Nguồn:yale.edu
Các trang trại năng lượng mặt trời đang sinh sôi nảy nở trên vùng đất chưa phát triển, thường gây hại cho hệ sinh thái. Nhưng việc đặt các mái che năng lượng mặt trời trên các bãi đậu xe lớn mang lại nhiều lợi ích - tận dụng đất đã được giải phóng mặt bằng, sản xuất điện gần những người cần và thậm chí che nắng cho ô tô.
ly ở Orlando, Florida và bạn có thể nhận thấy một dãy năng lượng mặt trời 22-acre có hình đầu Chuột Mickey trên một cánh đồng ngay phía tây Disney World. Gần đó, Disney cũng có một trang trại năng lượng mặt trời 270- mẫu Anh được thiết kế thông thường trên đất rừng và vườn cây ăn trái trước đây. Mặt khác, đậu xe của bạn ở bất kỳ chỗ đậu xe nào trong số 32,000 chỗ đậu xe của Disney và bạn sẽ không thấy mái che trên cao tạo ra năng lượng mặt trời (hoặc cung cấp bóng mát) - ngay cả khi bạn chọn một trong những không gian ưa thích mà du khách phải trả tới 50 đô la một ngày.
Đây là cách thường xảy ra với các mảng năng lượng mặt trời: Chúng tôi xây dựng chúng trên không gian mở thay vì ở các khu vực phát triển. Nghĩa là, chúng chiếm phần lớn đất trồng trọt, đất khô cằn và đồng cỏ, chứ không phải mái nhà hay bãi đậu xe, theo một bản kiểm kê toàn cầu được công bố vào tháng trước trên tạp chíThiên nhiên. Ví dụ, ở Hoa Kỳ, khoảng 51% cơ sở năng lượng mặt trời quy mô tiện ích nằm ở sa mạc; 33 phần trăm là đất trồng trọt; và 10 phần trăm là ở đồng cỏ và rừng. Chỉ 2,5% năng lượng mặt trời của Mỹ đến từ các khu vực thành thị.
Lập luận để thực hiện theo cách này có vẻ thuyết phục: Xây dựng trên đất chưa phát triển sẽ rẻ hơn so với xây dựng trên mái nhà hoặc bãi đậu xe. Và việc xây dựng các nguồn năng lượng thay thế nhanh và rẻ là rất quan trọng trong cuộc đua thay thế nhiên liệu hóa thạch và ngăn chặn biến đổi khí hậu thảm khốc. Việc quản lý một vài trang trại năng lượng mặt trời lớn trong một khung cảnh rộng mở cũng dễ dàng hơn so với hàng nghìn trang trại nhỏ rải rác khắp các khu vực thành thị.
Bất chấp hình ảnh xanh, việc đặt các cơ sở năng lượng mặt trời trên vùng đất chưa phát triển thường không tốt hơn nhiều so với việc đặt các khu đất nhỏ ở đó.
Nhưng điều đó không nhất thiết làm cho nó thông minh hơn. Đất chưa phát triển là nguồn tài nguyên đang cạn kiệt nhanh chóng và những gì còn lại đang chịu áp lực phải cung cấp một loạt các dịch vụ khác mà chúng ta yêu cầu từ thế giới tự nhiên - trồng lương thực, bảo vệ động vật hoang dã, lưu trữ và lọc nước, chống xói mòn và cô lập carbon, cùng nhiều dịch vụ khác. Và áp lực đó đang nhanh chóng tăng lên. Đến năm 2050, trong một kịch bản hợp lý từ Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), việc cung cấp năng lượng mặt trời cho tất cả các nhu cầu điện của chúng ta có thể cần đến năng lượng mặt trời trên mặt đất trên 0,5% tổng diện tích đất của Hoa Kỳ. Để so sánh con số đó, nhà nghiên cứu cao cấp của NREL, Robert Margolis, nói rằng "đất ít hơn số đất mà chúng tôi dành để trồng ethanol từ ngô làm nhiên liệu sinh học".
Tuy nhiên, nó có thể đạt tới 10,3 triệu mẫu Anh. Theo nghiên cứu của NREL, do việc tạo ra điện ở gần khách hàng sẽ hiệu quả hơn nên một số bang có thể sẽ có tới 5% tổng diện tích đất của họ - và 6,5% ở Rhode Island nhỏ bé - dưới các mảng năng lượng mặt trời trên mặt đất. Margolis cho biết, nếu chúng ta cũng yêu cầu năng lượng mặt trời để vận hành toàn bộ đội xe ô tô của quốc gia, thì sẽ có thêm 5 triệu mẫu Anh nữa. Vẫn chưa đến một nửa trong số 31 triệu mẫu đất trồng trọt đã bị tiêu thụ vào năm 2019 để trồng ngô sản xuất ethanol, một phương pháp khắc phục biến đổi khí hậu nổi tiếng là kém hiệu quả.
Bất chấp hình ảnh xanh, việc đặt các cơ sở năng lượng mặt trời trên vùng đất chưa phát triển thường không tốt hơn nhiều so với việc đặt các khu đất nhỏ ở đó. Rebecca Hernandez, nhà sinh thái học tại Đại học California ở Davis, cho biết các nhà phát triển có xu hướng san phẳng các địa điểm, "loại bỏ tất cả thảm thực vật trên mặt đất". Điều đó không tốt cho côn trùng và các loài chim ăn chúng. Ở các sa mạc phía Tây Nam, nơi hầu hết các trang trại năng lượng mặt trời của Hoa Kỳ hiện được xây dựng, tổn thất cũng có thể bao gồm "cây bụi creosote 1 năm tuổi và yuccas 100-năm tuổi" hoặc tệ hơn. Ví dụ: Dự án năng lượng mặt trời Aratina 530-megawatt được đề xuất xung quanh Boron, California sẽ phá hủy gần 4.300 cây Joshua phía tây, một loài cây đang gặp nguy hiểm, trớ trêu thay, do sự phát triển và biến đổi khí hậu. (Nó hiện đang được xem xét để được tiểu bang bảo vệ.) Hernandez cho biết, ở California, những loài rùa sa mạc có nguy cơ tuyệt chủng cuối cùng đã bị di dời mà không có kết quả. Và xu hướng tập trung các cơ sở năng lượng mặt trời ở vùng đệm xung quanh các khu bảo tồn có thể gây nhầm lẫn cho các loài chim và động vật hoang dã khác và làm phức tạp thêm các hành lang di cư.
Ngược lại, điểm hấp dẫn của các bãi đậu xe và mái nhà là chúng rất dồi dào, gần gũi với khách hàng, phần lớn chưa được khai thác để sản xuất năng lượng mặt trời và trên vùng đất đã bị tước đi phần lớn giá trị sinh học.
Ví dụ, một siêu trung tâm Walmart điển hình có một bãi đậu xe rộng 5 mẫu Anh và đó là một vùng đất hoang, đặc biệt nếu bạn phải đổ mồ hôi khi băng qua đó dưới cái nắng sủi bọt nhựa đường. Tuy nhiên, theo một nghiên cứu gần đây do Joshua Pearce của Đại học Western ở Ontario, đồng tác giả, hãy đặt một mái che lên trên nó và nó có thể hỗ trợ một mảng năng lượng mặt trời ba megawatt. Pearce cho biết, ngoài việc cung cấp năng lượng cho cửa hàng, cộng đồng lân cận hoặc những chiếc ô tô được che chắn bên dưới, mái che sẽ che bóng cho khách hàng - và giúp họ mua sắm lâu hơn khi pin ô tô của họ đầy. Nếu Walmart làm điều đó tại tất cả 3.571 siêu trung tâm của họ ở Mỹ thì tổng công suất sẽ là 11,1 gigawatt năng lượng mặt trời - gần tương đương với hàng chục nhà máy điện đốt than lớn. Tính đến tính chất bán thời gian của năng lượng mặt trời, Pearce cho rằng số tiền đó đủ để đóng cửa vĩnh viễn 4 nhà máy điện đó.
Tuy nhiên, những mái che năng lượng mặt trời hầu như không bắt đầu xuất hiện ở những bãi đậu xe có diện tích vô tận của đất nước này. Ví dụ, hệ thống vận chuyển Metro của Washington, DC vừa ký hợp đồng xây dựng mái che năng lượng mặt trời đầu tiên tại bốn bãi đậu xe ga đường sắt, với công suất dự kiến là 12,8 megawatt. Sân bay quốc tế John F. Kennedy ở New York hiện đang xây dựng sân bay đầu tiên có công suất 12,3 megawatt với chi phí 56 triệu USD. Tuy nhiên, Sân bay Khu vực Evansville (Indiana) đã có hai sân bay, bao gồm 368 chỗ đậu xe, với chi phí 6,5 triệu USD. Theo người phát ngôn, mái che năng lượng mặt trời đã kiếm được lợi nhuận $310,{9}} trong năm đầu tiên hoạt động, dựa trên việc định giá cao cho những không gian đó và việc bán điện với giá bán buôn cho công ty điện lực địa phương.
Đại học Rutgers đã xây dựng một trong những cơ sở đỗ xe sử dụng năng lượng mặt trời lớn nhất cả nước tại cơ sở Piscataway, New Jersey, với diện tích 32-acre, công suất 8-megawatt và kế hoạch kinh doanh mà người quản lý bảo tồn năng lượng của trường được gọi là "khá nhiều tiền mặt ngay từ đầu." Một nghiên cứu mới của Trường Môi trường Yale phát hiện ra rằng mái che năng lượng mặt trời trên các bãi đậu xe có thể cung cấp 1/3 năng lượng cho Connecticut, giúp đáp ứng mục tiêu của thống đốc về ngành điện không carbon vào năm 2040 và phục vụ công bằng môi trường bằng cách giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị . Tuy nhiên, cho đến nay, rất ít tán cây như vậy tồn tại ở Connecticut, theo Kieren Rudge, tác giả của nghiên cứu.
Các biện pháp khuyến khích mới của nhà nước có thể giúp xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời trên các cánh đồng nâu hoặc các bãi chôn lấp đã đóng cửa chứ không phải trên các hệ sinh thái mỏng manh hơn.
Một lý do khiến các cơ sở như vậy vẫn còn khan hiếm là việc xây dựng năng lượng mặt trời trên vùng đất đã phát triển có thể tốn kém từ hai đến năm lần so với xây dựng trên không gian mở. Đối với mái che bãi đậu xe, Pearce nói, "bạn đang xem xét kết cấu thép chắc chắn hơn với nền bê tông khá chắc chắn." Nó giống như việc xây dựng một tòa nhà mà không có những bức tường. Đối với một công ty đại chúng tập trung vào kết quả hàng quý, thời gian hoàn vốn 10 hoặc 12 năm cũng có thể dài đến mức đáng nản lòng. Nhưng đó là cách nhìn sai lầm, Pearce nói. “Nếu tôi có thể mang lại cho bạn lợi nhuận lớn hơn 4% từ khoản đầu tư cơ sở hạ tầng được đảm bảo sẽ kéo dài tối thiểu 25 năm,” thì đó là một khoản đầu tư thông minh. Cũng có thể tránh hoàn toàn chi phí trả trước khi doanh nghiệp bên thứ ba hoặc tổ chức phi lợi nhuận thanh toán cho việc lắp đặt theo hợp đồng mua bán điện.
Một lý do khác cho sự khan hiếm kéo dài, theoChặn mặt trời, một báo cáo năm 2017 từ Environment America, một liên minh các nhóm môi trường cấp bang có trụ sở tại Denver, cho biết lợi ích về tiện ích và nhiên liệu hóa thạch đã nhiều lần làm suy yếu các chính sách của chính phủ nhằm khuyến khích năng lượng mặt trời trên mái nhà và bãi đậu xe. Báo cáo đó mô tả hoạt động vận động hành lang chống năng lượng mặt trời của Viện Điện Edison, đại diện cho các cơ sở công ích; Hội đồng Trao đổi Lập pháp Hoa Kỳ (ALEC), một nhóm vận động hành lang nổi tiếng với việc đưa ngôn ngữ cánh hữu vào luật pháp của các bang; Tổ chức vì sự thịnh vượng của người Mỹ do Koch tài trợ; và Liên minh Năng lượng Tiêu dùng, một nhóm bình phong về tiện ích và nhiên liệu hóa thạch, cùng nhiều nhóm khác.
Ném bóng, một báo cáo năm 2018 từ Trung tâm Đa dạng sinh học, đã xếp hạng 10 tiểu bang không đạt về các chính sách tích cực ngăn cản năng lượng mặt trời trên mái nhà. Các tiểu bang này - Alabama, Florida, Georgia, Indiana, Louisiana, Oklahoma, Tennessee, Texas, Virginia và Wisconsin - chiếm 1/3 tiềm năng năng lượng mặt trời trên mái nhà của quốc gia, nhưng chỉ cung cấp 7,5% trong năm 2017. Chúng thường gây khó khăn cho chủ nhà hoặc chủ sở hữu tài sản lắp đặt năng lượng mặt trời và kết nối nó với lưới điện hoặc họ cấm bên thứ ba trả tiền lắp đặt. Hầu hết cũng thiếu chính sách đo lượng điện ròng hoặc hạn chế khả năng khách hàng sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp năng lượng dư thừa mà họ sản xuất hàng ngày vào lưới điện, để được ghi có vào những gì họ lấy lại vào thời điểm khác. Hầu hết cũng thiếu các tiêu chuẩn về danh mục đầu tư tái tạo, đòi hỏi các tiện ích phải tạo ra hoặc mua một phần điện từ các nguồn năng lượng tái tạo.
Có thể lật ngược các quy tắc như vậy. Vào năm 2015, một công ty điện lực ở Nevada đã thúc đẩy ủy ban tiện ích công cộng phê duyệt các biện pháp xử phạt năng lượng mặt trời trên mái nhà. Phản ứng dữ dội của cử tri đã sớm khiến cơ quan lập pháp, trong một cuộc bỏ phiếu nhất trí, bác bỏ ủy ban và khôi phục các quy định ủng hộ năng lượng mặt trời. Các cử tri cũng có thể tiến thêm một bước nữa và thúc đẩy chính quyền tiểu bang và địa phương khuyến khích lắp đặt năng lượng mặt trời thông minh hơn, giảm thuế cho năng lượng mặt trời trên mái nhà và bãi đậu xe, cũng như cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời kết hợp nhiều lợi ích kỹ thuật và sinh thái.
Điều đó có thể có nghĩa là nhà nước bổ sung thêm các khuyến khích để xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời trên các cánh đồng nâu, các bãi chôn lấp đóng cửa hoặc đất nông nghiệp bị suy thoái chứ không phải trên các hệ sinh thái dễ bị tổn thương hoặc hiệu quả hơn. Theo một báo cáo năm 2019Thiên nhiênnghiên cứu, những vùng đất bị suy thoái của Hoa Kỳ hiện có diện tích gấp đôi diện tích của California, với tiềm năng năng lượng mặt trời để cung cấp hơn một phần ba năng lượng điện của quốc gia. Nó cũng có thể có nghĩa là khuyến khích cho các công nghệ mới. Ví dụ, "floatovoltaics" - các tấm pin mặt trời nổi trên kênh nội địa, đầm nước thải và các vùng nước khác - rẻ hơn để xây dựng và hiệu quả hơn do làm mát tự nhiên. Trong một số trường hợp, chúng cũng mang lại lợi ích cho động vật hoang dã, thu hút diệc, linh dương, chim cốc và các loài chim nước khác, có thể để ăn những loài cá bị thu hút bởi bóng râm bên dưới.
Các biện pháp khuyến khích thông minh hơn cũng có thể áp dụng cho các trang trại đang hoạt động - ví dụ, ở những góc ruộng khô cằn, không sinh lời với hệ thống tưới tiêu tập trung khổng lồ hoặc trên những cánh đồng trồng cây chịu bóng râm. Massachusetts đã có chương trình khuyến khích đầu tiên như vậy, nhắm vào các trang trại năng lượng mặt trời kết hợp với trồng cây thụ phấn hoặc được thiết kế để chăn thả cừu, cũng như các danh mục mục đích kép khác.
Có thể sẽ có những hạn chế về quy hoạch đối với các trang trại năng lượng mặt trời, đặc biệt là ở những khu vực vốn đã lo lắng về việc mất đất nông nghiệp vào tay các khu phân lô. Nhưng điều đó khó có thể xảy ra. Các bang có nhiều khả năng noi theo ví dụ của California, nơi các quy tắc xây dựng "không năng lượng ròng", cùng với thực tiễn kinh tế, hiện quy định rằng hầu hết tất cả các tòa nhà thương mại và dân cư mới đều kết hợp năng lượng mặt trời ngay từ đầu. Trong kịch bản đó, các bãi đậu xe, vốn gây hao tổn ngân sách bán lẻ lâu dài và tàn phá cảnh quan đô thị, thay vào đó sẽ bắt đầu đóng vai trò sản xuất điện một cách muộn màng - và che bóng cho thế giới, nếu không cứu được nó.
