Biến bất kỳ bề mặt nào thành năng lượng mặt trời để theo đuổi mục tiêu trung hòa carbon

Tháng 3 năm 2023

Khi Guido van Tartwijk nhìn vào các tòa nhà, anh ấy nghĩ đến năng lượng Đây không phải là năng lượng đáng kể mà các tòa nhà đốt cháy, mà là năng lượng mà chúng có thể tạo ra Các tòa tháp văn phòng, khu chung cư, nhà kho, nhà kính ––bất kỳ cấu trúc nào ở bất kỳ kích thước hoặc hình dạng nào đều có thể được trang bị các tấm mỏng, nhẹ, có thể uốn cong để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng Thay vì lấy điện từ lưới điện, các tòa nhà có thể bổ sung thêm điện

Van Tartwijk là Giám đốc điều hành của Heliatek, một công ty ở Dresden, Đức, chuyên sản xuất pin mặt trời hữu cơ màng siêu mỏng Về lý thuyết, các tấm pin của Heliatek đủ linh hoạt để sử dụng cho bất kỳ bề ngoài tòa nhà nào––phẳng, cong, hình vòm, xoắn––dễ dàng gắn bằng chất kết dính và nặng chỉ bằng một phần nhỏ so với 20 kg trên mét vuông của các tấm thông thường

"Chúng tôi có công nghệ có thể sản xuất điện về cơ bản trên mọi bề mặt mà bạn có thể nghĩ tới Nhật Bản có nhiều người và nhiều tòa nhà Nhật Bản cũng có nhiều ánh nắng mặt trời Mặt khác, không gian để lắp đặt các tấm pin mặt trời đang trở nên khan hiếm Tôi nhận thấy nhu cầu rõ ràng đối với các sản phẩm của chúng tôi", van Tartwijk cho biết Với thông báo vào tháng 8 năm 2022 về việc hợp tác với nhà cung cấp năng lượng Nhật Bản Looop, Heliatek đang mở rộng việc triển khai các tấm pin mặt trời màng siêu mỏng tại Nhật Bản Và không sớm chút nào

Nhật Bản, nền kinh tế lớn thứ ba thế giới và là nước phát thải carbon lớn thứ năm, đã cam kết trung hòa lượng carbon vào năm 2050 Trong quá trình tăng trưởng xanhchiến lược, Chính phủ Nhật Bản vạch ra cách đất nước này sẽ loại bỏ nhiên liệu hóa thạch và nhiệt điện đốt than để đạt mức phát thải ròng bằng không Kế hoạch này bao gồm rất nhiều lĩnh vực: trang trại gió, nhà máy địa nhiệt, đường sắt chỉ sử dụng năng lượng tái tạo, máy bay chạy bằng nhiên liệu sinh học, trạm tiếp nhiên liệu hydro cho ô tô và tàu chở hàng, pin sử dụng trong gia đình để cung cấp năng lượng dư thừa, kho lưu trữ carbon hút từ khí quyển

Trong sự kết hợp giữa năng lượng đã được chứng minh và chưa được chứng minh này, dự kiến ​​năng lượng tái tạo sẽ đóng góp một phần đáng kể Đến năm 2030, Nhật Bản đặt mục tiêu năng lượng tái tạo chiếm từ 36 đến 38% nguồn cung cấp điện (Khu vực Châu Á - Thái Bình Dương hiện là)phân khúc lớn nhất và phát triển nhanh nhấtcủa thị trường năng lượng tái tạo toàn cầu, với gần 30% thị phần)

Với những mục tiêu cao cả và nhu cầu năng lượng ổn định, Nhật Bản đang trở thành nơi thử nghiệm những ý tưởng mới tốt nhất của các công ty toàn cầu Vào tháng 8 năm 2022, nhà sản xuất máy bay Boeing của Hoa Kỳ đã công bố khai trương trung tâm Nghiên cứu & Công nghệ Boeing tại Nagoya, miền trung Nhật Bản, hợp tác với Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) Công ty sẽ khám phá cái mà họ gọi là “hàng không không gây tác động đến khí hậu”––nhiên liệu bền vững, động cơ đẩy hybrid-điện, động cơ đẩy hydro, pin, robot và sản xuất vật liệu composite Vào năm 2021, Siemens Energy của Đức đã tiết lộ kế hoạch hợp tác với chuyên gia vật liệu Toray của Nhật Bản để phát triển các công nghệ sản xuất hydro không gây ô nhiễm, một dự án được nhận vào Quỹ Đổi mới Xanh trị giá 2 nghìn tỷ yên (14,8 tỷ đô la Mỹ*) của Chính phủ Nhật Bản

Triển vọng ngắn hạn của Nhật Bản về năng lượng mặt trời có vẻ đặc biệt hứa hẹn Trên thị trường quang điện toàn cầu, Nhật Bản đứng thứ tư về công suất lắp đặt** và chuỗi tăng trưởng dự kiến ​​sẽ tiếp tục Từ năm 2023 đến năm 2028, thị trường Nhật Bản được dự báo sẽ mở rộng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 9,2%*** Chính phủ đã đặt mục tiêu năng lượng mặt trời sẽ cung cấp tới 16% điện năng của Nhật Bản vào năm 2030

Không giống như những năm gần đây, các dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn không được kỳ vọng sẽ trở thành động lực Hiện tại, phần lớn các khu vực bằng phẳng miền núi của Nhật Bản đã được lấp đầy bởi các trang trại năng lượng mặt trời trải rộng Vậy đất nước sẽ đặt nhiều tấm pin mặt trời hơn ở đâu? Những mái nhà trống (hoặc trống một phần)––vẫn còn rất nhiều Vào giữa năm 2021, Chính phủ Nhật Bản tiết lộ kế hoạch bổ sung các tấm pin mặt trời cho trường học, địa điểm công cộng và tòa nhà chính phủ trong hai thập kỷ tới Chính quyền Thủ đô Tokyo đã công bố quy định bắt buộc các ngôi nhà xây dựng ở thủ đô phải được trang bị năng lượng mặt trời từ năm tài chính 2025 Bộ Môi trường Nhật Bản đã dự đoán rằng tất cả các tấm pin mặt trời bổ sung có thể tạo ra tới 18,6GW) năng lượng, tương đương 28% sản lượng năng lượng mặt trời hiện tại của cả nước

Ngày càng có nhiều kỳ vọng về việc thương mại hóa sản phẩm mớisiêu mỏng(564KB), pin mặt trời nhẹ, linh hoạt ở Nhật Bản nhằm đạt được mục tiêu trung hòa lượng carbon Trên toàn cầu, thị trường quang điện màng mỏng đang phát triểndự báo sẽ tăng trưởngvới tốc độ CAGR là 10% trong thập kỷ tới đạt 6,1 tỷ đô la Mỹ

Ngày nay, các nhà sản xuất Nhật Bản––bao gồm Toshiba, Panasonic, Kaneka, Sekisui Chemical và Enecoat Technologies––đang chạy đua để phát triển cái gọi là tế bào perovskite Những tấm quang điện mới sử dụng perovskites halogen này mỏng hơn và bao gồm ít bước quy trình sản xuất hơn so với các tấm silicon thông thường, nhưng chúng có tuổi thọ ngắn hơn và khó sản xuất hàng loạtHóa chất Sekisuivà Đường sắt Tây Nhật Bản cho biết họ sẽ bắt đầu thử nghiệm sử dụng pin mặt trời perovskite tại một nhà ga ở Osaka từ năm 2025, đồng thờiKDDIvà Enecoat đang bắt đầu thử nghiệm sản xuất tế bào perovskite ở quy mô công nghiệp nhằm giới thiệu các trạm gốc di động của KDDI

Heliatek cho biết pin mặt trời hữu cơ của họ chưa phù hợp cho gia đình hoặc khu chung cư Đó là bởi vì chúng ít tạo ra điện hơn các tấm quang điện hiệu quả thông thường Nhưng chúng có thể được lắp đặt ở những nơi không thể lắp đặt pin mặt trời thông thường ––mặt tiền của một tòa nhà, thân tuabin gió, trên tấm bạt che tại sân vận động thể thao hoặc ở những nơi cực kỳ nóng Giám đốc điều hành Looop, Soichiro Nakamura cho biết, để Nhật Bản đạt được mức trung hòa carbon, nước này có thể sẽ cần các tấm silicon thông thường cũng như các tế bào màng siêu mỏng mới Ông nói: “Việc giới thiệu pin mặt trời màng siêu mỏng sẽ đẩy nhanh việc đạt được mục tiêu này

Đối với Heliatek––đã hoàn thành khoảng 30 dự án thí điểm ở Châu Âu, Trung Đông và Châu Á––cơ hội mở rộng phạm vi hoạt động sang Nhật Bản là quá tốt để có thể bỏ qua Công ty Đức đã chọn Looop làm đối tác sau khi giành chiến thắng trong một cuộc thi khởi nghiệp ở London, được gọi là Thử thách năng lượng Nhật Bản và gặp gỡ một số đối tác van Tartwijk cho biết: “Looop phát triển rất nhanh, họ đang đón nhận sự đổi mới và họ hiểu những gì cần thiết để đưa sản phẩm của chúng tôi ra thị trường”

Mạng lưới của Loop tại Nhật Bản và sự hiểu biết về thị trường năng lượng cũng như các quy định của địa phương có thể sẽ loại bỏ nhiều rào cản mà Heliatek có thể phải đối mặt Cho đến nay, hai công ty đã tiến hành thử nghiệm thí điểm pin mặt trời của Heliatek tại khuôn viên Đại học Ritsumeikan ở tỉnh Shiga Trong những tháng kể từ khi hợp tác, hai công ty đã nhận được rất nhiều yêu cầu về phim OPV nhẹ ở Nhật Bản, bằng chứng cho thấy họ rất quan tâm đến giải pháp linh hoạt như vậy Sự quan tâm không hoàn toàn gây ngạc nhiên cho Heliatek vì điều này cũng đang diễn ra ở cấp độ toàn cầu Nhưng nó cũng tiết lộ: một cái nhìn thoáng qua về nhu cầu bị dồn nén của Nhật Bản đối với các ý tưởng công nghệ xanh mới đang chờ đợi những người mới tham gia