[Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại
https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos
Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]
Làm thế nào thủy điện sẽ thúc đẩy một thế giới năng lượng tái tạo?
Khi mặt trời không chiếu sáng và gió không thổi, làm thế nào để một lưới năng lượng sạch có điện? Đơn giản: lưu trữ năng lượng. Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu của NREL đang xác định các địa điểm tiềm năng để lắp đặt thêm các cơ sở thủy điện tích trữ có bơm, những công trình này chỉ sử dụng nước và trọng lực để lưu trữ năng lượng sạch để sử dụng trong tương lai. Ảnh: NREL
Trong vài năm gần đây, mùa hè ở Hoa Kỳ có vẻ hơi khải huyền. Cháy rừng hoành hành khắp Bờ Tây. Lũ cướp nhà. Vào tháng 7 năm 2021, tháng nóng nhất trên Trái đất từng được ghi nhận, và lưới điện chập chờn, gây ra tình trạng mất điện trên diện rộng làm tắt máy điều hòa không khí, máy lọc không khí và máy tạo oxy. Những sự cố mất điện như vậy gây ra một nguy cơ mới, có khả năng gây chết người đối với những người trên khắp thế giới đang nóng lên.
Nhưng một cái gì đó được gọi là thủy điện tích trữ được bơm có thể giúp ích. Được tạo ra bằng cách kết nối hai hồ chứa, một ở độ cao hơn so với hồ còn lại, các nhà máy này bơm nước lên dốc, lưu trữ nó ở hồ chứa phía trên, trước khi xả nó xuống thông qua một tuabin, quay một máy phát điện và bơm năng lượng trở lại vào lưới điện. Các hệ thống này đã cung cấp 93% năng lượng lưu trữ trên quy mô lưới điện của Hoa Kỳ; và trong điều kiện khí hậu nóng hơn, dễ bay hơi hơn hiện nay, chúng có thể bổ sung điện trong thời gian mất điện do sóng nhiệt, bão hoặc tấn công mạng và giữ cho năng lượng tái tạo hoạt động khi mặt trời lặn và gió không thổi. Nói tóm lại, chúng làm cho lưới điện trở nên đàn hồi hơn.
Vì vậy, thị trấn hoặc thành phố của bạn có thể sớm sử dụng một trong những cơ sở này không? Thật khó để nói.
Cho đến nay, rất ít dữ liệu tồn tại về nơi có thể xây dựng các nhà máy thủy điện tích nước ở Hoa Kỳ. Và, mặc dù năng lượng ổn định của thủy điện đã bổ sung cho các nguồn năng lượng tái tạo khác, nhưng vẫn chưa rõ nó sẽ hỗ trợ một lưới năng lượng sạch trong tương lai chạy bằng nhiều năng lượng gió và năng lượng mặt trời như thế nào.
Giờ đây, hai báo cáo mới từ các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) giúp lấp đầy khoảng trống dữ liệu của cả hai. Nghiên cứu đầu tiên xác định các địa điểm của Hoa Kỳ có thể hỗ trợ các nhà máy thủy điện tích trữ được bơm cũng như chi phí của chúng và lượng năng lượng mà chúng có thể sản xuất. Báo cáo thứ hai (sẽ sớm được xuất bản dưới dạng báo cáo kỹ thuật NREL) sử dụng tập dữ liệu đó và các nguồn bổ sung để xem xét năng lượng linh hoạt, chi phí thấp của thủy điện có thể hỗ trợ lưới điện trong tương lai như thế nào. Công trình này được tài trợ bởi Văn phòng Công nghệ Điện nước của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và là một phần của Sáng kiến Đổi mới Nước Thủy điện cho Hệ thống Điện đàn hồi.
Chúng ta có thể xây dựng thủy điện tích năng ở đâu trên thế giới?
Có một bản đồ cho điều đó.
Tập dữ liệu mới, độc nhất vô nhị xác định các địa điểm xây dựng thủy điện tích trữ được bơm vòng kín trên khắp Hoa Kỳ, bao gồm Alaska, Hawaii và Puerto Rico. Ở đây, các hình lục giác màu xác định các khu vực miền núi có tiềm năng lớn nhất trong tương lai cho các cơ sở lưu trữ năng lượng sạch này. Tín dụng: Stuart Cohen, NREL
Chọn một vị trí để lắp đặt tuabin gió hoặc bảng điều khiển năng lượng mặt trời tương đối dễ dàng. Gió có mạnh và ổn định không? Mặt trời có chiếu sáng thường xuyên hơn không? Nếu câu trả lời là có, trang web đó có thể hoạt động. Việc lắp đặt một nhà máy thủy điện tích nước phức tạp hơn một chút. Bạn cần hai hồ lớn, một hồ cao hơn hồ kia, để lưu trữ năng lượng. Và, để xây dựng nhiều nhà máy thân thiện với môi trường hơn, không được kết nối với sông.
Việc tìm kiếm các trang web để hỗ trợ các cơ sở này rất khó — hoặc trước đây là như vậy.
Stuart Cohen, một kỹ sư mô hình tại NREL và là đồng tác giả của cả hai báo cáo cho biết: “Với bản đồ này, những người sống ở Wyoming có thể phóng to một dãy núi và xem đâu là một số địa điểm tốt nhất. "Không ai sản xuất một sản phẩm có phạm vi và mức độ chi tiết này cho Hoa Kỳ."
Vào năm 2017, Đại học Quốc gia Úc đã phát triển một bộ dữ liệu về các địa điểm thủy điện tích trữ được bơm tiềm năng trên khắp thế giới, xác định khoảng 616.000 địa điểm tiềm năng. Giờ đây, Cohen cùng với một nhóm các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh thuật toán ban đầu của trường đại học để tạo ra dữ liệu không gian địa lý chi tiết hơn trên các địa điểm tiềm năng ở Hoa Kỳ.
Các nhà nghiên cứu từ cả Đại học Quốc gia Úc và NREL đã phải đưa ra một số quyết định thiết kế kỹ thuật trước. Ví dụ, mỗi hồ chứa cần có một con đập. Và cả hai đập đều có thể có vô số độ cao tiềm năng. "Bạn có thể tưởng tượng," Cohen nói, "vấn đề đó bùng nổ như thế nào nếu bạn có vô số lựa chọn."
Để kiểm soát tập dữ liệu của họ, các nhà nghiên cứu của NREL đã cố định các thông số như chiều cao đập và thời lượng lưu trữ, chọn thời lượng lưu trữ năng lượng 10 giờ, vì nó có xu hướng cạnh tranh hơn về chi phí (để so sánh, pin ngày nay cung cấp năng lượng khoảng 4 giờ kho). Sử dụng thuật toán không gian địa lý của họ, nhóm nghiên cứu đã tìm kiếm tất cả các địa điểm có thể có trong nước và sau đó xếp chúng vào danh sách cuối cùng tuân theo các cân nhắc bổ sung về kỹ thuật, môi trường và kinh tế. Để tìm ra vị trí tốt nhất, bất kỳ người hâm mộ thủy điện nào sau đó đều có thể sắp xếp và lọc các vị trí đó theo chiều cao đầu người (sự khác biệt về độ cao giữa hai hồ chứa), công suất năng lượng
và chi phí.
Mặc dù bản phát hành dữ liệu đầu tiên dựa trên các thông số cố định này, nhưng Cohen và nhóm sớm có kế hoạch xây dựng phiên bản cập nhật của bản đồ cho phép người dùng kiểm soát nhiều hơn. "Chúng tôi muốn xây dựng một bản đồ tương tác, nơi bạn có thể bật và tắt các hộp để chọn giữa lưu trữ 12 giờ hoặc 8 giờ, chiều cao đập 40 mét hoặc 60 mét. Bất cứ điều gì mọi người muốn."
Sau đó, khi một nhà phát triển xác định vị trí của một trang web, công cụ có thể ước tính chi phí xây dựng nhà máy của họ là bao nhiêu. Cũng dựa trên mô hình ban đầu của Đại học Quốc gia Úc, mô hình chi phí của NREL được điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện kinh tế và tài chính ở Hoa Kỳ, vì vậy các nhà phát triển có thể đánh giá xem có nên xây dựng nhà máy của họ (hay không).
Những điểm đầy màu sắc này đại diện cho các địa điểm tiềm năng cho thủy điện tích trữ được bơm vòng kín, chuyển nước từ hồ chứa này sang hồ chứa khác để tích trữ năng lượng sạch. Bộ dữ liệu không gian địa lý và bản đồ tương tác mới của NREL hiển thị số lượng, chất lượng và chi phí của các nguồn lực để giúp định hướng phát triển thủy điện tích trữ có bơm vòng kín trong tương lai. Tín dụng: NREL
Dự báo vai trò của thủy điện trong lưới năng lượng sạch
Khi khí hậu thay đổi, thủy điện tích trữ được bơm có thể cung cấp năng lượng dự phòng đáng tin cậy. Nhưng các nhà máy thủy điện thông thường cũng có thể sản xuất và tích trữ năng lượng, đồng thời chúng có thể bật và tắt khi cần thiết, lấy năng lượng từ nguồn điện được lưu trữ trong các hồ chứa của chúng. Vậy, làm thế nào để những cây linh hoạt này trở thành một tương lai sạch hơn?
Cohen nói: “Chúng tôi không nói về việc xây dựng các đập Hoover mới. Hoặc bất kỳ đập mới nào, cho vấn đề đó. Ở Hoa Kỳ, các nhà máy thủy điện hiện tại có thể cung cấp điện linh hoạt và đáng tin cậy hơn những gì họ đã làm. Với một số sửa đổi, các cơ sở này có thể hoạt động nhanh chóng để đáp ứng với những thay đổi về lượng hoặc loại điện trên lưới điện, cân bằng năng lượng biến đổi đầu vào từ các tuabin gió và tấm pin mặt trời, hoặc cung cấp nhiều điện hơn trong những tháng mùa đông khi những các nguồn năng lượng tái tạo đang có xu hướng cạn kiệt.
Để phân tích cách thức mở rộng công suất thủy điện có thể phục vụ lưới năng lượng đang phát triển này, Cohen và các đồng nghiệp NREL của ông đã phát triển các khả năng mô hình hóa mở rộng công suất mới để thể hiện chính xác hơn vai trò của thủy điện trong hệ thống điện.
“Nó thực sự có thể tạo ra một sự khác biệt lớn, lớn hơn nhiều so với tôi mong đợi,” Cohen nói. (Như một phần thưởng, dữ liệu từ bản đồ các địa điểm thủy điện tích trữ được bơm của anh ấy đang làm cho các mô hình công suất này trở nên chính xác hơn).
Hạm đội thủy điện ngày nay có đủ các đập để sản xuất tới 80 gigawatt điện. Cohen nói: “Hơn một nửa trong số đó đã khá linh hoạt, có nghĩa là các nhà khai thác có thể dễ dàng thêm việc phát điện vào các vai trò quan trọng khác của đội tàu, như quản lý nước, tưới tiêu hoặc giải trí.
“Điều thú vị là khi bạn để phần còn lại của đội bay trở nên linh hoạt hơn,” Cohen nói. "Nếu điều đó xảy ra, những cơ sở đó có thể tạo ra sự khác biệt lớn về kinh tế và lượng khí thải trên toàn quốc."
