Ngày 5 tháng 11 năm 2024
Cả hai đảng lớn ở Úc đều thấy vai trò quan trọng của khí đốt khi thế giới chuyển sang năng lượng sạch nhằm ngăn chặn tình trạng biến đổi khí hậu nguy hiểm.
Chính quyền Albanese cho biết cần có các nguồn khí đốt mới để đáp ứng nhu cầu trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Và Liên minh, nếu được bầu, sẽ mở rộng việc sử dụng khí đốt khi chuẩn bị cho năng lượng hạt nhân.
Tất nhiên, một số người cho rằng mối đe dọa nghiêm trọng của biến đổi khí hậu có nghĩa là chúng ta không nên đốt bất kỳ loại khí nào. Những người khác nói rằng sự tăng trưởng mạnh mẽ trong sản xuất và lưu trữ năng lượng tái tạo có nghĩa là Úc sẽ không cần khí đốt trong tương lai.
Vậy ai đúng? Như tôi giải thích bên dưới, năng lượng tái tạo là một phần rất lớn của giải pháp nhưng không giải quyết được mọi vấn đề. Vì vậy, việc giữ một số máy phát điện chạy bằng khí trong hỗn hợp điện và chỉ sử dụng chúng khi cần thiết là một sự thỏa hiệp hợp lý.
Làm quen với khí gas
Có gần 40 máy phát điện chạy bằng khí đốt tự nhiên cỡ lớn ở Úc và chúng đóng vai trò quan trọng trong Thị trường Điện quốc gia.
Theo Open Electricity—một nền tảng theo dõi quá trình chuyển đổi điện của Úc—các cơ sở khí đốt tạo ra khoảng 4% lượng điện chúng ta tiêu thụ và chiếm khoảng 17% tổng công suất phát điện.
Dữ liệu cũng cho thấy các nhà máy khí đốt ở Úc chỉ hoạt động ở mức 9% tổng công suất, nghĩa là chúng thường xuyên ở trạng thái nhàn rỗi. Một số nhà máy khí đốt được sử dụng khá nhiều, một số khác thì hiếm khi. Nhưng khi các nhà máy được gọi đến—vào thời điểm sử dụng điện cao điểm—thì dịch vụ của chúng rất quan trọng.
Qua đêm, nhu cầu điện của chúng ta giảm xuống. Nhưng khi chúng ta thức dậy vào buổi sáng và bắt đầu nướng bánh mì, đun nước sôi và những việc tương tự, nhu cầu điện tăng lên.
Nhu cầu giảm dần vào giữa ngày khi mặt trời mọc cao trên bầu trời và năng lượng mặt trời trên mái nhà đang bùng nổ của Úc đạt đến sản lượng điện cao nhất. Nhưng khi mặt trời lặn và năng lượng mặt trời trên mái nhà không còn sản xuất nữa, mức sử dụng điện đạt đỉnh. Nhu cầu vào đầu buổi tối này tạo ra một thách thức lớn cho hệ thống.
Đó là lý do tại sao chúng ta cần công nghệ có thể sản xuất điện vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày hay đêm—và thực hiện nhanh chóng. Đó là nơi mà thế hệ chạy bằng khí đốt—và các hình thức điện "có thể phân phối" khác—xuất hiện.
Máy phát điện chạy bằng khí hoạt động như thế nào?
Máy phát điện chạy bằng khí có hai loại chính.
"Máy phát điện chu trình mở", còn được gọi là tua bin chu trình Brayton, về cơ bản là một động cơ phản lực. Nó đốt khí trong một buồng để tạo ra áp suất cực lớn làm quay những chiếc quạt lớn. Điều này dẫn động một trục quay trong máy phát điện để tạo ra điện.
Công nghệ này tương đối rẻ để xây dựng và có thể khởi động rất nhanh—nhưng cũng khá kém hiệu quả khi vận hành. Nó sử dụng rất nhiều nhiên liệu đắt tiền và tạo ra rất nhiều nhiệt thải.
Loại thứ hai được gọi là "máy phát điện chu trình kết hợp". Nó cũng sử dụng tua bin khí chu trình Brayton. Nhưng nó thu nhiệt thải từ tua bin và sử dụng nhiệt này để tạo ra hơi nước, sau đó cung cấp năng lượng cho tua bin thứ hai (được gọi là chu trình Rankine). Điều này làm tăng đáng kể lượng điện được sản xuất cho cùng một lượng khí đốt.
Vì vậy, mặc dù công nghệ này tương đối hiệu quả nhưng chi phí xây dựng cũng đắt hơn và mất nhiều thời gian hơn để tăng hoặc giảm công suất.
Ngoài ra còn có các loại máy phát điện chạy bằng khí khác, nhưng chúng chỉ chiếm một phần tương đối nhỏ trong đội tàu của Úc.
Một video giải thích cách hoạt động của tua-bin khí.
Khí đốt không phải là lựa chọn duy nhất
Các nhà máy điện khí không phải là cơ sở duy nhất có khả năng củng cố lưới điện của Úc khi tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng tăng.
Thủy điện cũng có thể nhanh chóng tăng lên để đáp ứng mức đỉnh điểm vào buổi tối. Tuy nhiên, tiềm năng xây dựng thủy điện thông thường mới ở Úc rất hạn chế do thiếu hệ thống sông lớn và tác động đáng kể đến môi trường đối với các con sông và khu vực xung quanh.
Máy phát điện chạy bằng than có khả năng tăng sản lượng, nhưng nhìn chung không được thiết kế để làm như vậy vào mỗi buổi tối. Thêm vào đó, đội tàu nhà máy điện than cũ của Úc đang trên con đường nhanh chóng đi đến chỗ nghỉ hưu.
Để duy trì sự cân bằng tinh tế giữa cung và cầu, cần nhiều khí đốt và thủy điện hơn để sản xuất điện, và nhiều pin và thủy điện tích năng hơn để lưu trữ điện.
Thủy điện bơm hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo dư thừa để bơm nước lên đồi. Khi nhu cầu điện cao, nước được giải phóng và đi qua một tuabin, tạo ra điện.
Tiềm năng lưu trữ năng lượng thủy điện bơm ở Úc là rất lớn và một số dự án có khả năng khả thi về mặt kinh tế. Nhưng các dự án có thể phải đối mặt với những thách thức, như được chứng minh bằng sự chậm trễ và chi phí vượt mức mà Snowy 2.0 phải đối mặt ở New South Wales.
Pin lithium-ion quy mô lớn tương đối dễ lắp đặt. Nhiều dự án đã được xây dựng hoặc đang trong quá trình triển khai. Nhưng pin không tốt cho việc lưu trữ năng lượng trong thời gian dài.
Tất cả những điều này có nghĩa là việc sản xuất điện bằng khí đốt có thể sẽ trở thành tương lai của Úc trong những thập kỷ tới.
Nhược điểm của khí đốt
Mê-tan là thành phần chính của khí thiên nhiên. Nó cũng là tác nhân chính gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.
Trong quá trình sản xuất và vận chuyển khí đốt tự nhiên, rò rỉ khí là điều không thể tránh khỏi. Đây là vấn đề đối với biến đổi khí hậu.
Tương tự như vậy, khí carbon dioxide được tạo ra khi đốt khí để tạo ra điện.
Để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu, chúng ta phải giảm đáng kể lượng khí đốt sử dụng trong hệ thống điện. Việc sử dụng khí đốt cũng phải được loại bỏ để sưởi ấm và nấu ăn trong nhà và, nếu có thể, trong công nghiệp.
Vậy điều đó có ý nghĩa gì với chúng ta?
Thật không may, vẫn chưa có giải pháp hoàn hảo nào cho bài toán cung-cầu điện của Úc.
Cách tiếp cận có khả năng nhất, kinh tế nhất và được chấp nhận nhất về mặt môi trường là sử dụng "danh mục" công nghệ: nhiều pin và thủy điện tích năng nhưng cũng có một ít khí đốt.
Bởi vì để giữ cho hệ thống ổn định và đáng tin cậy, chúng ta cần một số năng lực mà hầu như sẽ ở trạng thái nhàn rỗi, chỉ được sử dụng trong một vài trường hợp. Vì lý do đó, các công nghệ phải tương đối rẻ để xây dựng và có thể chạy trong thời gian dài khi sản lượng điện gió và điện mặt trời thấp bất thường.
Điện chạy bằng khí đốt—đặc biệt là máy phát điện chu trình hở—đáp ứng được yêu cầu đó. Thủy điện tích năng và pin thì không.
Các nhà máy điện chạy bằng khí đốt mà chúng ta sử dụng trong lưới điện sẽ không thường xuyên được sử dụng, do đó sẽ thải ra lượng carbon dioxide tương đối thấp.
Vẫn còn những câu hỏi phức tạp. Sẽ tốn bao nhiêu để duy trì hoạt động của một mạng lưới khí đốt phục vụ cho một đội máy phát điện khí đốt chỉ chạy trong vài ngày một năm? Đường ống dẫn khí đốt phải được duy trì áp suất và chi phí vận hành mạng lưới khai thác khí đốt cho nhu cầu nhỏ cũng có thể không kinh tế.
Các lựa chọn không phải hóa thạch như biogas, hydro hoặc methane tổng hợp là những lựa chọn khả thi trong dài hạn. Nhưng chúng cũng rất tốn kém. Và các công nghệ mới như pin dòng chảy, lưu trữ năng lượng nhiệt và lưu trữ năng lượng đông lạnh đang ở phía trước.
Vì vậy, việc giữ một số máy phát điện chạy bằng khí ở chế độ chờ và sử dụng chúng một cách tiết kiệm khi cần thiết là một cách tiếp cận hợp lý. Nó cho phép chúng ta giảm lượng khí thải nhiều nhất có thể và giữ cho hệ thống điện của chúng ta an toàn và giá cả phải chăng.
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
