Để giảm lượng khí thải carbon và giảm thiểu biến đổi khí hậu trên Trái đất, các chính phủ và công ty trên toàn thế giới đã đầu tư vào quá trình điện khí hóa cả phương tiện giao thông công cộng và phương tiện cá nhân. Trung Quốc là một trong những quốc gia bắt đầu khám phá quá trình điện khí hóa phương tiện giao thông, bắt đầu bằng việc đưa xe buýt điện (EB) vào sử dụng.
Tín dụng: Liu và cộng sự
Bất chấp những lợi ích dự đoán trong việc giảm lượng khí thải carbon, việc chuyển đổi từ phương tiện giao thông công cộng chạy bằng nhiên liệu sang điện có thể gây áp lực đáng kể lên lưới điện, do đó, trước tiên cần cân nhắc kỹ lưỡng những tác động của quá trình chuyển đổi này.
Trong một bài báo gần đây được công bố trên tạp chí Nature Energy , một nhóm nghiên cứu tại Đại học Beihang và các viện khác đã tiến hành điều tra những tác động có thể xảy ra khi chuyển đổi các bến xe công cộng ở Trung Quốc thành các trung tâm năng lượng tái tạo.
Xiaolei Ma, đồng tác giả của bài báo, chia sẻ với Tech Xplore: "Trong những năm gần đây, chúng tôi đã chứng kiến những tiến bộ nhanh chóng trong quá trình điện khí hóa giao thông như một chiến lược chống biến đổi khí hậu".
"Ví dụ, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, doanh số bán ô tô điện đã đạt gần 14 triệu vào năm 2023, nâng tổng số ô tô điện lưu thông trên toàn thế giới lên 40 triệu. Tuy nhiên, nhu cầu sạc tăng đột biến đặt ra những thách thức mới cho lưới điện, chẳng hạn như chi phí vận hành và mở rộng tăng, cũng như nguy cơ quá tải."
Những tác động tích cực của việc điện khí hóa giao thông công cộng cuối cùng sẽ bị hạn chế nếu quá trình chuyển đổi này không đi kèm với sự chuyển dịch sang sản xuất năng lượng tái tạo. Trong khi một số nghiên cứu trước đây đã điều tra khả năng tích hợp quang điện (PV) và trạm sạc xe điện, thì những tác động của việc này cụ thể sau khi đưa EB vào môi trường đô thị vẫn chưa được khám phá kỹ lưỡng.
"Mục tiêu chính của chúng tôi là trình bày một khuôn khổ chung kết hợp các phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu và mô hình để cung cấp thông tin chi tiết cho việc áp dụng rộng rãi điện mặt trời và lưu trữ năng lượng trong các mạng lưới giao thông công cộng đô thị", Ma cho biết. "Khung chung mà chúng tôi thiết kế kết hợp các phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu và mô hình".
Là một phần của nghiên cứu, Ma và các đồng nghiệp của ông đã đặc biệt dự đoán những tác động của quá trình chuyển đổi có thể xảy ra từ xe buýt chạy bằng nhiên liệu sang EB ở Bắc Kinh. Để thực hiện điều này, họ đã phân tích dữ liệu thu thập được trên toàn bộ mạng lưới giao thông công cộng của Bắc Kinh, bao gồm quỹ đạo GPS, thông tin về phương tiện và chi tiết bến xe buýt. Phân tích của họ cũng xem xét các điều kiện thời tiết được ghi lại và bức xạ mặt trời ở Bắc Kinh trong những năm gần đây.
"Nghiên cứu của chúng tôi mô phỏng một kịch bản cơ sở trong đó EB thay thế tất cả các loại nhiên liệu khác trong đội xe buýt của Bắc Kinh", Ma giải thích. "Toàn bộ quá trình điện khí hóa đội xe được mô phỏng bằng cách ước tính mức tiêu thụ năng lượng EB, tối ưu hóa dung lượng pin EB và tối ưu hóa lịch trình sạc EB với tầm nhìn hoàn hảo.
"Để biến các bến xe buýt thành trung tâm năng lượng, trước tiên chúng tôi ước tính sản lượng điện mặt trời PV. Sau đó, chúng tôi tối đa hóa lợi nhuận kinh tế cho điện mặt trời PV và lưu trữ năng lượng bằng cách tối ưu hóa công suất lắp đặt của điện mặt trời PV, công suất lưu trữ năng lượng, lịch trình sạc xe buýt và việc sử dụng điện mặt trời PV và lưu trữ năng lượng trên các kịch bản thị trường khác nhau."
Nghiên cứu trường hợp của các nhà nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian 25 năm trong tương lai, bắt đầu từ năm 2050. Các phân tích của họ nhằm mục đích dự đoán việc chuyển đổi các bến xe công cộng trên khắp Bắc Kinh thành các trung tâm năng lượng tái tạo, bắt đầu từ năm 2021, sẽ ảnh hưởng như thế nào đến lượng khí thải carbon.
"Nghiên cứu tình huống cho thấy quang điện mặt trời làm giảm tải điện lưới ròng 23% trong thời gian phát điện và giảm tải đỉnh điện ròng 8,6%", Ma cho biết. "Việc tích hợp lưu trữ năng lượng khuếch đại mức giảm này lên lần lượt là 28% và 37,4%.
"Trong khi điện mặt trời quang điện không được trợ cấp mang lại lợi nhuận cao hơn 64% so với chi phí, việc bổ sung lưu trữ pin làm giảm lợi nhuận xuống còn 31% mặc dù mang lại lợi ích cho lưới điện. Lợi nhuận biên giảm phát thải CO 2 âm nhấn mạnh tính bền vững về mặt kinh tế."
Nhìn chung, những phát hiện từ các phân tích do Ma và các đồng nghiệp thực hiện cho thấy việc điện khí hóa giao thông công cộng ở Bắc Kinh bằng cách chuyển đổi các bến xe thành trung tâm năng lượng sẽ khả thi và hiệu quả trong việc giảm phát thải carbon.
Trong tương lai, công trình của nhóm này có thể truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu và nhà hoạch định chính sách khác ở Trung Quốc và các quốc gia khác bắt đầu xây dựng các chiến lược nhằm giảm thiểu tình trạng dễ bị tổn thương của lưới điện để hỗ trợ triển khai EB hiệu quả.
Ma nói thêm: "Những phát hiện của chúng tôi cũng có thể thúc đẩy các biện pháp chính sách nhằm đẩy nhanh việc triển khai điện mặt trời và lưu trữ năng lượng tại các trung tâm tiêu thụ năng lượng quy mô lớn khác, chẳng hạn như trạm sạc EV công cộng và nhà ga đường sắt".
"Công việc tương lai của chúng tôi sẽ tập trung vào độ bền hoạt động lâu dài của các hệ thống năng lượng-giao thông tích hợp và xem xét các yếu tố bên ngoài như động lực thị trường năng lượng và những tiến bộ trong công nghệ lưu trữ năng lượng."
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
