nhiên, còn khí tự nhiên rẻ hơn than
Điện mặt trời khoảng 5 cent/kWh, còn điện hạt nhân gần 15 cent/kWh
Hiện nay giá điện gió và điện mặt trời đang được định bởi giá khí đốt, nhưng khi pin được triển khai nhiều hơn, đến một lúc nào đó mối liên kết giá đó cũng sẽ tách ra
https://en.wikipedia.org/wiki/Cost_of_electricity_by_source
Để có năng lượng không cần đo đếm, phần lớn mọi người phải có quá nhiều nguồn phát phân tán và thiết bị lưu trữ đến mức việc xây dựng lưới truyền tải không còn sinh lời, trừ những trường hợp đặc biệt
Ví dụ nếu có hệ thống điện mặt trời hộ gia đình kèm lưu trữ, thì ban ngày về cơ bản bạn dùng năng lượng không cần đo đếm
Các con số về điện mặt trời nhìn thấy vào năm 1975 là sai, và dựa trên dữ liệu chưa đến 5 năm sản xuất tấm pin mặt trời thương mại
Giờ đây ta có thể ước tính tốc độ học hỏi từ 50 năm dữ liệu sản xuất tấm pin mặt trời thương mại, và kết quả là từ khoảng 5 năm trước, ở phần lớn thế giới điện mặt trời đã rẻ hơn than hoặc khí tự nhiên
Lẽ ra bạn đã nên ngừng chờ đợi từ 5 năm trước
Phương án B cho vùng khí hậu phía bắc có lẽ sẽ là sự kết hợp giữa điện gió, pin, lưu trữ nhiệt năng và máy phát điện dự phòng đốt nhiên liệu lỏng với giá dùng cho tình huống khẩn cấp
Ban đầu có thể là nhiên liệu hóa thạch, về sau có thể là nhiên liệu dựa trên điện phân
Một số lò phản ứng thương mại vừa được hoàn thành với tiến độ và ngân sách hợp lý, và dự báo chi phí của chính phủ cũng cho rằng các lò phản ứng vừa hoàn thành có thể cạnh tranh với than, và đến giữa thập niên 1980 thì điện hạt nhân chắc chắn sẽ vượt trội do chi phí sản xuất than tăng
Sau Three Mile Island, chi phí lò phản ứng và tình trạng vượt tiến độ tăng vọt là điều những ai quan tâm đến lịch sử điện hạt nhân đều biết rõ, và đó là một lý do khiến dự báo này sai
Lý do khác là trong thập niên 1980, giá than thực tế không tăng mà giảm
Việc mở rộng khai thác lộ thiên đã đảo ngược xu hướng tăng của nhiên liệu than, đồng thời hiệu suất nhiệt của các nhà máy điện than tiếp tục cải thiện vượt mức từng được xem là thực dụng vào khoảng năm 1968
Các nhà máy điện than mới ở Mỹ tạo ra nhiều điện hơn với chi phí thấp hơn trên mỗi 1 GJ nhiên liệu, nên ngay cả nếu điện hạt nhân không bị chậm trễ và vượt chi phí trong thực tế, đến thập niên 1980 việc cạnh tranh cũng sẽ không dễ
France không có nguồn than nội địa dồi dào như Mỹ, nên bất kể cải tiến công nghệ than, họ vẫn tập trung phát triển điện phi hóa thạch và tránh được sự trỗi dậy khủng khiếp về môi trường của than
Tôi tự hỏi liệu dự báo lạc quan về chi phí điện mặt trời mà tôi nghe năm 1975 có dựa trên giả định rằng chi phí nhiên liệu sẽ tiếp tục tăng hay không
Nếu khi đó người ta cho rằng điện than sẽ tiếp tục đắt lên, thì việc triển khai điện mặt trời sẽ nhanh hơn và kéo chi phí xuống, đồng thời ngưỡng chi phí mà điện mặt trời phải vượt qua cũng sẽ thấp hơn
Hoặc cũng có thể, như trong nhiều trường hợp khác, những người trong ngành điện mặt trời lúc đó đã quá lạc quan về khả năng cải thiện và có điểm mù đối với các trở ngại phía trước
Trước đây tôi từng cực kỳ ủng hộ điện hạt nhân, nhưng sau khi xem dữ liệu tăng trưởng của điện mặt trời và nhận ra rằng chỉ cần mở rộng quy mô như cách làm iPhone, tôi đã hoàn toàn đồng ý với chiến lược điện mặt trời + pin lưu trữ
Giờ gần như mọi linh kiện đều do Trung Quốc sản xuất
Như bài viết nói, phần cứng đã chiếm chưa đến một nửa chi phí và vẫn tiếp tục giảm
Dù điện hạt nhân có ưu điểm hơn về các mặt như diện tích đất và lượng nguyên liệu thô sử dụng, nó vẫn khó tránh bị vượt qua bởi các giải pháp có mức vốn tối thiểu nhỏ và có thể lặp nhanh
Giờ đây điện mặt trời + pin là lựa chọn rẻ hơn ở gần như mọi nơi, ngoại trừ những vùng rất xa về phía bắc, nơi nắng ít và nhu cầu cao
Đặc biệt khi nghĩ đến việc có thể giảm chi phí của một công nghệ xuống 10 lần hoặc 100 lần như trường hợp SpaceX
Ý của Elon là giới hạn dưới của giá một thứ là chi phí nguyên liệu thô, còn mọi thứ khác đều có thể tối ưu hóa
Chi phí điện hạt nhân rất có thể cao gấp khoảng 1.000 lần chi phí nguyên liệu thô
Liệu có thể giảm nó xuống 10 lần hoặc 100 lần không, và nếu không thì vì sao
Nếu có thể, liệu có thể tăng sản lượng năng lượng của thế giới lên 10 lần hoặc 100 lần không
Ở các nước nghèo có nhân công rẻ, chi phí tấm pin có lẽ vẫn cần giảm thêm, nhưng điện mặt trời giá rẻ có thể đưa một số lượng khổng lồ người thoát khỏi nghèo đói
Điện hạt nhân chưa từng đem lại lựa chọn như vậy
Ai lại muốn một chế độ bất ổn quản lý nhà máy điện hạt nhân chứ
Muốn nghe phân tích bằng lời chi tiết thì có thể xem podcast của Patio11
Casey Handmer, người được trích dẫn trong bài này, cũng có tham gia: https://www.complexsystemspodcast.com/episodes/solar-economi...
Gác định luật Betteridge sang một bên, bài viết cũng đồng ý với ý kiến này
Năng lượng mặt trời là tương lai
Mức giảm giá trong 20 năm qua thật sự rất lớn, và các biểu đồ trong bài viết này cho thấy điều đó
Điều đáng khích lệ là tiến bộ này khá đều đặn, và rất khó dự đoán nó sẽ kết thúc ở đâu và khi nào
Pin cũng tiếp tục rẻ hơn, mà lưu trữ năng lượng thì quan trọng vì nó giải quyết cái gọi là “vấn đề” phụ tải nền
Pin cũng không phải là phương tiện lưu trữ duy nhất; công nghệ power-to-gas dùng điện dư thừa để tạo nhiên liệu từ CO2 trong không khí cũng đang tiếp tục phát triển
Hiện tại chưa có tính kinh tế, nhưng nó đang ngày càng rẻ hơn và còn đóng vai trò như một mức trần cho giá khí đốt
Đặc biệt, chi phí điện quy dẫn của điện hạt nhân là điểm chí mạng [1]
Vì mọi lò phản ứng thương mại đều được xây bằng trợ cấp của chính phủ, nên có vẻ đây cũng không phải là vấn đề do thiếu hỗ trợ của chính phủ
Vẫn còn quá nhiều vấn đề chưa được giải quyết
Điện mặt trời là phương thức sản xuất điện trực tiếp duy nhất
Gần như mọi phương thức khác đều có vẻ là quay turbine hơi nước, còn điện mặt trời không có bộ phận chuyển động
Có thể lắp ở khắp nơi, từ đồng hồ đeo tay cho tới nhà máy điện và vệ tinh
[1]: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/pdf/electricity_generation....
Tôi tò mò liệu vấn đề bảo hiểm và bảo hành mái nhà đối với tấm pin trên mái đã được giải quyết chưa
Vài năm trước tôi định lắp pin mặt trời lên mái nhà, nhưng cả nhà thầu mái lẫn công ty bảo hiểm đều nói rằng nếu lắp tấm pin thì mọi bảo hành hoặc yêu cầu bồi thường về hư hại mái trong tương lai sẽ bị vô hiệu
Bảo hành mái vẫn được duy trì miễn là thợ mái kiểm tra các điểm xuyên mái phát sinh do việc lắp đặt
Tất nhiên, đơn vị làm mái đó cũng kinh doanh lắp đặt tấm pin nên họ có chuyên môn liên quan
Việc bảo hành bị vô hiệu không phải là lập luận phổ quát
Nếu trao đổi với chuyên gia điện mặt trời địa phương, có thể sẽ có giải pháp có sẵn không làm mất hiệu lực bảo hành
Ở một số nơi trên thế giới, đã có tỷ lệ nhà ở hai chữ số được lắp tấm pin mặt trời trên mái, và con số đó sẽ còn tăng
Nếu đúng là trường hợp đó, bên lắp đặt phải chịu trách nhiệm
Nếu chi phí nhân công tiếp tục tăng, có vẻ con đường ngành này nên đi là đơn giản hóa việc lắp đặt hơn nữa để tiến gần tới tự lắp đặt
Theo hướng gần với plug-and-play, giảm phụ thuộc vào thợ mộc và thợ điện lành nghề
Một vấn đề của việc lắp trên mái nhà dân dụng là tải trọng gió do các tấm phẳng lớn tạo ra
Để chống lại tải này, cần các điểm cố định xuyên mái rất chắc
Vì phải bắt các bu-lông lớn trực tiếp vào giàn mái, việc này đòi hỏi một mức chuyên môn nhất định và cũng có nguy cơ chạm vào mép gỗ kết cấu
Ngược lại, các ống tròn dùng cho nước nóng năng lượng mặt trời không tạo ra tải trọng gió lớn, nên hầu hết người tự làm DIY cũng có thể khoan lỗ trên mái để đỡ chúng