Hãy nghĩ về việc bạn có nhiều khả năng bật đèn vào buổi tối hay thời điểm trong năm mà bạn ít có khả năng muốn làm mát ngôi nhà của mình, và bạn sẽ hiểu tại sao hệ thống điện, ở một mức độ nào đó, luôn phải linh hoạt.
Theo truyền thống, các hệ thống được cấu trúc để cho phép sự thay đổi như vậy về nhu cầu và tính khả dụng của các nguồn tài nguyên. Tuy nhiên, nhu cầu tích hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo hơn vào lưới điện đang đặt ra những thách thức mới. Các nguồn như tua bin gió và tấm pin mặt trời phụ thuộc vào gió thổi và mặt trời chiếu sáng, nghĩa là các công ty năng lượng đang mất nhiều quyền kiểm soát hơn đối với việc phát điện vào thời tiết.
Điều này khiến hệ thống năng lượng trở nên bất ổn và khó lường hơn. Và khi năng lượng tái tạo ngày càng được đưa vào sử dụng, các chuyên gia bắt đầu nhận thấy nhu cầu về tính linh hoạt ngày càng tăng và sự thay đổi về loại tính linh hoạt cần thiết để đảm bảo nguồn cung cấp điện sạch, giá cả phải chăng và đáng tin cậy.
Một lượng ngày càng tăng của các nguồn lực không linh hoạt
Một hệ thống điện linh hoạt có thể thích ứng hiệu quả với những thay đổi trong sản xuất hoặc nhu cầu. Nhưng theo Michael Ducker, Chủ tịch kiêm Tổng giám đốc điều hành của MHI Hydrogen Infrastructure, một công ty con của Mitsubishi Power Americas — người đã dành cả sự nghiệp của mình để đi đầu trong các xu hướng năng lượng với cả các tổ chức công và tư — hỗn hợp năng lượng sạch ngày nay "bị chi phối bởi các nguồn tài nguyên phần lớn không linh hoạt".
Ducker cho biết: "Việc tích hợp lượng năng lượng không linh hoạt ngày càng tăng này đang chiếm phần lớn sự chậm trễ hiện có trong hệ thống, vốn trước đây được cung cấp bởi các nguồn tài nguyên như khí đốt tự nhiên hoặc than đá". "Và khi chúng ta tiếp tục bổ sung thêm nhiều năng lượng tái tạo, vấn đề đó sẽ chỉ trở nên trầm trọng hơn".
Dữ liệu chính thức nhấn mạnh nhu cầu ngày càng tăng về tính linh hoạt, tiềm năng của các nhà máy điện để tăng hoặc giảm sản lượng nhanh chóng. Ví dụ, tại Hoa Kỳ, nhu cầu về tính linh hoạt của hệ thống điện được dự đoán sẽ tăng 30%, từ 46 gigawatt lên gần 60 gigawatt vào năm 2030. Liên minh Châu Âu cho biết tính linh hoạt của hệ thống điện của họ phải tăng gấp đôi vào cùng năm để theo kịp năng lượng tái tạo.
Đối với Ducker, một loạt các công nghệ năng lượng đa dạng sẽ là chìa khóa để đáp ứng thách thức đang phát triển này. Ông cho biết: “Nếu chúng ta nhìn vào năng lượng mặt trời, vốn sản xuất quá mức vào giữa ngày, pin đã đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng từ mức cao điểm phát điện vào giữa ngày sang mức thấp điểm vào cuối ngày”. “Nhưng hiện tại ở Hoa Kỳ, khi chúng ta đạt mức thâm nhập năng lượng tái tạo 34% ở một số vùng của đất nước, chúng ta không còn chỉ cố gắng giải quyết thách thức đó trong vòng một ngày nữa — chúng ta đang cố gắng giải quyết sự mất cân bằng giữa các mùa.
“Chúng ta chưa thấy vấn đề này thành hiện thực cho đến khi chúng ta đạt được tỷ lệ tích hợp năng lượng tái tạo như hiện nay. Kịch bản đã hoàn toàn đảo ngược — và đó là lúc các cuộc đối thoại về các công nghệ khác phát huy tác dụng.”
Việc cắt giảm năng lượng mặt trời khi cung vượt quá cầu đang gia tăng ở miền Tây Hoa Kỳ
Chuyển đổi công suất dư thừa qua các mùa
Một báo cáo gần đây từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) củng cố rằng khi năng lượng tái tạo tiếp tục tăng thị phần trong các hệ thống điện trong tương lai, cần có sự kết hợp các nguồn tài nguyên linh hoạt để quản lý sự biến động theo mọi mốc thời gian và mùa.
Khí đốt tự nhiên vẫn là nhiên liệu quan trọng để đảm bảo nguồn điện đáng tin cậy trong quá trình chuyển đổi năng lượng, thải ra ít CO2 hơn đáng kể so với các nhiên liệu hóa thạch khác. Theo báo cáo của IEA, quá trình chuyển đổi hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0 sẽ yêu cầu tất cả các dịch vụ linh hoạt phải được khử cacbon hoàn toàn.
Ở đây, hydro xanh có thể đóng nhiều vai trò tiềm năng. Nó có thể được pha trộn với khí tự nhiên để làm nhiên liệu cho các tua-bin đốt đồng thời — với những công ty như Mitsubishi Power, một thương hiệu giải pháp năng lượng của Mitsubishi Heavy Industries (MHI), đang nỗ lực phát triển công nghệ có thể hỗ trợ tăng tỷ lệ hydro trong hỗn hợp từ 30% lên, cuối cùng là 100%. Hydro có thể hỗ trợ quá trình khử cacbon của nhiều lĩnh vực khó giảm thiểu, chẳng hạn như sản xuất thép, sản xuất hóa chất hoặc vận tải hạng nặng. Và nó có thể giúp giải quyết vấn đề về tính biến động theo mùa của năng lượng tái tạo như một phương tiện lưu trữ năng lượng.
Ducker cho biết: “Hydro có thể đóng vai trò cực kỳ có lợi trong việc chuyển đổi công suất dư thừa từ mùa đông sang mùa hè. Nó sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các biến động theo mùa để giúp tích hợp năng lượng tái tạo tốt hơn”.
Công nghệ đốt hydro có thể giúp các nhà máy điện tua bin khí hiện có khử cacbon
Lưu trữ năng lượng với tiềm năng 'khổng lồ'
Khi sự thâm nhập của năng lượng tái tạo vào các hệ thống năng lượng tăng lên, thì các trường hợp cắt giảm sản xuất từ các nguồn này cũng sẽ tăng lên khi điện vượt quá nhu cầu và không còn nơi nào khác để chuyển điện đó đi. Ở miền Tây Hoa Kỳ, nơi việc cắt giảm điện mặt trời và điện gió đang gia tăng, Mitsubishi Power Americas và Chevron đang phát triển một địa điểm có thể đóng vai trò là bản thiết kế cho một giải pháp cho vấn đề này.
Dự án lưu trữ năng lượng sạch tiên tiến (ACES Delta) tại Utah sẽ sản xuất hydro không carbon từ nước thông qua quá trình điện phân và cung cấp kho lưu trữ hydro ngầm trong các hang động muối khổng lồ. Hỗ trợ quá trình khử cacbon tại Cơ quan điện Intermountain (IPA), công ty tiện ích địa phương, dự án này dự kiến sẽ mang lại nguồn điện không carbon đáng tin cậy cho hàng triệu người. Và theo Ducker, tiềm năng lưu trữ năng lượng theo cách này là rất lớn.
“Khu vực ở Utah có khả năng lưu trữ toàn bộ sản lượng năng lượng tái tạo dư thừa ở phía tây Hoa Kỳ mà chúng ta thấy vào những tháng mùa đông và mùa xuân để giúp chuyển sang mùa hè và mùa thu”, ông nói. “Chỉ riêng khu vực đó cũng có thể hỗ trợ quá trình khử cacbon của toàn bộ phía tây Hoa Kỳ. Và khi chúng ta xem xét các khu vực khác trên khắp đất nước, có nhiều hơn đủ tiềm năng lưu trữ địa chất trong các hang động muối để hỗ trợ quá trình tích hợp đó”.
Cơ sở ACES Delta sẽ sản xuất và lưu trữ hydro không chứa carbon cho miền tây Hoa Kỳ
Tìm kiếm sự kết hợp tối ưu của các giải pháp
Khi nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng do các yếu tố bao gồm sự bùng nổ của AI và công nghệ đám mây, và ngày càng có nhiều nguồn năng lượng tái tạo được đưa vào lưới điện, thì việc tìm ra sự kết hợp phù hợp giữa các giải pháp sẽ rất quan trọng.
Ducker nhấn mạnh rằng mục tiêu chung là luôn đặt mục tiêu — năng lượng đáng tin cậy, giá cả phải chăng và sạch lên hàng đầu. Ông cho biết “Chúng ta nên mong đợi thấy sự kết hợp đa dạng các công nghệ trong danh mục năng lượng tổng thể”. “Nó sẽ không bị chi phối bởi gió hay hydro — mà là sự kết hợp lành mạnh giữa các công nghệ và phương pháp bổ sung và hỗ trợ lẫn nhau để đạt được kết quả đúng đắn”.
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
