Trong gần một tuần, đất nước 10 triệu dân đã đáp ứng nhu cầu của khách hàng về gió, thủy điện và năng lượng mặt trời – một cuộc chạy thử nghiệm để vận hành lưới điện mà không cần nhiên liệu hóa thạch.
Tua bin gió ở xa tại Santa Cruz, Đảo Madeira, Bồ Đào Nha (Artur Widak/NurPhoto/Getty Images)
Một buổi chiều mùa thu gần đây, tôi nhìn những cơn gió Đại Tây Dương va vào những vách đá nhô lên trên Nazaré, Bồ Đào Nha. Mưa trút xuống và những con sóng nổi tiếng thế giới dâng lên thành những bức tường nước mà ngay cả những vận động viên lướt sóng bất chấp tử thần nhất cũng chỉ có thể tiếp cận bằng Jet Ski. Đối với tôi, đây giống như một nơi nghỉ ngơi trên bãi biển cuối mùa đầy mưa, nhưng đối với mảnh đất Iberia tức là Bồ Đào Nha, nó giống như một tương lai tươi sáng. Cuối tuần đó, quốc gia 10 triệu dân này không sử dụng gì ngoài năng lượng gió, mặt trời và thủy điện.
Hóa ra, những ngày mưa gió đó chỉ là khởi động. Bồ Đào Nha đã sản xuất đủ năng lượng tái tạo để phục vụ tất cả khách hàng trong sáu ngày liên tiếp, từ ngày 31 tháng 10 đến ngày 6 tháng 11.
“Các nhà máy khí đốt đã ở đó, chờ cung cấp năng lượng nếu cần. Không phải vậy, vì gió đang thổi; Hugo Costa, người giám sát Bồ Đào Nha về EDP Renewables, bộ phận năng lượng tái tạo của công ty tiện ích nhà nước, được tư nhân hóa vào năm 2012, cho biết. “Và chúng tôi đã sản xuất với tác động tích cực đến người tiêu dùng vì giá đã giảm một cách đáng kinh ngạc, gần như bằng không.”
Để đạt được các mục tiêu về khí hậu của Thỏa thuận Paris vào năm 2050, các quốc gia cần vận hành lưới điện của mình mà không phát thải carbon không chỉ trong ba hoặc sáu ngày mà là quanh năm. Một số quốc gia đã làm được điều này nhờ nguồn tài trợ dồi dào cho thủy điện, phần lớn đã phát triển tốt trước khi khủng hoảng khí hậu thúc đẩy các quyết định đầu tư vào các nhà máy điện. Những nước khác đạt điểm cao về năng lượng không có carbon nhờ có các nhà máy hạt nhân lớn.
Bồ Đào Nha rơi vào một hoàn cảnh khác, dễ hiểu hơn: Họ bắt đầu hành trình khử cacbon với một số thủy điện truyền thống, nhưng không có năng lực hạt nhân cũng như không có kế hoạch xây dựng bất kỳ thủy điện nào. Điều đó có nghĩa là họ phải tìm ra cách cắt giảm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch bằng cách tối đa hóa năng lượng tái tạo mới.
Bồ Đào Nha đã làm được điều này như thế nào? Họ cam kết xây dựng năng lượng tái tạo sớm và thường xuyên, cam kết thời hạn phát thải carbon ròng bằng 0 vào năm 2016, vài năm trước khi toàn bộ Liên minh Châu Âu thấy được niềm tin để thực hiện bước đi đó. Các nhà máy than cuối cùng của Bồ Đào Nha đóng cửa vào năm 2022, để lại khí hóa thạch (nhập khẩu) làm điểm tựa cho nguồn điện theo yêu cầu.
Đập Bemposta và trạm thủy điện ở Bemposta, Miranda do Douro, Bồ Đào Nha (Octavio Passos/Getty Images)
“Theo ý kiến của tôi, kết luận quan trọng là nó cho thấy lưới điện của Bồ Đào Nha đã chuẩn bị sẵn sàng cho tỷ lệ điện tái tạo rất cao và cho sự thay đổi dự kiến của nó: Chúng tôi có thể quản lý cả sự gia tăng mạnh mẽ của sản xuất thủy điện và gió, cũng như cả Miguel Prado, người phụ trách lĩnh vực năng lượng của Bồ Đào Nha cho tờ báo Expresso , cho biết sẽ quay trở lại tỷ lệ năng lượng tái tạo thấp hơn khi các nhà máy điện chạy bằng khí đốt tự nhiên được yêu cầu một lần nữa để cung cấp một phần nhu cầu của đất nước .
Nhiệm vụ trước mắt đối với việc khử cacbon trong lưới điện của Bồ Đào Nha là giảm thiểu và cuối cùng là loại bỏ số giờ đất nước cần đốt khí đốt để duy trì đèn sáng. Các nhà lãnh đạo muốn việc sản xuất khí đốt, vốn chiếm 21% lượng điện tiêu thụ từ tháng 1 đến tháng 10, chấm dứt hoàn toàn vào năm 2040.
Để đạt được các mục tiêu về khí hậu, Bồ Đào Nha đã tập trung vào việc đa dạng hóa các nguồn tài nguyên tái tạo; thay vì phụ thuộc chủ yếu vào gió, nước hoặc mặt trời, nó kết hợp từng thứ vào danh mục đầu tư và tìm cách làm cho chúng trở nên bổ sung hơn. Các công ty điện lực của đất nước hiện đang theo đuổi các cơ hội lớn về gió ngoài khơi, mở rộng lắp đặt năng lượng mặt trời và cải tạo các dự án gió trên bờ cũ hơn để tận dụng tối đa những vị trí tốt nhất.
Giải phẫu chuỗi năng lượng sạch kéo dài sáu ngày
Sau khi lật đổ chế độ độc tài Estado Novo độc tài vào năm 1974, công ty tiện ích nhà nước mới thành lập Energias de Portugal đã xây dựng một loạt đập thủy điện trên những con sông hoang dã một thời chảy từ vùng núi phía đông đến bờ biển phía tây. Công ty đã xây dựng các dự án gió trên bờ đầu tiên vào những năm 1990, khi năng lượng mặt trời không thể cạnh tranh về mặt kinh tế và việc lắp đặt năng lượng mặt trời chỉ mới bắt đầu bắt kịp gần đây.
Đó là lý do tại sao bầu trời xám xịt không ảnh hưởng đến tổng thể sản xuất năng lượng tái tạo trong suốt thời gian lập kỷ lục gần đây của đất nước, như ở California hoặc Hawaii. Gió và thủy điện đang hoạt động và đó mới là điều quan trọng.
Bất kỳ cột mốc quan trọng nào trong lĩnh vực năng lượng sạch đang phát triển nhanh chóng đều phải đi kèm với các thông số cụ thể. Vậy chính xác thì lưới điện Bồ Đào Nha đã đạt được điều gì vào đầu tháng này?
Kỷ lục sáu ngày đề cập đến 149 giờ liên tục trong đó “năng lượng từ các nguồn tái tạo vượt quá nhu cầu tiêu dùng công nghiệp và hộ gia đình trên toàn quốc”. Kỷ lục trước đây của quốc gia về số liệu đó là 131 giờ (hơn 5 ngày một chút), đạt được vào năm 2019. Điều đó không có nghĩa là các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch không hoạt động - chỉ là tổng thể nguồn năng lượng tái tạo đã đáp ứng nhiều hơn nhu cầu của khách hàng.
Nhưng Bồ Đào Nha cũng vừa lập kỷ lục quốc gia về việc đáp ứng nhu cầu của toàn bộ hệ thống điện “mà không cần dùng đến nguồn nhiệt điện thông thường”. Đoạn đường không dùng gas này bắt đầu từ đêm Halloween và chạy trong 131 giờ liên tục, khoảng 5 ngày, gần gấp ba kỷ lục trước đó của Bồ Đào Nha là 56 giờ liên tục vào năm 2021. Và trong 95 giờ liên tục đó, Bồ Đào Nha đã xuất khẩu điện sạch sang Tây Ban Nha vì nước này liên tục có nhiều hơn mức cần thiết - một lần nữa mà không cần đốt gas.
Đường xu hướng đó là thứ cần xem. Thời tiết thân thiện với năng lượng tái tạo sẽ đến rồi đi, và những tháng tới đã chín muồi để năng lượng tái tạo vượt quá nhu cầu của người tiêu dùng vì nhu cầu sưởi ấm hoặc làm mát thấp hơn so với mùa hè và mùa đông. Nhưng lần cuối cùng Bồ Đào Nha có điều kiện lý tưởng để đạt kỷ lục về năng lượng tái tạo, quốc gia này chỉ tồn tại được 1/3 thời gian mà không cần đốt khí đốt. Khi có nhiều năng lượng gió và mặt trời hơn, Bồ Đào Nha mở rộng kho vũ khí của mình để chạy hoàn toàn bằng năng lượng tái tạo.
Tuần đặc biệt này nổi bật nhưng nó là minh chứng cho một sự thay đổi mang tính lịch sử về nguồn năng lượng. Theo REN, việc sử dụng khí đốt tự nhiên để sản xuất điện ở Bồ Đào Nha đã giảm 39% so với cùng kỳ năm ngoái trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 10. Điều đó đã đưa tổng mức sử dụng khí đốt xuống mức thấp nhất kể từ năm 2006.
Bồ Đào Nha đã thực hiện việc khử cacbon cho lưới điện một cách hoàn toàn hữu hình đối với chính mình. Để đạt được các mục tiêu về khí hậu, nó cần lấy cẩm nang từ tuần này của tháng 11 và chạy nó trong thời gian dài hơn, cho đến khi cuối cùng nó thậm chí không cần xăng ở chế độ chờ. Và nó phải làm như vậy ngay cả trong những thời điểm trong năm khi gió và mưa không làm phiền những du khách trái mùa, những người đã nghe rất nhiều về khí hậu gợi nhớ đến Nam California.
Các bước tiếp theo để khử cacbon cho lưới điện
Prado lưu ý rằng những thành tựu về năng lượng sạch của Bồ Đào Nha ngày nay được xây dựng dựa trên một số quyết định được đưa ra trong quá khứ: Quốc gia này đã chọn đầu tư vào công suất thủy điện mới và 18 năm trước, nước này đã tổ chức một cuộc đấu giá năng lượng gió quy mô lớn.
Ông giải thích: “Điều quan trọng nữa là đất nước không đầu tư lớn vào công suất năng lượng mặt trời khi công nghệ này vẫn còn đắt đỏ”. “Hiện Bồ Đào Nha đang phải đối mặt với nhu cầu rất lớn của các nhà phát triển để xây dựng các nhà máy PV quy mô tiện ích mới, cũng như nhu cầu lớn về các dự án năng lượng mặt trời phi tập trung, tận dụng công nghệ chi phí thấp để tăng tỷ trọng năng lượng tái tạo trong những năm tới. đến."
Prado cho biết thêm, đất nước này vẫn còn một nhiệm vụ khó khăn phía trước để đạt được mục tiêu quốc gia là 85% năng lượng tái tạo vào năm 2030. Những thách thức lớn bao gồm quy trình cấp phép chậm và sự phức tạp trong việc cân bằng các tác động sinh thái với nhu cầu năng lượng sạch hơn.
Một cách để giảm thiểu sự chậm trễ trong việc cấp phép xây dựng nhà máy mới là tân trang lại những nhà máy cũ.
Costa cho biết Bồ Đào Nha có diện tích đất hạn chế để khai thác và các địa điểm có gió tốt nhất trên bờ đã được sử dụng. Nhưng các dự án ban đầu vẫn chạy tua-bin 500 kilowatt, trong khi các tua-bin mới có thể tạo ra 6,2 megawatt. Như vậy, việc đổi tuabin cũ lấy tuabin mới có thể giải phóng công suất gấp 12 lần hiện tại. EDP Renewables đang thực hiện điều này một cách chiến lược để tăng sản lượng vào những thời điểm khi các dự án không đạt mức xuất khẩu tối đa; những nâng cấp như vậy tạo ra nhiều năng lượng sạch hơn trong suốt cả năm mà không cần đầu tư vào lưới điện để xử lý sự gia tăng điện năng.
EDP Renewables cũng đang nghiên cứu các nhà máy điện lai, kết hợp năng lượng gió và năng lượng mặt trời tại cùng một địa điểm.
Costa nói: “Nếu chúng ta kết hợp gió và mặt trời, những gì chúng ta thấy là có sự bổ sung lớn. “Thông thường, khi có gió thổi thì không có nắng. Và khi có mặt trời, thông thường chúng ta không có nhiều gió như vậy.”
Costa nói: Việc phân nhóm các dự án phát triển như vậy sẽ làm giảm chi phí cố định của việc xây dựng, khiến chúng “hợp lý hơn, khôn ngoan hơn về mặt kinh tế”. Nói cách khác, các nhà phát triển có thể tiết kiệm tiền so với việc xây dựng cùng một tài nguyên ở các địa điểm riêng biệt.
Bồ Đào Nha hiện không có nhà máy lưu trữ pin độc lập lớn, mặc dù một số pin nằm cạnh các dự án năng lượng mặt trời hoặc gió. Cho đến nay, dung lượng lưu trữ được xây dựng trong mạng lưới thủy điện đã đủ để cân bằng sự dao động của các hình thức phát điện khác. Nhưng khi năng lượng tái tạo ngày càng tăng tỷ trọng trong sản xuất điện, nhu cầu lưu trữ và xả điện nhanh chóng sẽ đòi hỏi nhiều pin hơn, Costa nói.
Phần tham vọng nhất trong việc mở rộng năng lượng sạch của Bồ Đào Nha thậm chí còn không diễn ra trong biên giới đất liền của Bồ Đào Nha. Sau khi khai thác được những vị trí lựa chọn tốt nhất trên bờ, ngành điện sẽ phát triển các công trình điện gió bằng cách tìm kiếm ngoài khơi, ở những vùng nước sâu đến mức cần có tua-bin nổi. Một số dự án đột phá trên toàn cầu đã chứng minh điều này là có thể thực hiện được, nhưng nó vẫn kém hoàn thiện hơn nhiều so với các tuabin ngoài khơi gắn ở đáy biển nông hơn.
Trở lại năm 2011, EDP Renewables đã thử nghiệm một tuabin nổi công suất 2 megawatt do công ty Nguyên lý Power của Mỹ cung cấp và nó đã dũng cảm sống sót sau những đợt sóng cao 17 mét ngoài khơi phía bắc Bồ Đào Nha. Công ty đã tiếp tục phát triển ba tuabin nổi công suất 8,4 MW và thậm chí còn tìm cách đảm bảo nguồn tài chính cho dự án từ Ngân hàng Đầu tư Châu Âu.
Trang trại gió nổi ngoài khơi Windfloat Đại Tây Dương, cách bờ biển Viana do Castelo ở miền bắc Bồ Đào Nha khoảng 20 km (Miguel Riopa/AFP/Getty Images)
Costa nói: “Chúng tôi có một người cho vay tự tin về dòng tiền sẽ được tạo ra bởi dự án và không dựa vào bất kỳ hình thức bảo đảm nào từ nhà tài trợ”.
Các nhà tài chính thường lo sợ những công nghệ mới hơn mà họ cho là có rủi ro; con dấu phê duyệt này đánh dấu một bước quan trọng hướng tới việc bình thường hóa gió nổi như một phần thường xuyên của bộ công cụ năng lượng sạch.
Đó chính xác là những gì Bồ Đào Nha hướng tới: Mục tiêu của họ là xây dựng 10 gigawatt gió ngoài khơi, công suất này sẽ phải nổi. Những dự án này vẫn còn rất nhiều việc phải làm nên Costa cho biết không nên mong đợi chúng cho đến những năm 2030. Tuy nhiên, chính phủ dự kiến tổ chức đấu giá 2 gigawatt phát triển ngoài khơi vào tháng 12.
Dòng thời gian đó ít chắc chắn hơn do Thủ tướng António Costa từ chức vào tuần trước do cuộc điều tra tham nhũng tập trung vào lợi ích hydro xanh và lithium.
Prado cho biết: “Chính phủ này sẽ không thể đưa ra các quyết định liên quan trong những tháng tới, cho đến cuộc bầu cử vào tháng 3, điều này sẽ làm trì hoãn việc khởi động và kết thúc cuộc đấu giá gió ngoài khơi đầu tiên”. Các cuộc đấu giá khác về hydro xanh, nhiên liệu tái tạo và lưu trữ năng lượng cũng có thể sẽ bị đẩy lùi.
Sự gián đoạn bất ngờ đó không làm thay đổi sự đồng thuận chính trị rộng rãi xung quanh nhu cầu năng lượng sạch hơn. Nhưng hiện tại, sẽ chỉ có những người lướt sóng và những chiếc thuyền đánh cá đương đầu với những con sóng lớn của Đại Tây Dương.
