Mang lại nhiều năng lượng mặt trời và gió hơn - Nhưng cần năng lượng dự phòng và lưu trữ năng lượng
Các tấm pin mặt trời đứng tại Hệ thống phát điện mặt trời Ivanpah ở sa mạc Mojave gần Primm
Giống như nhiều tiện ích khác, Khu Điện lực Công cộng Omaha có mục tiêu không có thực vào năm 2050 - điều mà họ mong đợi đạt được bằng cách tăng cường sử dụng năng lượng xanh. Và giống như tất cả các công ty điện lực, kế hoạch của Omaha bao gồm việc sử dụng các nguồn năng lượng linh hoạt có thể hoạt động khi mặt trời ngừng chiếu.
Mọi người đều đã biết rằng năng lượng gió và năng lượng mặt trời là những nhiên liệu không liên tục. Chúng phải được củng cố bằng cách lưu trữ năng lượng hoặc tạo ra tốc độ khởi động nhanh mà lý tưởng là cũng không có carbon. Thông thường, khí thiên nhiên được sử dụng làm mạng lưới an toàn. Nhưng các nhà sản xuất máy phát điện hiện đang tạo ra các động cơ và tua-bin đa năng có khả năng ứng dụng trong tương lai và cũng có thể chạy, ví dụ, bằng hydro.
Håkan Agnevall, giám đốc điều hành của Wärtsilä Corporation, cho biết: “Để xây dựng một tương lai bền vững, chúng ta cần khử cacbon từng bước một,” Håkan Agnevall, giám đốc điều hành của Wärtsilä Corporation, cho biết trong một cuộc trò chuyện với Zoom với nhà văn này từ văn phòng của ông ở Phần Lan. “Một số giải pháp chính sẽ là gió và năng lượng mặt trời. Nhưng họ có những thách thức. Vì vậy, bạn cần "cân bằng sức mạnh."
Agnevall cho biết thêm: “Có nhiều công nghệ khác nhau: piston và bộ lưu trữ pin là hai trong số các giải pháp chính. “Điều tuyệt vời là chúng linh hoạt và có thể lên xuống dốc nhanh chóng. Chúng hoàn toàn phù hợp với các nguồn không liên tục và chúng cũng có thể linh hoạt về loại nhiên liệu chúng sử dụng. Trong hai phút, bạn có thể tăng 10 megawatt. Điều này thật nhanh chóng ”.
Ví dụ, ngày nay, động cơ của Wärtsilä có thể kết hợp tối đa 25% hydro được pha trộn với khí tự nhiên. Nhưng công ty đang nỗ lực để đảm bảo rằng những động cơ đó có thể hoạt động hoàn toàn bằng hydro - và lý tưởng nhất là “hydro xanh” được sản xuất từ các nguồn năng lượng sạch. Các động cơ sẽ được “chứng minh trong tương lai”, có nghĩa là các tiện ích sẽ không bị mắc kẹt trong một thập kỷ kể từ bây giờ. General Electric, Siemens và Mitsubishi Heavy Electricals là một trong những nhà sản xuất thiết bị phát điện khác.
Đối với Quận Điện lực Công cộng Omaha, thế hệ dự phòng của nó là một nhà máy động cơ đa nhiên liệu 156 megawatt. Nó sẽ phát triển cơ sở đó với 400-600 megawatt điện năng lượng mặt trời quy mô tiện ích kết nối với lưới điện. Nó vừa ký hợp đồng với Wärtsilä để nhà máy dự phòng bắt đầu hoạt động vào tháng 5 năm 2023. Hiện Wärtsilä đã lắp đặt tổng cộng 74.000 megawatt công suất nhà máy điện tại 180 quốc gia. Nó cũng đã lắp đặt 80 hệ thống lưu trữ năng lượng trên toàn cầu.
Thị trường năng lượng linh hoạt - nhiên liệu có thể tăng cường các nguồn không liên tục lớn đến mức nào? Tại các quốc gia phát triển nhất trên thế giới được gọi là G20, cần có hơn 3.500.000 megawatt linh hoạt như vậy để đạt được 100% năng lượng tái tạo, Wärtsilä’s Atlas về 100% năng lượng tái tạo cho biết. Điều đó bao gồm 933.000 MW công suất điện khí tự nhiên linh hoạt.
Charging Forward
Wärtsilä’s Agnevall cho biết: “Thiết bị lưu trữ điện đang phát triển nhanh chóng ở Hoa Kỳ, Úc và Châu Á. “Nó cung cấp hỗ trợ ngắn hơn - từ bốn đến tám giờ. Chúng tôi sử dụng pin lithium-ion. Chúng cung cấp giá trị thực: nếu bạn có sẵn sức mạnh này, nó có thể được bán cho những người mua khác khi nhu cầu cao. Động cơ đốt trong được sử dụng để dự phòng là cho những thay đổi lâu dài ”.
Trong khi đó, những nền kinh tế theo quy mô đang được xây dựng: Tesla Inc. đang đầu tư 5 tỷ đô la vào một cơ sở sản xuất pin lưu trữ trong khi Xcel Energy đã nhận được hàng trăm hồ sơ dự thầu để giúp tích hợp lưu trữ năng lượng vào mạng lưới năng lượng gió và mặt trời của mình. Nó cho thấy rằng công nghệ pin đang trở nên cạnh tranh với thế hệ thông thường và những mức giá đó nói chung đang giảm xuống.
Để khởi động, Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang đã ban hành một lệnh vào năm 2018 cho phép các nguồn lưu trữ tham gia vào các thị trường bán buôn - nơi điện được mua trực tiếp từ các máy phát điện trước khi bán nguồn điện đó cho các gia đình và doanh nghiệp. Theo phán quyết, các nhà khai thác lưu trữ được trả lương giống như các nhà cung cấp điện truyền thống. Tòa phúc thẩm liên bang đã giữ nguyên lệnh của ủy ban.
Nhu cầu về các nguồn lực linh hoạt chưa bao giờ lớn hơn thế. Hãy xem xét rằng hiện có 100.000 megawatt năng lượng mặt trời và 140.000 megawatt năng lượng gió - những con số sẽ tăng theo cấp số nhân. Và trong khi sản xuất dự phòng và lưu trữ năng lượng đều rất quan trọng để đạt được mục tiêu không có mạng lưới, thì một lưới điện truyền tải được hiện đại hóa và mở rộng cũng vậy. Nghiên cứu về độ tin cậy lưới điện của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ nói rằng lưới điện hiện tại của Hoa Kỳ có thể được cung cấp năng lượng tái tạo bổ sung. Nhưng đến năm 2030, cần có thêm nhiều đường truyền tốc độ cao, đường dài.
Và California sẽ là thử thách cuối cùng. Nó đang tích hợp 20.000 MW tài nguyên gió và mặt trời — một con số có thể tăng 15.000 MW vào năm 2030.
Elliot Mainzer, giám đốc điều hành của California ISO, đơn vị điều hành lưới điện của tiểu bang, cho biết: “Chúng tôi hiểu sự biến đổi của chúng,” đề cập đến năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cho biết. “Chúng tôi giỏi trong việc lập kế hoạch và mua sắm và bạn có thể đi trước đường cong đó… Chiến lược là mang lại năng lượng sạch và năng lực có khả năng vận chuyển sạch để chuyển thế (khí tự nhiên).”
Do đó, nhà điều hành lưới điện đang chuyển sang hệ thống điện linh hoạt. Ngoài lưu trữ năng lượng và sản xuất điện dự phòng, nó còn sử dụng khả năng đáp ứng nhu cầu, phát điện phân tán và microgrids - chưa kể đến một nền tảng giao dịch bán buôn theo thời gian thực, nơi những người tham gia ở phương Tây có thể mua và bán năng lượng.
Nếu năng lượng tái tạo phát triển mạnh mẽ và nếu Hoa Kỳ trở nên trung hòa với các-bon, thì tất cả các công nghệ và nền tảng đó sẽ là cần thiết.
