Để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và đạt được một tương lai không phát thải, chúng ta cần chuyển đổi hệ thống lưới điện của Mỹ. Như tôi đã trình bày trong các bài đăng trước trong loạt bài truyền tải của chúng tôi, thách thức truyền dẫn phía trước đòi hỏi sự hợp tác liên ngành và đầu tư chính sách táo bạo. Với 70% đường dây truyền tải và phân phối của Hoa Kỳ ước tính sẽ hết tuổi thọ trong những thập kỷ tới, điều quan trọng là phải tăng công suất truyền tải hiện tại —và nhanh chóng.
Nhưng trong khi chúng tôi thực hiện các bước để xây dựng các đường truyền mới và tăng khả năng truyền tối thiểu giữa các khu vực, chúng tôi có thể đồng thời mở rộng đầu ra của hệ thống hiện có bằng các khoản đầu tư vào công nghệ và đổi mới. Những tiến bộ trong đổi mới và công nghệ trong truyền tải điện áp cao mang lại hy vọng cho tương lai, cung cấp phương tiện tích hợp các nguồn năng lượng sạch vào lưới điện hiệu quả và đáng tin cậy hơn bao giờ hết.
Dưới đây là những lĩnh vực đổi mới chính mà chúng tôi rất hào hứng:
Công nghệ tăng cường lưới điện (GET)
Công nghệ tăng cường lưới điện (GET) bao gồm các công nghệ như xếp hạng đường dây động, kiểm soát dòng điện và tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Những công nghệ này cho phép các tiện ích và nhà điều hành lưới điện quản lý tốt hơn dòng điện trên lưới, giảm nguy cơ quá tải và mất điện. Ví dụ, xếp hạng đường dây động sử dụng dữ liệu thời tiết theo thời gian thực để xác định nhiệt độ vận hành an toàn của đường dây điện, cho phép chúng mang nhiều điện hơn trong thời gian có nhu cầu cao mà không ảnh hưởng đến an toàn. Điều khiển dòng điện và tối ưu hóa cấu trúc liên kết có thể định tuyến lại nguồn điện trên lưới điện, đảm bảo cung cấp điện ở nơi cần thiết một cách hiệu quả nhất. Tôi đã hợp tác với liên minh WATT, có các công ty thành viên đóng vai trò không thể thiếu trong việc thúc đẩy đổi mới trong không gian này và tôi rất hào hứng theo dõi tiến trình họ đạt được.
Chất dẫn điện và chất siêu dẫn tiên tiến
Dây dẫn tiên tiến và chất siêu dẫn về cơ bản là dây dẫn tốt hơn. Ví dụ: ACCC (Lõi tổng hợp dây dẫn nhôm) là dây dẫn truyền tải trên cao tiên tiến có thể mang lượng điện năng gấp khoảng 2-3 lần so với cáp ACSR (dây dẫn nhôm gia cố bằng thép) truyền thống. ACCC đạt được khả năng mang điện tăng lên này bằng cách sử dụng lõi composite làm từ sợi carbon và thủy tinh nhẹ, giúp tăng cường sức mạnh của nó trong khi vẫn duy trì trọng lượng thấp. Điều này cho phép khả năng mang dòng điện cao hơn và giảm tổn thất trên đường dây, do đó tăng hiệu quả và giảm chi phí năng lượng trong truyền tải điện. Công ty danh mục đầu tư Breakthrough Energy Ventures TS Conductorđã tạo ra một trong những dây dẫn này, có lớp vỏ bọc bằng Nhôm giúp bảo vệ, tương thích và che chắn để cải thiện độ an toàn, độ tin cậy và khả năng chống ăn mòn. Với hàm lượng nhôm cao, nó mang lại công suất tối đa, hiệu quả và nâng cao hiệu suất chống võng.
Mặt khác, chất siêu dẫn là vật liệu có thể mang dòng điện với điện trở bằng không khi được làm lạnh đến nhiệt độ cực thấp. Cáp điện siêu dẫn có khả năng mang điện năng cao hơn đáng kể so với cả dây dẫn ACCC và ACSR—5-10X theo một số ước tính (hoặc thậm chí có khả năng hơn). Bằng cách tận dụng các đặc tính độc đáo của tính siêu dẫn, các loại cáp này loại bỏ tổn thất năng lượng liên quan đến điện trở, giúp truyền tải điện năng hiệu quả cao với công suất tăng lên. Dấu vết cần thiết cho các đường dây này là cực kỳ nhỏ (ít hơn một đường dây phân phối nhỏ hoặc chúng có thể bị chôn vùi). Các chất siêu dẫn vẫn đang trong giai đoạn phát triển trình diễn,Veir đi đầu trong việc phát triển các chất siêu dẫn nhiệt độ cao (HTS) có thể hoạt động với dòng điện gấp 10 lần so với dây thông thường.
Truyền dẫn HVDC (Dòng điện một chiều điện áp cao)
Truyền dẫn HVDC (Dòng điện một chiều điện áp cao) là một lĩnh vực đổi mới khác đang cách mạng hóa cách chúng ta truyền tải điện năng. Các hệ thống HVDC cho phép truyền tải điện trên một khoảng cách dài với tổn thất năng lượng tối thiểu, giúp có thể khai thác các nguồn năng lượng sạch từ xa và đưa nguồn điện đó đến các khu vực có nhu cầu cao. Những tiến bộ trong các trạm chuyển đổi HVDC đã làm cho các hệ thống này hiệu quả và đáng tin cậy hơn, đồng thời chi phí dự kiến sẽ giảm nhanh chóng do xu hướng sử dụng các vật liệu rẻ hơn, mở rộng tiềm năng cách mạng hóa bối cảnh năng lượng của chúng. Các trạm chuyển đổi mới hơn này thậm chí có thể cung cấp sự ổn định của lưới điện và khả năng khởi động lại các bộ phận của hệ thống để phục hồi sau khi mất điện. Đây là một lĩnh vực mà rất nhiều tiến bộ đang được thúc đẩy bởi các công ty lớn mà bạn có thể đã nghe nói đến, chẳng hạn như Siemens Energy.
Mặc dù những tiến bộ về đổi mới và công nghệ trong truyền tải điện áp cao này rất hứa hẹn, nhưng chỉ riêng chúng là không đủ để đáp ứng các mục tiêu khử cacbon của Hoa Kỳ. Nhiều đường dây truyền tải mới vẫn phải được xây dựng để kết nối các khu vực tài nguyên năng lượng sạch từ xa với lưới điện chính và kết nối các khu vực, tạo ra một hệ thống năng lượng linh hoạt và đa dạng hơn, có thể chịu được những thách thức của biến đổi khí hậu.
Cuối cùng, những tiến bộ trong công nghệ và đổi mới trong truyền tải điện áp cao mang lại hy vọng cho tương lai của hệ thống năng lượng Hoa Kỳ. Công nghệ Tăng cường Lưới điện, dây dẫn tiên tiến và truyền dẫn HVDC chỉ là một vài ví dụ trong số rất nhiều cải tiến đang thay đổi cách chúng ta tạo ra, truyền tải và tiêu thụ điện năng. Cùng với việc cập nhật chính sách và đầu tư cơ sở hạ tầng, một hệ thống năng lượng thực sự bền vững cho tương lai sẽ nằm trong tầm tay.
