Một thập kỷ sau khi bùng nổ nứt vỡ, nhiên liệu phải đối mặt với sự gián đoạn bởi sự kết hợp mới trên lưới điện: năng lượng tái tạo và lưu trữ điện
Vistra Corp. sở hữu 36 nhà máy điện khí tự nhiên, một trong những đội tàu lớn nhất của Mỹ. Nó không có kế hoạch mua hoặc xây dựng thêm.

Thay vào đó, Vistra dự định đầu tư hơn 1 tỷ USD vào các trang trại năng lượng mặt trời và các đơn vị lưu trữ pin ở Texas và California khi họ cố gắng chuyển đổi hoạt động kinh doanh của mình để tồn tại trong ngành điện đang được định hình lại bằng công nghệ mới.

“Tôi rất buồn khi không trở thành Video bom tấn tiếp theo,” Giám đốc điều hành Vistra Curt Morgan nói. "Tôi sẽ không ngồi lại và nhìn doanh nghiệp kế thừa này suy yếu và không tham gia."

Một thập kỷ trước, khí đốt tự nhiên đã thay thế than đá trở thành nguồn năng lượng điện hàng đầu của Mỹ, khi quá trình bẻ khóa đã mở ra một lượng nhiên liệu rẻ tiền. Giờ đây, liên tiếp nhanh chóng, khí tự nhiên bị đe dọa với cùng một kiểu gián đoạn, chỉ lần này là từ các loại pin hiệu quả về chi phí được sạc bằng năng lượng gió và mặt trời.

Theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ, hay EIA, điện đốt bằng khí đốt tự nhiên chiếm 38% sản lượng điện của Hoa Kỳ vào năm 2019 và nó cung cấp điện suốt ngày đêm cũng như bùng nổ trong thời gian nhu cầu cao điểm. Máy phát điện năng lượng mặt trời và gió đã chiếm được thị phần đáng kể, và khi chi phí pin giảm, các loại pin kết hợp với nguồn năng lượng xanh đó đang bắt đầu thực hiện những vai trò đó bằng cách lưu trữ năng lượng xanh rẻ tiền và thải ra sau khi mặt trời lặn hoặc gió chết.

Bộ lưu trữ pin vẫn chiếm chưa đến 1% thị trường điện của Mỹ và cho đến nay chủ yếu sử dụng điện từ các máy phát điện năng lượng mặt trời, có sản lượng khá dễ dự đoán và dễ dàng bổ sung với việc lưu trữ. Nhưng sự kết hợp giữa pin và năng lượng tái tạo đang đe dọa tiêu tốn hàng tỷ đô la đầu tư vào khí đốt tự nhiên, làm dấy lên lo ngại về việc liệu các nhà máy điện được xây dựng trong 10 năm qua - được tài trợ với kỳ vọng sẽ hoạt động trong nhiều thập kỷ - sẽ trở thành “tài sản mắc kẹt , ”Các cơ sở nghỉ hưu trước khi họ tự trả tiền.

Trên khắp đất nước, phần lớn sự tăng trưởng trong năng lượng tái tạo cho đến nay là do các nhiệm vụ của nhà nước yêu cầu các cơ quan tiện ích để mua một số lượng điện năng xanh nhất định và bởi các ưu đãi thuế liên bang đã làm cho gió và năng lượng mặt trời trở nên cạnh tranh hơn về mặt kinh tế.

Nhưng năng lượng tái tạo ngày càng trở nên cạnh tranh về chi phí mà không cần trợ cấp trong những năm gần đây, thúc đẩy nhiều công ty tự nguyện cắt giảm lượng khí thải carbon bằng cách đầu tư vào năng lượng gió và năng lượng mặt trời với chi phí được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch. Và bóng ma của nhiều quy định của tiểu bang và liên bang hơn để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu đang thúc đẩy xu hướng này.

Tổng thống Biden đang đề xuất gia hạn các khoản tín dụng thuế năng lượng tái tạo cho các dự án pin độc lập — các công trình lắp đặt không thuộc cơ sở phát điện — như một phần trong kế hoạch cơ sở hạ tầng trị giá 2,3 nghìn tỷ đô la của ông, có thể tiếp thêm nhiên liệu cho thị trường lưu trữ năng lượng vốn đã bùng nổ .

Dây màu đỏ và đen chạy xuyên suốt Nhà máy điện Moss Landing. Chúng chạy từ trong ra ngoài và trở lại một lần nữa phân phối lại năng lượng ra các bộ biến tần.

Tuy nhiên, vì pin giúp gió và năng lượng mặt trời thay thế các nguồn điện truyền thống, một số nhà đầu tư xem xét các dự án một cách thận trọng, lưu ý rằng chúng cũng có thể trở thành nạn nhân của sự gián đoạn trong những năm tới, nếu những tiến bộ công nghệ khác vẫn mang lại những cách tốt hơn để lưu trữ năng lượng.

Và trong khi pin có thể cung cấp năng lượng dự trữ khi các nguồn khác bị hỏng, hầu hết các loại pin hiện tại chỉ có thể cung cấp năng lượng trong vài giờ trước khi cần sạc lại. Điều đó làm cho chúng gần như vô dụng trong thời gian ngừng hoạt động kéo dài.

Nhiên liệu khí đốt so năng lượng xanh
Các nhà máy điện chạy bằng khí đốt đang phải vật lộn để cạnh tranh với các trang trại điện gió và mặt trời. Duke Energy Corp., một công ty tiện ích có trụ sở tại Charlotte, N.C., cung cấp điện và khí đốt tự nhiên ở các vùng của bảy bang, vẫn đang tìm cách xây dựng thêm các nhà máy điện chạy bằng khí đốt. Nhưng nó đã bắt đầu suy nghĩ lại về tính toán tài chính của mình để phản ánh rằng các nhà máy có thể cần phải tự trả tiền sớm hơn, vì chúng có thể không hoạt động được bao lâu.

Duke đã đề xuất xây dựng công suất đốt khí mới lên tới 9.600 megawatt ở Carolinas để giúp đáp ứng nhu cầu khi họ ngừng hoạt động các nhà máy than và đầu tư nhiều hơn vào năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Nhưng trong hồ sơ pháp lý, công ty đã thừa nhận rằng bất kỳ nhà máy khí mới nào cũng có thể trở thành tài sản bị mắc kẹt, không thể tự trang trải khi công nghệ tiến bộ. Theo Hội đồng Độ tin cậy Điện của Texas, một megawatt điện có thể cung cấp năng lượng cho khoảng 200 ngôi nhà. Một số ước tính khác chốt con số này cao hơn.

Để khắc phục điều đó, Duke trong hồ sơ công khai cho biết họ đang xem xét rút ngắn tuổi thọ dự kiến ​​của các nhà máy từ khoảng 40 năm xuống còn 25 năm và bù đắp chi phí bằng cách sử dụng khấu hao nhanh, một biện pháp kế toán sẽ cho phép công ty xóa bỏ nhiều chi phí hơn trong vòng đời của các nhà máy. . Nó cũng có thể xem xét cuối cùng chuyển đổi các nhà máy để chạy bằng hydro, điều này không tạo ra khí thải carbon khi đốt cháy.

“Đây là một rủi ro mà chúng tôi đang xem xét, nhưng chúng tôi cần phải xem xét rủi ro đó qua mọi quyết định công nghệ mà chúng tôi đưa ra”, Glen Snider, Giám đốc hoạch định nguồn lực tích hợp của Duke, cho biết, lưu ý rằng tất cả các khoản đầu tư điện đều có khả năng bị gián đoạn.

Theo EIA, hơn 60.000 megawatt công suất đốt bằng khí đốt đã được đưa vào hoạt động tại Hoa Kỳ kể từ năm 2014. Giống như các nhà máy than, nhiều nhà máy đã buộc phải đóng cửa sớm, các nhà máy khí đốt được cấp vốn với kỳ vọng sẽ hoạt động trong nhiều thập kỷ.

Phát triển theo hướng xanh
Pin đang trở nên cạnh tranh về chi phí với các nhà máy điện chạy bằng khí đốt.
Phạm vi chi phí của việc tạo ra hoặc phóng điện ở Hoa Kỳ, theo nguồn
Theo Moody’s Investors Service, chi phí mắc kẹt do ngừng hoạt động than thường rất khiêm tốn vì nhiều nhà máy đã được xây dựng cách đây nhiều thập kỷ và sắp hết thời gian sử dụng. Mặt khác, phần lớn đội tàu khí đốt của quốc gia còn tương đối non trẻ, điều này làm tăng khả năng phát sinh chi phí mắc cạn nếu việc đóng cửa trên diện rộng xảy ra trong vòng hai thập kỷ tới.

Các nhà máy khí cung cấp điện suốt cả ngày đối mặt với nguy cơ di dời lớn nhất. Các nhà máy “tải trọng” như vậy thường cần chạy ở 60% đến 80% công suất để có hiệu quả kinh tế, khiến chúng dễ bị tổn thương vì pin giúp lấp đầy khoảng trống cung cấp năng lượng từ các trang trại năng lượng mặt trời và gió.

Theo IHS Markit, một công ty dữ liệu và phân tích, ngày nay, các nhà máy như vậy đạt trung bình 60% công suất ở Hoa Kỳ. Vào cuối thập kỷ này, công ty dự kiến ​​mức trung bình sẽ giảm xuống 50%, làm tăng triển vọng phá sản và tái cơ cấu cho những người hoạt động kém nhất.

“Họ đang bị đe dọa bởi hàng tấn năng lượng tái tạo,” Sam Huntington, phó giám đốc của IHS Markit về khí đốt, điện và năng lượng tương lai cho biết. “Nó chỉ là tiếng than lặp lại chính nó”.

Chỉ mất vài năm để khí đốt rẻ tiền bắt đầu thay thế than được sử dụng trong sản xuất điện. Theo EIA, từ năm 2011, ngay sau khi bắt đầu bùng nổ khai thác mỏ và đến năm 2020, hơn 100 nhà máy than với công suất 95.000 megawatt đã phải đóng cửa hoặc chuyển sang chạy bằng khí đốt. Thêm 25.000 megawatt dự kiến ​​sẽ đóng cửa vào năm 2025.

Hầu hết các loại pin quy mô lưới đều được làm từ ion lithium, một loại công nghệ tương tự như công nghệ cung cấp năng lượng cho xe điện. Chúng trông tương tự như các container vận chuyển lớn và thường được nhóm lại với nhau để tạo ra các mảng có khả năng cung cấp lượng điện năng lớn. Một số được gắn với các nguồn năng lượng tái tạo, trong khi một số khác đứng riêng lẻ và lấy điện từ lưới điện.

Pin thường được ghép nối nhiều nhất với các trang trại năng lượng mặt trời, hơn là các trang trại gió, vì khả năng dự đoán công suất của chúng và vì dễ dàng đảm bảo các khoản tín dụng thuế liên bang hơn cho việc ghép nối đó. Một số công ty đang phát triển các trang trại điện gió kết hợp với pin và thị trường dự kiến ​​sẽ phát triển khi chi phí công nghệ giảm xuống.

Hiện tại, chi phí phát điện một pin 100 megawatt với nguồn điện trong hai giờ gần bằng với chi phí sản xuất điện từ các nhà máy điện đặc biệt hoạt động trong giờ cao điểm. Theo ngân hàng đầu tư Lazard, những loại pin như vậy có thể xả với giá ít nhất là 140 đô la một megawatt giờ, trong khi các nhà máy “cao điểm” nhất - hoạt động theo yêu cầu khi nguồn cung khan hiếm - tạo ra ở mức 151 đô la một megawatt giờ.