Vùng Caribe sẽ được hưởng lợi từ các giải pháp năng lượng tái tạo chi phí thấp, giúp giảm chi phí hệ thống năng lượng, giảm thiểu rủi ro khí hậu và thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng sạch. Với công nghệ quang điện mặt trời là nền tảng, khu vực này đang sẵn sàng chuyển đổi sang nền kinh tế năng lượng mặt trời sang X, tận dụng các nguồn tài nguyên tái tạo dồi dào để đạt được mức trung hòa carbon.
Nền kinh tế Power-to-X cho trường hợp của vùng Caribe với lượng khí thải CO2 bằng 0 vào năm 2050. Tất cả các con số hiển thị đều tính bằng TWh
Hình ảnh: Đại học LUT
Vùng Caribe phải đối mặt với những thách thức đáng kể về năng lượng, vì vùng này phụ thuộc rất nhiều vào nhiên liệu hóa thạch và chịu gánh nặng chi phí năng lượng cao. Những chi phí này đã góp phần gây mất cân bằng kinh tế vĩ mô, làm suy yếu khả năng cạnh tranh và cản trở tăng trưởng do quá phụ thuộc vào các sản phẩm dầu mỏ nhập khẩu đắt tiền. Nghiên cứu mới từ Đại học LUT vạch ra một lộ trình chiến lược để vùng Caribe đạt được mức trung hòa carbon vào năm 2050, nhấn mạnh nhu cầu về điện khí hóa cao và các nguồn năng lượng tái tạo. Nghiên cứu nhấn mạnh vai trò của PV mặt trời nổi, nhập khẩu nhiên liệu điện tử, kết nối lưới điện và quá trình khử cacbon sớm trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Nghiên cứu đưa ra những góc nhìn độc đáo về cách khu vực này có thể chuyển đổi sang tỷ trọng năng lượng tái tạo rất cao và tích hợp chiến lược các công nghệ tiên tiến để xây dựng một tương lai bền vững, ít carbon. Nghiên cứu được chia thành hai ấn phẩm, có tiêu đề “Phân tích hệ thống năng lượng đa ngành, đa nút và đa kịch bản cho vùng Caribe, tập trung vào vai trò của hệ thống quang điện nổi ngoài khơi” được công bố trên Tạp chí Đánh giá năng lượng tái tạo và bền vững và có tiêu đề “Giải hóa hệ thống năng lượng vùng Caribe: Nêu bật vấn đề nhập khẩu nhiên liệu điện tử, tích hợp lưới điện và quá trình chuyển đổi nhanh chóng” được công bố trên Tạp chí Thế hệ năng lượng tái tạo IET.
Phân tích cho thấy sự chuyển dịch rõ ràng sang điện khí hóa cao, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Điện mặt trời PV được dự báo sẽ chiếm ưu thế, chiếm 67-94% tổng sản lượng điện, trong khi điện gió đóng góp 6-30%. Sản lượng điện mặt trời PV bao gồm 12-13% điện mặt trời tiêu dùng chuyên nghiệp, 28-81% điện mặt trời lắp trên mặt đất và 1-45% điện mặt trời nổi ngoài khơi. Sự chuyển đổi này đóng vai trò trung tâm trong quá trình chuyển đổi của khu vực thành Nền kinh tế Solar-to-X, trong đó năng lượng mặt trời cung cấp năng lượng cho lưới điện và thúc đẩy sản xuất nhiên liệu sạch cũng như các quy trình công nghiệp. Nền kinh tế solar-to-X là một trường hợp đặc biệt của nền kinh tế power-to-X tổng thể, mô tả các hệ thống năng lượng chủ yếu dựa trên điện cho mọi loại nhu cầu năng lượng trên tất cả các lĩnh vực năng lượng. Mô hình nền kinh tế solar-to-X cung cấp một bản thiết kế cho các quốc đảo nhiệt đới khác đang phải đối mặt với những thách thức tương tự và cũng đang hướng tới tỷ trọng năng lượng tái tạo rất cao.
Năng lượng mặt trời nổi lên như một lực lượng thống trị, được thúc đẩy bởi các nguồn năng lượng mặt trời tuyệt vời của vùng Caribe và khả năng kinh tế đang được cải thiện, phù hợp với những phát hiện trước đó về quá trình chuyển đổi năng lượng của Puerto Rico. Trong nền kinh tế năng lượng mặt trời sang X, quang điện mặt trời sẽ tạo ra điện và đóng góp vào sản xuất nhiên liệu điện tử và hóa chất điện tử dựa trên điện, thúc đẩy an ninh năng lượng và tăng trưởng kinh tế. Được hỗ trợ bởi năng lượng gió, thủy điện và các nguồn địa nhiệt, sự chuyển dịch do năng lượng tái tạo thúc đẩy này sẽ giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu và tạo ra các ngành công nghiệp và cơ hội việc làm mới.
Hình ảnh: Đại học LUT
Điện khí hóa đóng vai trò then chốt trong việc khử cacbon cho vận tải đường bộ, với quá trình chuyển đổi từ động cơ đốt trong sang xe điện chứng minh là giải pháp hiệu quả cao. Tuy nhiên, vận tải hàng hải và hàng không vẫn còn nhiều thách thức, đòi hỏi các giải pháp như e-hydro, e-kerosene hoặc nhiên liệu sinh học. Vùng Caribe có thể đạt được công nghiệp hóa bền vững và nền kinh tế đa dạng bằng cách tận dụng các nguồn năng lượng tái tạo giá rẻ để khử cacbon hoàn toàn thông qua điện khí hóa trực tiếp và gián tiếp. Phương pháp tiếp cận power-to-X cho phép khử cacbon sâu cho các lĩnh vực khó giảm. Các nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp các công nghệ lưu trữ để giải quyết vấn đề biến động năng lượng tái tạo và đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng ổn định và đáng tin cậy trên tất cả các lĩnh vực, bao gồm cả những lĩnh vực liên quan đến khuôn khổ power-to-X. Người ta đã tìm thấy những kết quả tương tự đối với trường hợp lưu trữ có thể so sánh được như là yếu tố chính trong Nền kinh tế Power-to-X ở Hawaii.
Các công nghệ lưu trữ như pin, hydro và lưu trữ mê-tan là cần thiết để cân bằng sự thay đổi trong sản xuất điện tái tạo. Pin cung cấp tính linh hoạt hàng ngày, lưu trữ hydro cung cấp khả năng đệm cho nhu cầu dài hạn và lưu trữ mê-tan giải quyết các biến động nhu cầu theo mùa. Các công nghệ từ xe đến lưới điện giúp quản lý các biến động nhu cầu, tăng cường tính linh hoạt và khả năng phục hồi tổng thể của hệ thống năng lượng vùng Caribe. Các công nghệ này rất quan trọng để duy trì độ tin cậy của nền kinh tế năng lượng mặt trời đến X.
Nhập khẩu e-Fuel là một thành phần quan trọng trong quá trình chuyển đổi năng lượng của vùng Caribe. Diện tích đất đai hạn chế nhấn mạnh tầm quan trọng của chúng đối với việc phát triển cơ sở hạ tầng cần thiết để đạt được quá trình khử cacbon hoàn toàn trên tất cả các lĩnh vực năng lượng, đặc biệt là ở các đảo nhỏ hơn. Tuy nhiên, việc nhập khẩu e-hydro được coi là không khả thi do những thách thức về mặt kỹ thuật và chi phí cao liên quan đến việc vận chuyển e-hydro hóa lỏng. Nhập khẩu e-Fuel có thể giảm chi phí sử dụng đất và hệ thống từ 7–16%, đồng thời giảm nguồn cung cấp nhiên liệu và thương mại điện tới 70% vào năm 2050. Nhập khẩu e-fuel làm giảm việc sử dụng tài nguyên địa phương, chuyển dịch khả năng cạnh tranh và yêu cầu đầu tư sang các trung tâm xuất khẩu. Tuy nhiên, tính linh hoạt bổ sung do các quy trình power-to-X mang lại sẽ bị mất. Mặc dù vậy, việc nhập khẩu e-fuel mang lại cơ hội chiến lược cho các quần đảo nhằm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và duy trì tăng trưởng kinh tế. Các nghiên cứu này nhấn mạnh rằng quá trình chuyển đổi sang trạng thái trung hòa carbon của vùng Caribe có thể đạt được mà không cần nhập khẩu nhiên liệu điện tử, thông qua việc tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo bản địa, củng cố năng lực của khu vực trong việc đạt được các mục tiêu khử cacbon, phù hợp với những phát hiện từ một nghiên cứu trước đó về Puerto Rico.
Nghiên cứu này thúc đẩy quan điểm trong nước và quốc tế về quá trình khử cacbon sớm cho các quốc gia quần đảo. Bằng cách áp dụng các công nghệ năng lượng tái tạo, chẳng hạn như điện mặt trời, điện gió và pin, hành động sớm có thể giảm đáng kể lượng khí thải và chi phí chuyển đổi sang nền kinh tế ít carbon. Mặc dù quá trình chuyển đổi nhanh chóng phải chịu chi phí cao hơn 3–12% so với quá trình khử hoàn toàn hóa thạch vào năm 2050, nhưng lợi ích kinh tế và môi trường dài hạn vượt xa các chi phí ngắn hạn này, thúc đẩy hành động ngay lập tức để tránh chi phí cao hơn trong tương lai.
Kết nối lưới điện đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng của vùng Caribe, mang lại khả năng tiết kiệm chi phí đáng kể. Nghiên cứu chứng minh rằng các lưới điện kết nối có thể giảm 11% chi phí hệ thống, giảm 14% chi phí điện bình quân và giảm 4% lượng khí thải CO2. Kết nối lưới điện cải thiện độ tin cậy và tính linh hoạt của hệ thống, cho phép các đảo chia sẻ các nguồn năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và tối ưu hóa việc sản xuất điện tái tạo. Tích hợp lưới điện giúp tăng cường hiệu quả của hệ thống, giúp các tuyến đường năng lượng tái tạo rẻ hơn 7-24% so với các giải pháp thay thế nhiên liệu hóa thạch. Với kết nối lưới điện, vùng Caribe có thể tối đa hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo của mình, đảm bảo chi phí thấp hơn và an ninh năng lượng cao hơn.
Nghiên cứu kết luận rằng việc áp dụng năng lượng tái tạo làm giảm đáng kể chi phí hệ thống năng lượng. Giải pháp lai PV-pin nổi lên như là lựa chọn kinh tế nhất cho vùng Caribe và khả năng cấu hình lai này thống trị hệ thống năng lượng trong tương lai cũng được phản ánh trong các tài liệu trước đó. Trong các kịch bản chính sách tối ưu, chi phí điện năng bình quân và chi phí năng lượng cuối cùng bình quân dự kiến sẽ thấp hơn lần lượt 12-37% và 4-30% so với các giải pháp thay thế vào năm 2050. Điều này chứng minh rằng các con đường dựa trên năng lượng tái tạo có khả năng cạnh tranh về chi phí hơn so với các lựa chọn nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Việc tích hợp các giải pháp do PV mặt trời thúc đẩy trong nền kinh tế solar-to-X mang lại cả lợi ích về môi trường và các cơ hội kinh tế đáng kể.
Nhìn về phía trước, tương lai năng lượng của vùng Caribe sẽ nổi bật với điện mặt trời, điện gió, pin, máy điện phân và các công nghệ power-to-X khác, thúc đẩy quá trình khử hóa thạch của khu vực. Nghiên cứu này nhấn mạnh vai trò quan trọng của điện tái tạo giá rẻ, lưu trữ năng lượng và điện khí hóa trong việc thiết lập khuôn khổ năng lượng bền vững, với lộ trình rõ ràng hướng tới mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050. Nhập khẩu nhiên liệu điện, khử hóa thạch sớm và kết nối lưới điện được xác định là các thành phần chính của quá trình chuyển đổi này, cho phép vùng Caribe phát triển một hệ thống năng lượng bền vững, tiết kiệm chi phí và có khả năng phục hồi cao hơn. Các chiến lược này cung cấp một mô hình cho các quốc đảo khác đang giải quyết những thách thức tương tự trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Nền kinh tế power-to-X đang phát triển, thông qua các phương pháp điện khí hóa trực tiếp và gián tiếp, đóng vai trò trung tâm trong việc đảm bảo an ninh năng lượng dài hạn và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế.
Tác giả: Solomon Oyewo, Dominik Keiner và Christian Breyer.
Bài viết này là một phần trong chuyên mục hàng tháng của Đại học LUT.
“Nghiên cứu tại Đại học LUT bao gồm nhiều phân tích liên quan đến điện, nhiệt, vận tải, khử muối và các lựa chọn phát thải CO2 âm. Nghiên cứu Power-to-X là chủ đề cốt lõi tại trường đại học, được tích hợp vào các lĩnh vực trọng tâm là Năng lượng, Không khí, Nước và Kinh doanh và Xã hội. Năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong mọi khía cạnh nghiên cứu.”
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
