Việc bảo đảm cung cấp năng lượng ổn định luôn là một thách thức với Nhật Bản. Một thách thức khác là phát triển những nguồn năng lượng sạch để giảm bớt ô nhiễm và lượng khí thải CO2. Khoa học kỹ thuật đang được áp dụng để phát triển những nguồn năng lượng mới, năng lượng sạch – năng lượng xanh.
Đến thăm khu phức hợp sản xuất điện và trồng rau ở ngoại ô Yoshikawa gần thủ đô Tokyo. Trước mắt không phải là cánh đồng xanh thẳng luống hay những thảm cải dầu hoa vàng đầu hè, thường thấy khi nhìn qua cửa sổ xe lửa, mà là hàng loạt các khung nhà thép dài cả trăm mét, rộng năm, sáu mét; mỗi dãy cách nhau ba, bốn mét, mái lợp những “tấm kính” xám đục.
Ðến tận nơi “mục sở thị” mới thấy hàng vạn cây xúp-lơ xanh, xúp-lơ trắng và nhiều thứ rau khác tôi không biết tên gọi, đều xanh mướt dưới màn mưa từ các vòi phun tự động xoay vòng khắp lượt. Những “tấm kính” xám đục lắp trên mái chính là những tấm năng lượng mặt trời, vừa có chức năng tạo ra điện năng vừa ngăn bớt ánh nắng trực tiếp chiếu xuống những luống rau.
Chúng không có những bộ phận chuyển động nên không gây tiếng ồn, tuổi thọ của hệ thống biến điện đó cũng rất cao và gần như không cần phải bảo trì gì hết. Ðiện sản xuất ra được dùng vận hành các máy bơm nước, phục vụ sinh hoạt cho các hộ dân, phần dư thừa được tích vào hệ thống ắc-quy để dùng chiếu sáng ban đêm và khi tiết trời xấu.
Những tia mặt trời chiếu xuống trái đất, phát ra hơi nóng và năng lượng ánh sáng. Năng lượng ánh sáng có thể biến đổi thành điện năng bởi những chất bán dẫn si-líc và những nguyên liệu khác. Mỹ là nước đầu tiên nghiên cứu chế tạo pin mặt trời sử dụng chất bán dẫn si-líc, vào năm 1954, nhưng hiện nay Nhật Bản mới là nước đứng đầu thế giới trong việc chế tạo pin mặt trời và sản xuất điện từ năng lượng mặt trời, chiếm 48,9% thế giới.
Chính phủ Nhật Bản đưa ra mục tiêu đến năm 2010 sẽ sản xuất được 8,2 triệu kW điện mặt trời. Như vậy sẽ tiết kiệm được khoảng 2 triệu tấn dầu thô và cũng đồng nghĩa với việc giảm thiểu một lượng lớn các-bon đi-ô-xít (CO2) thải vào không khí.
Đến thăm khu nhà phân lô ở Yoshikawa, với những mái nhà là những tấm năng lượng mặt trời, sản xuất điện cho người ở sử dụng. Số lượng điện năng từ tia mặt trời là khoảng 1 kW trên mỗi mét vuông bề mặt được mặt trời chiếu sáng. Ðiều đó có nghĩa là với 1m2 diện tích bề mặt mái đón mặt trời chiếu sáng. Với khả năng chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời có hiệu suất là 20% thì có thể sản sinh ra một điện lượng là 200W.
Việc nâng cao tỷ lệ chuyển đổi sẽ làm giảm chi phí cho việc sản xuất điện năng từ ánh sáng mặt trời. Những căn nhà có mái lợp bằng những tấm năng lượng mặt trời tự phát điện phục vụ nhu cầu sinh hoạt, đang được gia tăng. Khách mua nhà quan tâm nhiều hơn đến sự ô nhiễm không khí trên trái đất và cũng do giá cả những nhà có mái lợp tấm năng lượng mặt trời ngày càng rẻ.
Một gia đình bốn người Nhật Bản tiêu dùng khoảng 3 – 4 kW điện mỗi ngày. Họ có thể tạo ra số điện này nếu như phần mái nhà của họ có diện tích 20 đến 30 mét vuông hướng về phía mặt trời. Vậy hãy để cho mỗi gia đình tự tạo ra điện năng cần dùng trong gia đình họ, điện lưới quốc gia chỉ phải hỗ trợ khi thời tiết xấu kéo dài.
Nhật Bản hiện vẫn là nước thải khí nhà kính đứng thứ năm trên thế giới, nhưng đã cam kết vào năm 2010 sẽ giảm khí thải nhà kính đến 6% thấp hơn mức năm 1990; đang tiếp bước châu Âu trong phát triển năng lượng gió, tận dụng nguồn gió vô tận từ Thái Bình Dương.
Tập đoàn Ðiện lực Tokyo đang phối hợp với Ðại học Tokyo xây dựng những “trang trại thu hoạch năng lượng gió” từ biển. Hãng Mitsubishi sẽ lắp đặt các tua-bin gió trên biển gần các nhà máy điện và hiện đã có hệ thống sản xuất điện từ năng lượng gió với hai tổ tua-bin công suất lớn gần bờ biển Hokkaido, cung cấp điện cho 1.000 gia đình. 40 tua-bin khác cũng được lắp ở Tomamae.
Những tua-bin gió ở Nhật Bản đã sản xuất được 460.000 kW điện, và con số này đang được gia tăng.Những tuyến hàng hải cần có những đài báo hiệu, hải đăng và những phao phát sáng để hướng dẫn tàu thuyền trên biển. Có tới 5.500 điểm báo hiệu như thế đặt ở những hòn đảo, mỏm đá ngầm biệt lập ngoài khơi bờ biển Nhật Bản, nên chúng cần có nguồn điện độc lập.
Nguồn năng lượng phục vụ cho chúng là những tấm năng lượng mặt trời và những tua-bin chuyển động bằng sóng, biến những chuyển động thẳng đứng của sóng đại dương thành áp lực khí làm chuyển động những tua-bin của máy phát điện. Phối hợp nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng sóng để có được một nguồn cung cấp điện năng ổn định. Vào mùa hè mặt trời nóng hơn còn đại dương thì êm ả hơn, sang mùa đông khi trời mây u ám thì sóng biển lại dạt dào.
Có nhiều năng lượng địa nhiệt nằm sâu dưới những hòn đảo nhiều núi lửa của Nhật Bản. Nước nóng và hơi nước được hút lên từ sâu trong lòng đất để chạy những tua-bin điện. Nhật Bản có 17 nhà máy khai thác năng lượng như vậy, một trong số đó ở tỉnh Oita, cao hơn mặt nước biển 1.100 mét, có công suất tới 110.000 KW, đủ điện năng cung cấp cho khoảng 37.000 gia đình trên cao nguyên xanh thơ mộng này. Ưu thế của công nghệ này là lượng khí thải carbon dioxide chỉ bằng một phần hai mươi so với công nghệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Rác phế thải cũng được dùng để sản xuất điện. Phế thải sinh học được đưa vào bể chứa, cho lên men và tạo ra khí methane. Khí đốt này làm chạy động cơ sinh điện. Sau quá trình phân hủy, phần còn lại được sử dụng làm phân bón. Rác thải được phân loại từ các gia đình trong thành phố, phân gia súc từ các trang trại đều được gom lại vừa sạch môi trường, vừa có thêm nguồn điện năng và phân bón tốt.
Một nguồn năng lượng dồi dào khác đang hứa hẹn của Nhật Bản còn ẩn mình sâu dưới lòng đại dương là methane hydrate. Methane hydrate đang được xem là nguồn năng lượng cho thế hệ tương lai Nhật Bản. Methane hydrate là một chất kết tinh giống như nước đá, bao gồm những phân tử nước và methane, ổn định dưới nhiệt độ thấp và áp suất cao, chủ yếu được thấy ở bên dưới lớp băng vĩnh cửu và trong những tầng địa chất sâu dưới đại dương.
Những cuộc khảo sát dò tìm bằng siêu âm cho thấy có khoảng bảy nghìn tỷ mét khối Methane hydrate dưới lòng biển quanh Nhật Bản. Lượng Methane hydrate này có thể đủ để cung cấp một lượng khí đốt cho Nhật Bản dùng trong 100 năm. Methane hydrate tương đối là một loại nhiên liệu sạch vì nó không thải ra ô-xít lưu huỳnh khi bị đốt cháy (nhưng Mê-tan lại là khí gây hiệu ứng nhà kính, không thể để nó thoát ra ngoài không khí !).
Bộ Kinh tế Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản có kế hoạch 16 năm (2001 – 2016) gọi là chương trình khai thác Methane hydrate, tiếp tục nghiên cứu xúc tiến khai thác sử dụng.
Cùng với việc tìm ra nhiều cách sử dụng các nguồn năng lượng tự nhiên và những thành tựu khoa học nổi trội trong việc lưu trữ năng lượng điện (tụ điện) và pin nhiên liệu vì chúng cung cấp năng lượng mà không thải ra khí carbon dioxide hay những chất ô nhiễm khác. Hệ thống năng lượng tụ điện sẽ giúp những xe điện chiếm ưu thế so với những xe sử dụng xăng dầu và cũng sẽ được dùng làm hệ thống dự trữ năng lượng điện thuận lợi nhất.
Bài học sử dụng các nguồn năng lượng có hiệu quả hơn và có lợi cho môi trường ở Nhật Bản, cũng là những bài học quý giá cho Việt Nam trong cuộc vận động sử dụng hợp lý và tiết kiệm năng lượng trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
