Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. Xã hội loài người không phát triển nếu không có năng lượng. Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà khoa học, kinh tế, các chính trị gia, và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh) và dễ sử dụng. Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại. Nhật Bản là nước đã có kinh nghiệm và thành tựu đáng kể trong việc khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời từ nhiều năm nay cũng như có chiến lược quốc gia và các giải pháp chính sách trong việc khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời trong những thập kỷ tới.
1. Một số chính sách thúc đẩy năng lượng mặt trời đã được thực thi ở Nhật Bản
Nhiều chính sách thúc đẩy phát triển năng lượng mặt trời đã được thực thi ở Nhật Bản. Năm 1992 Chính phủ Nhật Bản đã đưa ra chính sách giá cả ưu đãi (FiT) tự nguyện cho ngành công nghiệp năng lượng; Năm 1993 có chính sách “Chương trình ánh sáng mặt trời” mới; Năm 1994 có chính sách trợ cấp cho hệ thống quang điện ở khu dân cư; Năm 2001 sử dụng điện mặt trời ở các tòa nhà của chính phủ, đưa ra những chỉ số năng lượng mới. Năm 2003 thực thi luật Tiêu chuẩn rót vốn đầu tư cho năng lượng tái tạo – Renewable Portfolio Standard (RPS), sử dụng điện xanh; Năm 2004 Chương trình hỗ trợ nghiên cứu chung quốc tế; Năm 2007 Triển lãm sản xuất Ethanol (E3), xem xét toàn diện chính sách năng lượng của Nhật Bản (Chiến lược năng lượng cơ bản lần thứ hai); Năm 2009 có Trợ cấp cho hệ thống quang điện khu dân cư, Chế độ mua mới đối với điện sản xuất từ năng lượng mặt trời; Sau vụ tai nạn hạt nhân Fukushima tháng 3/2011, Nhật Bản đột ngột thay đổi hệ thống phát điện bằng việc ngừng các lò phản ứng hạt nhân. Điều này đã khiến Nhật gia tăng phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu. Các nhiên liệu này chiếm gần 82% sản lượng điện của Nhật Bản, theo số liệu của cơ quan năng lượng quốc tế. Việc thay thế sản xuất điện hạt nhân bằng các loại nhiên liệu hóa thạch từ năm 2011 đã gây nhiều tốn kém cho Nhật Bản. Trước tình hình này, Chính phủ Nhật Bản đã ban hành luật về mua năng lượng tái tạo để khuyến kích người dân tự sản xuất điện mặt trời tại nhà và giúp hình thành các trung tâm điện mặt trời lớn. Chính sách giá điện được Nhật Bản xem xét điều chỉnh 3 năm 1 lần. Năm 2012 có Chiến lược sáng tạo đối với năng lượng và môi trường, chính sách giá bán điện đối với điện sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo. Bài viết sẽ tập trung nghiên cứu vào hai chính sách nổi bật là “Chính sách phát triển công nghệ năng lượng mặt trời” và “Chính sách giá ưu đãi”.
1.1. Chính sách phát triển công nghệ năng lượng mặt trời
Trong năm 1973, Nhật Bản hứng chịu cuộc khủng hoảng dầu mỏ lần đầu tiên do các nước OPEC chủ động ngưng sản xuất dầu và thực hành cấm vận, không cung cấp dầu cho Mỹ và những nước phương Tây đã ủng hộ Israel trong cuộc xung đột với Syrie và Ai Cập và tình hình ô nhiễm môi trường. Để tìm ra những giải pháp khắc phục những vấn đề này thì cần phải biến sự phát triển của công nghệ năng lượng mới thành một dự án quốc gia. “Chương trình ánh sáng mặt trời” là một chính sách phát triển công nghệ đầy tham vọng của Nhật Bản được bắt đầu vào năm 1974 bởi Cơ quan Khoa học và Công nghệ Công nghiệp thuộc Bộ Thương mại Quốc tế và Công nghiệp và hoàn thành vào năm 2000. “Chương trình ánh sáng mặt trời” là một chính sách được kỳ vọng sẽ làm giảm bớt cuộc khủng hoảng năng lượng do cạn kiệt tài nguyên dầu mỏ và mang lại cho trái đất bầu trời xanh tươi và đầy sức sống thông qua việc sử dụng các nguồn năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt không gây ô nhiễm, hầu như là vô tận. Để xúc tiến dự án, việc nghiên cứu và phát triển được thực hiện theo thời gian biểu dài hạn, được lên kế hoạch từ năm 2000 và đồng thời là một lịch trình trung hạn. Các nguồn năng lượng được coi là đối tượng của dự án bao gồm: Năng lượng mặt trời; Năng lượng địa nhiệt; Năng lượng hydro.
Chương trình nghiên cứu và phát triển năng lượng mặt trời đã được đẩy nhanh và quỹ đầu tư đã được phân bổ có chọn lọc cho hệ thống chuyển đổi quang điện từ năm tài chính 1980. Mặc dù năm mục tiêu cuối cùng của “Chương trình ánh sáng mặt trời” là năm 2000, nghiên cứu và phát triển sẽ được tiến hành trong nhiều giai đoạn và thành tựu trong từng giai đoạn sẽ được đưa vào sử dụng thực tế liên tiếp. Bảng 1 cho thấy sự chuyển đổi ngân sách chính phủ tài trợ cho Chương trình ánh sáng mặt trời. Như thể hiện trong bảng này, ngân sách 9,6 tỷ yên trong năm tài khóa 1980 và 8,0 tỷ yên trong năm tài khóa 1981 đã được giao cho chương trình năng lượng mặt trời. Chương trình nghiên cứu và phát triển năng lượng mặt trời đã được đẩy nhanh và quỹ đã được phân bổ có chọn lọc cho hệ thống chuyển đổi quang điện từ năm tài chính 1980.
Bảng 1: Ngân sách liên quan đến Chương trình ánh sáng mặt trời
(Đơn vị: 100 triệu yên)
Nguồn: Nedo 1981
Tiến trình xây dựng chương trình nghiên cứu và phát triển quốc gia về năng lượng mặt trời trong Chương trình ánh sáng mặt trời: (1) Xây dựng dây chuyền sản xuất thử nghiệm (500 kw/năm) cho pin mặt trời (1981 đến 1982); (2) Xây dựng bốn hệ thống trình diễn và hai hệ thống trạm điện trung tâm để chuyển đổi quang điện mặt trời (1981 đến 1985); (3) Nghiên cứu cơ bản về pin mặt trời vô định hình; (4) Thử nghiệm và vận hành hai hệ thống phát điện mặt trời công suất 1000 kW; (5) Xây dựng hệ thống năng lượng mặt trời để sưởi ấm công nghiệp (1981 đến 1982).
“Chương trình ánh sáng mặt trời” sẽ được thúc đẩy ở quy mô quốc gia với sự hợp tác đầy đủ từ các cơ quan nghiên cứu quốc gia, các trường đại học và doanh nghiệp tư nhân, cũng như thông qua hợp tác quốc tế với các dự án ở các nước khác. Nói chung, năng lượng mặt trời được kỳ vọng là nguồn năng lượng mới vì có các ưu điểm sau[1].
– Khả năng tái tạo: năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi. Theo tính toán của NASA, mặt trời còn có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỉ năm nữa, chúng ta có thể tận dụng tối đa nguồn năng lượng này trong thời gian rất lâu nữa.
– Năng lượng mặt trời phong phú, dồi dào: Mỗi ngày, bề mặt trái đất được hưởng 120.000
Terawatts( TW) của ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con người trên
thế giới ( 1TW = 1.000 tỉ W). Chính vì vậy tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn.
– Thân thiệt với môi trường: Theo xu hướng phát triển gần đây trong cuộc đấu tranh cho việc làm sạch môi trường trái đất, năng lượng mặt trời là lĩnh vực hứa hẹn nhất, có thể thay thế một phần năng lượng từ các nguồn nhiên liệu không tái tạo được và do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong công cuộc bảo vệ môi trường từ sự tăng nhiệt toàn cầu. Việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và vận hành các nhà máy điện mặt trời về cơ bản không phát thải các loại khí độc hại vào khí quyển. Ngay cả khi có phát thải một lượng nhỏ thì nếu so sánh với các nguồn năng lượng truyền thống, lượng khí này là không đáng kể[2].
– Có nhiều ứng dụng đa dạng: Năng lượng mặt trời có thể được tiếp nhận và sử dụng ở mọi nơi trên thế giới. Không chỉ ở vùng gần xích đạo trái đất mà còn ở các vĩ độ cao thuộc phía bắc và phía nam. Mặc dù năng lượng mặt trời có nhiều điểm nổi bật, nhưng cũng một số hạn chế trong ứng dụng của nó, như (i) mật độ năng lượng của lkW/m2 là khá thấp, (ii) chu kỳ có nắng và điều kiện thời tiết hàng ngày không ổn định cũng ảnh hưởng đến nguồn cung. Do đó, điều cần thiết là phải khắc phục những nhược điểm này cũng như khả năng cạnh tranh về chi phí bằng nghiên cứu và phát triển chuyên sâu. Chương trình nghiên cứu và phát triển về năng lượng mặt trời trong Chương trình ánh sáng mặt trời hiện đang được thực hiện trong ba lĩnh vực cụ thể. Đầu tiên là việc sử dụng năng lượng nhiệt để sưởi ấm, làm mát và cung cấp nước nóng cho cư dân, tòa nhà, v.v Thứ hai là sử dụng năng lượng nhiệt từ ánh sáng mặt trời được thu gom dưới dạng hơi nước ở nhiệt độ cao để sản xuất nhiệt điện mặt trời. Thứ ba là chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng bằng cách sử dụng pin mặt trời.
Cơ quan Khoa học và Công nghệ Công nghiệp đã bắt đầu Dự án Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Môi trường vào năm tài khóa 1989. Phát triển công nghệ cho ba dự án (năng lượng mới, bảo tồn năng lượng và công nghệ môi trường) cần được vận hành theo mối quan hệ tương hỗ chặt chẽ dựa trên quan điểm toàn diện vì sử dụng năng lượng và các vấn đề môi trường như sự nóng lên toàn cầu có mối quan hệ mật thiết với nhau. Việc hoạt động linh hoạt của các dự án này sẽ đảm bảo tiến trình phát triển các công nghệ sẽ hiệu quả và được tăng tốc. Do đó, Cơ quan Khoa học và Công nghệ Công nghiệp đã triển khai “Chương trình ánh sáng mặt trời mới” vào năm 1993 bằng cách thống nhất Chương trình ánh sáng mặt trời (1974), Chương trình ánh trăng (1978) và Dự án Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Môi trường. Mục tiêu của chương trình mới là phát triển công nghệ tiên tiến để tạo ra sự tăng trưởng bền vững đồng thời giải quyết các vấn đề về năng lượng và môi trường. Chương trình ánh sáng mặt trời mới bao gồm ba hệ thống công nghệ sau đây.
– Phát triển công nghệ đổi mới: sự phát triển của công nghệ năng lượng và môi trường đổi mới được đẩy nhanh để thực hiện Kế hoạch hành động phòng ngừa cảnh báo toàn cầu, đồng thời tập trung vào các chủ đề quan trọng trong quá trình tiến bộ.
– Chương trình nghiên cứu hợp tác quốc tế, quy mô lớn được xúc tiến để thực hiện “New Earth 2l”.
– Hợp tác nghiên cứu và phát triển về công nghệ thích hợp: Chương trình hợp tác nghiên cứu và phát triển được thúc đẩy để phù hợp với công nghệ năng lượng và môi trường phù hợp với điều kiện của quốc gia đối tác để giảm bớt hạn chế năng lượng và giải quyết các mối quan tâm về môi trường ở các nước đang phát triển lân cận. Các môn học công nghệ hệ thống sáng tạo đã được khởi xướng với chương trình ánh sáng mặt trời mới bên cạnh việc tiếp tục triển khai, tăng tốc nghiên cứu và phát triển các môn học như pin quang điện mặt trời và pin nhiên liệu[3].
Trần Ngọc Nhật
Trung tâm Nghiên cứu Nhật Bản, Viện Nghiên cứu Đông Bắc Á
[1] Ministry of international trade and industry (1981), Japan’s sunhine project: Solar energy R&D program, Japan Industrial Technology Association 20-Mori Building 8F. 2-7-4 Nishishinbashi, Minato-ku, Tokyo [2] “Solar Energy Advantages and Disadvantages vs. Other Renewables”, solarmagazine, https://solarmagazine.com/solar-energy-advantages-and-disadvantages/ [3] New Sunshine Program HQ, “Outline of the New Sunshine Program”, web.archive, https://web.archive.org/web/20050412204238/http://www.aist.go.jp/nss/text/outline.htm
