5 cách Đông Nam Á có thể quản lý nguồn cung cấp năng lượng tái tạo đang biến động
Châu Á đang có kế hoạch tạo ra 23% năng lượng sơ cấp từ các nguồn sạch vào năm 2025.
Hình ảnh: Flickr / Ngân hàng Phát triển Châu Á
Các lưới điện, phần lớn được thiết kế cho thế kỷ trước, không được xây dựng để thích ứng với sự biến đổi đặc trưng cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió.
Được tính phí để duy trì sự cân bằng giữa phát điện và tiêu thụ, các tiện ích ưu tiên các nguồn năng lượng thông thường vì chúng có thể được bật và tắt theo ý muốn.
Khi châu Á chạy đua để tạo ra 23% năng lượng sơ cấp từ các nguồn sạch vào năm 2025, việc tích hợp nhịp nhàng giữa năng lượng mặt trời và gió sẽ trở thành ưu tiên trọng tâm của ngành điện.
Khả năng gián đoạn của một số năng lượng tái tạo kiểm tra khả năng phục hồi của lưới điện thường được coi là lời giải thích cho việc Đông Nam Á đang áp dụng các nguồn năng lượng sạch hơn một cách tồi tệ.
Khả năng tạo ra năng lượng của các tuabin gió và tấm pin mặt trời hoàn toàn phụ thuộc vào các yếu tố, khiến các nhà phê bình cho rằng những công nghệ như vậy không đủ độ tin cậy để hỗ trợ sự tăng trưởng kinh tế nhanh chóng của khối và nhu cầu về năng lượng, khiến lượng hóa thạch tăng mạnh. nhiên liệu đốt cháy không thể tránh khỏi.
Các lưới điện, phần lớn được thiết kế cho thế kỷ trước, không được xây dựng để thích ứng với sự biến đổi đặc trưng cho năng lượng mặt trời và năng lượng gió; chúng được xây dựng với các máy phát điện lớn, tập trung trong tâm trí. Chúng thường được đốt bằng than, dầu hoặc khí đốt, cho phép chúng chạy liên tục suốt ngày đêm, không bị gián đoạn bởi những ý tưởng bất chợt của tự nhiên.
Với việc duy trì sự cân bằng giữa phát điện và tiêu thụ, các tiện ích ưu tiên các nguồn năng lượng thông thường vì chúng có thể được bật và tắt theo ý muốn, đáp ứng nhu cầu của khách hàng, những người muốn đèn của họ bật vào ban đêm và nước nóng để tắm buổi sáng.
Mặt khác, năng lượng tái tạo khiến các nhà khai thác lưới điện đau đầu vì sản lượng của họ dao động dữ dội trong ngày và giữa các mùa, có nguy cơ phá vỡ nhịp điệu tinh vi của cung và cầu. Mặc dù những thách thức như vậy không phải là không thể vượt qua, nhưng chúng khiến các hoạt động của lưới điện trở nên phức tạp hơn nhiều.
Năng lượng mặt trời tạo ra thường đạt đỉnh vào những thời điểm nắng nhất trong ngày - khi nhu cầu điện năng nói chung thấp hơn. Ngay cả những đám mây cũng cản trở quá trình sản xuất của nó, gây khó khăn trong việc tính toán kết quả đầu ra chính xác. Các vấn đề tương tự ảnh hưởng đến các tuabin vì gió có thể đột ngột bốc lên hoặc hạ xuống. Nếu lưới không xử lý được sự biến động như vậy, có thể xảy ra mất điện và quá tải.
Theo tiêu chuẩn quốc tế, năng lượng tái tạo chỉ chiếm một phần nhỏ trong cơ cấu năng lượng của Đông Nam Á, vào khoảng 9% vào năm 2019. Phần lớn trong số này là thủy điện, với năng lượng mặt trời và gió chỉ đóng góp 2,4% vào năm ngoái.
Nhưng khi khu vực chạy đua để tạo ra 23% năng lượng sơ cấp từ các nguồn sạch vào năm 2025 trong bối cảnh các cảnh báo nghiêm trọng về các thảm họa khí hậu dự kiến sẽ tàn phá khối trong những thập kỷ tới, việc tích hợp trơn tru giữa năng lượng mặt trời và gió được thiết lập để trở thành ưu tiên trọng tâm của Ngành điện.
Có thể cho rằng thách thức lớn nhất là không có viên đạn bạc nào để giúp các lưới điện phân phối đối phó với việc cung cấp năng lượng không liên tục. Thay vào đó, các quốc gia sẽ cần theo đuổi sự kết hợp của các chiến lược để bù đắp cho sự không chắc chắn mà năng lượng tái tạo tạo ra.
Đưa người tiêu dùng lên tàu
Theo truyền thống, các nhà vận hành lưới điện đã phản ứng với những thay đổi của nhu cầu điện bằng cách điều chỉnh nguồn cung. Philip Andrews-Speed, thành viên chính cấp cao của Viện Nghiên cứu Năng lượng tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS), cho biết, khi sự hấp thụ năng lượng tái tạo tăng nhanh, các chính phủ Đông Nam Á có thể sử dụng một giải pháp đã được chứng minh để quản lý giữa các nhu cầu.
Quản lý từ phía cầu có thể khiến các chính phủ tận dụng các ưu đãi và không khuyến khích thông qua các hệ thống giá năng động để khuyến khích các hộ gia đình điều chỉnh việc sử dụng điện của họ phù hợp với các mô hình cung cấp.
Mức chiết khấu có thể được đưa ra khi nhu cầu thấp và nguồn năng lượng sạch dồi dào, trong khi mức giá cao hơn có thể được tính vào giờ cao điểm để san bằng mức tiêu thụ đột biến.
Cài đặt thêm năng lượng tái tạo
Việc mở rộng công suất tái tạo sẽ tạo ra sản lượng năng lượng sạch vì nó làm giảm sự thay đổi cực đoan. Bí quyết là phân tán các loại cài đặt khác nhau trên một khu vực địa lý rộng lớn.
Trên khắp Đông Nam Á, năng lượng mặt trời và gió có cấu trúc thế hệ bổ sung cao, với năng lượng mặt trời đạt cực đại vào ban ngày và mùa khô, và gió đón vào buổi tối cũng như mùa mưa và các tháng lạnh hơn ở các khu vực phía bắc của khối, Benoit Nguyen cho biết. người đứng đầu về năng lượng tái tạo ở Châu Á Thái Bình Dương tại công ty chứng nhận đa quốc gia DNV.
Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng ở các quốc gia nằm trên đường xích đạo - như Indonesia - sự thay đổi theo mùa và hàng ngày trong sản lượng năng lượng mặt trời nhỏ hơn nhiều so với những nơi khác.
Và vì chi phí thiết bị năng lượng mặt trời đang giảm quá nhanh, các chuyên gia đã chỉ ra rằng việc nâng cao công suất đến mức dường như quá mức không chỉ giảm thiểu khả năng gián đoạn mà còn cung cấp năng lượng sạch ở mức giá rẻ nhất, giúp tiết kiệm chi phí hơn so với việc chỉ dựa vào thiết bị lưu trữ điện
Giá điện mặt trời đã giảm đáng kể.
Hình ảnh: Axios
Trang trại gió Bangui ở Bangui, Ilocos Norte, Philippines. Việc lắp đặt gió và năng lượng mặt trời riêng lẻ tạo ra sản lượng thay đổi, nhưng việc khai thác các nguồn tái tạo trên một khu vực địa lý rộng hơn sẽ làm giảm đi những biến động về nguồn cung cấp như vậy.
Hình ảnh: Landelgado, CC BY-SA 3.0
Khai thác dự báo thời tiết
Dự đoán thời tiết là công cụ quan trọng để quản lý năng lượng tái tạo thay đổi bởi vì chúng giúp các tiện ích chuẩn bị cho những thay đổi trong số giờ cân bằng của lưới điện hoặc thậm chí trước ngày.
Dựa trên các dự báo như vậy và các mô hình phát điện trong lịch sử, các thuật toán dữ liệu hiện đại có thể lập mô hình sản xuất năng lượng mặt trời và năng lượng gió với độ chính xác cao, không khác gì các chiến lược mà các nền tảng truyền thông xã hội sử dụng để đạt được mục tiêu quảng cáo và vận động chính trị.
Nhận ra tiềm năng to lớn này, Singapore am hiểu công nghệ có kế hoạch sử dụng dự báo tiên tiến cùng với dự trữ năng lượng để đạt được mục tiêu năng lượng mặt trời là 2 gigawatt vào năm 2030.
Xây dựng lưới linh hoạt
Mary Ann Quirapas-Franco, một nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Năng lượng của NUS, nói với Eco-Business: “Để cung cấp cho các lưới điện có khả năng đối phó với sự thay đổi và không chắc chắn trong sản xuất năng lượng tái tạo, cần có sự linh hoạt hơn trong hệ thống.
Mạng lưới truyền tải và phân phối mạnh mẽ hơn có thể xử lý tốt hơn các tải trọng lớn hơn mà năng lượng tái tạo đôi khi có thể tạo ra. Trong những năm gần đây, Việt Nam đã phải cắt giảm sản lượng từ các tài sản năng lượng mặt trời do lo ngại rằng nguồn cung đột ngột tăng vọt có thể gây căng thẳng cho các đường dây điện.
Lưới tăng cường cũng cho phép dòng điện hai chiều. Điện không chỉ được gửi từ các trạm phát điện đến người tiêu dùng, mà các nhà riêng có thể chọn lắp đặt các tấm pin mặt trời để tạo ra nguồn điện của riêng họ và cung cấp một phần trở lại vào lưới điện.
Quirapas-Franco nói: “Trên khắp Đông Nam Á, việc thiếu cơ sở hạ tầng là một trong những rào cản quan trọng đối với việc triển khai năng lượng tái tạo trên quy mô lớn.
Mạng lưới phân phối điện linh hoạt cho phép các công ty và hộ gia đình tự sản xuất điện sạch và đưa sản lượng dư thừa của họ vào lưới điện.
Hình ảnh: Hành động CIF, CC BY-NC-ND 2.0
Nâng cấp lưới sẽ không hề rẻ. Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính rằng khu vực sẽ cần 1,2 nghìn tỷ đô la Mỹ đầu tư cho đến năm 2040 để hiện đại hóa và mở rộng lưới điện, và các chính phủ sẽ cần phải có hành động chính sách để mở khóa nguồn vốn đó.
“Đầu tư tư nhân là điều cần thiết để cải thiện cơ sở hạ tầng lưới điện ở hầu hết các nước Đông Nam Á vì nhà nước thiếu kinh phí, đặc biệt là do đại dịch. Nhưng những trở ngại chính ở hầu hết các bang vẫn tiếp tục là các lợi ích được ưu đãi trong nước và chi phí giao dịch cao. Hãy đối phó với những điều này và tiền sẽ chảy vào, ”Andrews-Speed nói.
Một cách khác để làm cho các lưới dễ thích nghi hơn là cải thiện chúng một cách thông minh. Nguyen cho biết nếu các tiện ích có thể truy cập dữ liệu về máy phát điện, cơ sở hạ tầng truyền tải, cơ sở lưu trữ và người tiêu dùng, họ sẽ có thể tối ưu hóa hoạt động của lưới điện và có khả năng hiển thị nhiều hơn, giúp ứng phó hiệu quả hơn với biến động nguồn cung.
Thông tin thời gian thực cũng sẽ củng cố nỗ lực sửa đổi nhu cầu của người tiêu dùng và các chiến lược dự báo nâng cao.
Có một kế hoạch dự phòng
Bên cạnh việc mở rộng lưới điện và các quy trình vận hành tiên tiến, có thứ gì đó để dự phòng khi nguồn cung bị gián đoạn hoặc nhu cầu tăng cao được cho là giải pháp linh hoạt quan trọng nhất.
Lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa là một chiến lược rõ ràng và hấp dẫn có thể giúp ngăn ngừa tình trạng quá tải lưới điện và vận hành điện trong thời gian tải cao điểm, đảm bảo nguồn cung ổn định, Nguyen nói với Eco-Business.
Quirapas-Franco cho biết bộ lưu trữ cũng có thể được sử dụng hiệu quả trong các ứng dụng ngoài lưới điện để giúp điện khí hóa các vùng nông thôn hẻo lánh và hải đảo của Đông Nam Á. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, 45 triệu người trên toàn khu vực vẫn chưa được tiếp cận với nguồn điện vào năm 2019.
Tuy nhiên, hiện tại, các quốc gia Đông Nam Á chưa có chính sách khuyến khích việc áp dụng lưu trữ năng lượng trong ngành điện.
Lưu trữ có nhiều dạng khác nhau, từ thủy điện được bơm và bánh đà đến pin lithium-ion hiện đại và hydro xanh.
Pin Lithium-ion đã phát triển đáng kể trong thập kỷ qua, với chi phí giảm gần 90%. Tại Châu Á Thái Bình Dương, các dự án năng lượng mặt trời kết hợp với lưu trữ pin được ước tính sẽ cạnh tranh được với điện chạy bằng khí đốt sớm nhất vào năm 2026.
Nguyen nói với Eco-Business, xe điện cuối cùng cũng có thể được khai thác như một tài sản lưới điện để giúp các quốc gia xử lý tình trạng gián đoạn. Trong cái gọi là hệ thống xe nối lưới, ô tô có thể trả lại nguồn điện dư thừa cho lưới điện khi năng lượng tái tạo dao động không tạo ra điện, biến chúng thành bộ lưu trữ năng lượng trên các bánh xe.
Hydro xanh hiện có thể đã nằm ngoài tầm với, nhưng nó được dự đoán sẽ trở nên cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch ở Nhật Bản, Đức và Úc vào năm 2030, khi nó không chỉ hỗ trợ sản xuất điện liên tục hàng ngày và theo mùa mà còn cho ngành công nghiệp nặng khử cacbon.
Trong khi sẽ mất nhiều thời gian hơn với mức giá tương tự giảm
sắp xảy ra ở Đông Nam Á, công nghệ này đã thu hút động lực trên toàn khu vực, với việc Singapore nghiên cứu hydro xanh như một phần tiềm năng quan trọng trong chiến lược ngành điện của mình và kêu gọi Việt Nam ngày càng lớn mạnh hơn để sản xuất nhiên liệu từ nguồn gió ngoài khơi giàu có của đất nước.
Quirapas-Franco cho biết một phương pháp khác là kết hợp năng lượng tái tạo bổ sung trong các giải pháp hybrid. Những thứ này đã tồn tại ở Đông Nam Á. Ví dụ, nhà máy năng lượng mặt trời Cirata là một dự án năng lượng mặt trời nổi trên Hồ chứa nước Cirata ở Tây Java sẽ khai thác thủy điện để giúp cân bằng khả năng phát điện gián đoạn từ các tế bào năng lượng mặt trời của nó. Các dự án tương tự đang được thực hiện thí điểm ở Thái Lan.
Ông Nguyên cho biết không phải tất cả các loại năng lượng tái tạo đều không liên tục. Bên cạnh thủy điện, đẩy nhanh việc triển khai các nhà máy điện địa nhiệt là một con đường khả thi để cung cấp điện tải cơ sở sạch để tăng cường năng lượng mặt trời và gió. Indonesia đã là nhà sản xuất điện địa nhiệt lớn thứ hai thế giới, tiếp theo là Philippines.
Diễn đàn Kinh tế Thế giới đang làm gì về quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch?
Nâng cao lưới điện ASEAN khó nắm bắt
Kế hoạch xây dựng một lưới điện trải dài khắp Đông Nam Á để mở ra cơ hội kinh doanh điện đa phương, đa hướng đã được thực hiện hơn hai thập kỷ.
Cho đến nay, các hợp đồng điện chỉ được giới hạn trong các thỏa thuận xuyên biên giới song phương, nhưng mục tiêu dài hạn của khối là kết nối với lưới điện khu vực rộng lớn.
Làm như vậy sẽ cho phép các quốc gia bán năng lượng sạch dư thừa cho các quốc gia thành viên khác và khai thác nguồn cung của các nước láng giềng trong thời gian ngắn. Các quốc gia có thể cung cấp năng lượng tái tạo từ một khu vực địa lý rộng lớn hơn nhiều, giảm thiểu đáng kể sự cực đoan trong sản xuất biến đổi của nó.
Quá trình hội nhập Tiểu vùng sông Mê Kông mở rộng đã đạt được nhiều tiến bộ, một chương trình có sự tham gia của 5 quốc gia Đông Nam Á và Trung Quốc. Tháng trước, có thông tin cho rằng Việt Nam sẽ mua điện từ một trang trại điện gió 600 megawatt ở Nam Lào, được khởi công xây dựng vào năm 2022.
Dự án Tích hợp Điện năng Lào-Thái Lan-Malaysia-Singapore cũng đã được tiến hành. Theo kế hoạch, các nước tham gia đã cam kết gửi điện từ Lào đến Singapore và Malaysia, trong đó Thái Lan đóng vai trò là quốc gia trung chuyển.
Tháng 10 năm ngoái, Singapore đã khởi động một thử nghiệm riêng biệt để nhập khẩu 100 megawatt điện từ Bán đảo Malaysia trong hai năm, một dự án mà các chuyên gia ước tính có thể có “tác động tích cực” ở Malaysia khi các cơ hội mới để phát triển năng lượng mặt trời đang mở ra.
Tuy nhiên, một dự án khác sẽ xuất khẩu một phần điện sang Singapore dự kiến sẽ được hoàn thành trên đảo Batam của Indonesia vào năm 2024. Với công suất 2,2 gigawatt-đỉnh, liên doanh này là trang trại năng lượng mặt trời nổi lớn nhất thế giới.
Nhưng ngay cả khi các dự án như vậy gia tăng, một số yêu cầu chính trị, kỹ thuật và thể chế sẽ cần phải được đáp ứng để mở đường cho một thị trường điện khu vực thống nhất. Những điều này bao gồm từ ngôn ngữ làm việc chung và các thể chế mới đến các quy định hài hòa về điện và vận hành lưới điện.
Quirapas-Franco cho biết: “Lưới điện ASEAN sẽ là một sáng kiến quan trọng để khử cacbon trong ngành điện của khu vực. “Nhưng mặc dù nó khả thi về mặt kỹ thuật, có những vấn đề chính trị cần được giải quyết trước khi nó có thể xảy ra. Câu hỏi đặt ra là ai sẽ lãnh đạo nó? ”
