Áp dụng phương pháp năng lượng xanh 24/7 không chỉ loại bỏ khí thải nhà kính của công ty mà còn có thể đẩy nhanh quá trình phát triển các công nghệ mới. Ngay cả một nhóm nhỏ các công ty thực hiện bước đi chủ động như vậy cũng có thể thúc đẩy sự đổi mới và đẩy nhanh quá trình triển khai các giải pháp năng lượng sạch tiên tiến ra thị trường.
Nguồn: Joule (2025). DOI: 10.1016/j.joule.2024.101808
Để đạt được tác động như vậy, các công ty không chỉ đơn giản mua một hạn ngạch điện tái tạo cố định mỗi năm, họ sẽ phải cam kết đảm bảo rằng mỗi giờ tiêu thụ đều được bù đắp bằng năng lượng xanh. Đây là phát hiện chính của một nghiên cứu do các nhà nghiên cứu từ TU Berlin, Đại học Princeton và Google thực hiện, hiện đã được công bố trên Joule.
Trong khi biểu giá điện xanh 100% đã giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, chúng vẫn cần sự hỗ trợ từ các nguồn nhiên liệu hóa thạch, đặc biệt là vào ban đêm, khi không có gió và trong thời gian tiêu thụ điện cao điểm. Phương pháp điện xanh 24/7 đảm bảo rằng mỗi giờ tiêu thụ năng lượng của người dùng đều được kết hợp với điện sạch.
Để đạt được điều này, lượng điện xanh được sản xuất phải được ghi lại chính xác và có thể truy xuất được mọi lúc, đồng thời phải sử dụng công nghệ lưu trữ điện và công nghệ mới để sản xuất điện không phát thải carbon.
Sử dụng phần mềm nguồn mở PyPSA từ TU Berlin, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng nhiều tình huống khác nhau để phân tích tác động của phương pháp điện xanh 24/7 này đối với sự phát triển của các công nghệ mới để tạo ra và lưu trữ năng lượng xanh.
Lưu trữ lâu dài và nguồn điện có thể kiểm soát
Tiến sĩ Iegor Riepin thuộc Khoa Chuyển đổi số trong Hệ thống năng lượng tại TU Berlin và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu giải thích: "Ví dụ, các công nghệ mới như vậy sẽ là lưu trữ lâu dài để vượt qua thời kỳ dài không có năng lượng gió và các nguồn điện mới có thể kiểm soát được như nhà máy điện địa nhiệt tiên tiến hoặc nhà máy điện chạy bằng khí đốt tiên tiến với tua-bin chu trình Allam".
Nhu cầu ngày càng tăng đối với các công nghệ này có thể giúp họ vượt qua "thung lũng tử thần" - khoảng cách về tài chính và phát triển giữa giai đoạn đổi mới ban đầu và giai đoạn ra mắt thị trường rộng rãi.
"Việc triển khai các dự án đầu tiên dẫn đến việc giảm chi phí thông qua quy mô kinh tế, giúp năng lượng không phát thải carbon 24/7 trở nên dễ tiếp cận hơn đối với nhiều doanh nghiệp và tổ chức hơn. Việc sử dụng rộng rãi các công nghệ này sau đó sẽ dẫn đến một 'vòng tròn tích cực' đưa đến thời điểm các công nghệ trở nên cạnh tranh trên thị trường điện nói chung", Riepin tiếp tục.
Những tác động gián tiếp này mở ra khả năng giảm phát thải khí nhà kính vượt xa khả năng giảm phát thải trực tiếp từ các khoản đầu tư ban đầu.
Riepin giải thích: "Những đóng góp chủ động như vậy từ khu vực tư nhân có thể bổ sung cho sự hỗ trợ của chính phủ đối với các công nghệ năng lượng tiên tiến, giảm áp lực lên ngân sách tài chính eo hẹp và đẩy nhanh quá trình khử cacbon của các hệ thống điện".
Ngay cả cam kết 3% cho điện không phát thải carbon 24/7 cũng có thể tạo ra những tác động to lớn
Giáo sư Tiến sĩ Tom Brown, Trưởng khoa Chuyển đổi số trong Hệ thống năng lượng, cho biết: "Mô hình của chúng tôi cho thấy cam kết cung cấp điện xanh 24/7 chỉ từ 3% nhu cầu năng lượng của doanh nghiệp và công nghiệp tại Đức sẽ đủ để thúc đẩy quá trình học tập và giảm chi phí trong các công nghệ tiên tiến".
Để chứng minh hiệu ứng xúc tác này, các nhà nghiên cứu ước tính rằng cam kết này sẽ đủ để tăng gấp bốn lần mức mở rộng dự kiến của pin sắt-không khí dài hạn và giảm chi phí 25% vào năm 2030. Cơ sở lưu trữ đầu tiên của châu Âu dựa trên công nghệ này dự kiến sẽ được xây dựng tại Donegal, Ireland.
Nguyên lý này ít nhiều dựa trên "rỉ sét có thể đảo ngược": Khi pin được xả, nó hấp thụ oxy từ không khí và chuyển đổi sắt thành rỉ sét; khi pin được sạc lại, dòng điện chuyển đổi rỉ sét trở lại thành sắt và hệ thống giải phóng oxy. Nhà máy ở Ireland dự kiến có thể lưu trữ một gigawatt giờ điện trong 100 giờ và có tuổi thọ ước tính là 30 năm.
Tua bin chu trình Allam—một ví dụ về công nghệ mới để phát điện
Nghĩa vụ của công ty như vậy là mua điện không phát thải carbon 24/7 có thể có tác động tương tự đến các công nghệ mới khác, chẳng hạn như tua bin chu trình Allam, một trong số đó hiện đang được lắp đặt và vận hành tại một nhà máy điện ở Texas. Quá trình đốt cháy diễn ra bên trong tua bin chỉ sử dụng oxy nguyên chất, nghĩa là khí thải chỉ bao gồm nước và CO2, có thể dễ dàng tách và lưu trữ.
Điều này có thể được thực hiện trong các hang động ngầm, hoặc CO2 có thể được chuyển đổi trở lại thành nhiên liệu với sự trợ giúp của năng lượng tái tạo. Công nghệ này đặc biệt thú vị vì nó có thể sử dụng trực tiếp oxy được tạo ra khi hydro được tạo ra bằng cách điện phân nước bằng điện xanh.
Các cuộc điều tra do các nhà nghiên cứu từ TU Berlin, Princeton và Google thực hiện chứng minh rằng nếu chỉ 1% nhu cầu điện công nghiệp và thương mại của Đức được cung cấp điện không phát thải carbon 24/7 thì chi phí cho công nghệ Allam có thể giảm 12%; nếu phạm vi cung cấp tăng lên 10% thì chi phí có thể giảm khoảng 38%.
Liên minh Không Carbon 24/7 đánh dấu sự khởi đầu
"Khi các công nghệ này trưởng thành và chi phí của chúng giảm xuống, chúng ta sẽ thấy ứng dụng của chúng vượt ra ngoài các sáng kiến tự nguyện của công ty và hướng tới quá trình khử cacbon trên toàn hệ thống", Brown cho biết. "Chu kỳ đổi mới được kích hoạt bởi các cam kết được thực hiện trong khu vực tư nhân có thể là chất xúc tác cho làn sóng thay đổi làm cách mạng hóa thị trường năng lượng, giảm phát thải và mở đường cho một tương lai sạch và bền vững", Riepin nói thêm.
Thật vậy, "Liên minh không phát thải carbon 24/7" đã tập hợp các công ty từ nhiều lĩnh vực và khu vực khác nhau cam kết sử dụng điện xanh suốt ngày đêm, bảy ngày một tuần. Các thành viên của liên minh bao gồm Google, Vodafone, Shree Cement và công ty dược phẩm khổng lồ AstraZeneca.
Phần mềm mô phỏng PyPSA và mô hình học tập đã được liên kết
Phần mềm mô phỏng PyPSA do Brown và nhóm của ông phát triển kết hợp dữ liệu thời tiết toàn cầu có liên quan đến năng lượng quang điện và năng lượng gió với kiến trúc của lưới điện ở nhiều quốc gia và địa điểm khác nhau nơi điện được tạo ra và lưu trữ. PyPSA được kết hợp với "mô hình học tập" ước tính việc giảm chi phí và giải quyết vấn đề kỹ thuật trong quá trình phát triển một số công nghệ nhất định.
Để đạt được điều này, nhóm đã nghiên cứu các dự án hiện tại và sắp tới cho các công nghệ này và sử dụng đường cong học tập lịch sử cho các công nghệ đã phát triển và hiện hữu (như pin mặt trời) làm chuẩn mực.
Mô hình học tập phụ thuộc vào những điều không chắc chắn về chi phí ban đầu, "mức độ kinh nghiệm" của từng cá nhân và tốc độ học tập. Do đó, mô phỏng Monte Carlo đã được thực hiện để nắm bắt những điều không chắc chắn này bằng cách ước tính các tham số bằng cách sử dụng phân phối xác suất có được từ thông tin công khai về các công nghệ.
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
