Quá trình chuyển đổi năng lượng của Australia đang diễn ra tốt đẹp. Khoảng 3 triệu hộ gia đình có năng lượng mặt trời trên mái nhà và doanh số bán ô tô điện cỡ trung bình đang tăng mạnh. Nhưng khi hướng tới các hộ gia đình sử dụng điện hoàn toàn bằng năng lượng tái tạo, liệu chúng ta có bỏ qua một công nghệ hỗ trợ quan trọng, máy nước nóng chạy bằng điện khiêm tốn không?
Khoảng một nửa số hộ gia đình ở Australia sử dụng bình đun nước nóng bằng điện, số còn lại sử dụng gas. Vì vậy, những gì tuyệt vời về máy nước nóng điện?
Máy nước nóng điện cung cấp một cách rẻ tiền để lưu trữ một lượng lớn năng lượng, dưới dạng nước nóng. Một lò sưởi có bình chứa 300 lít có thể lưu trữ lượng năng lượng tương đương với Tesla Powerwall thế hệ thứ hai – với chi phí thấp.
Nghiên cứu của chúng tôi tại Viện Tương lai Bền vững UTS đã phát hiện ra rằng người Úc có thể sử dụng bình đun nước nóng bằng điện gia dụng để lưu trữ năng lượng tương đương với hơn 2 triệu cục pin gia đình loại đó. Điều này cuối cùng có thể tiết kiệm hơn 6 tỷ đô la Úc mỗi năm cho hóa đơn năng lượng của chúng tôi trong khi giúp chúng tôi tiến gần hơn đến mức phát thải carbon bằng không.
Báo cáo của chúng tôi , được công bố hôm nay và được tài trợ bởi Cơ quan Năng lượng Tái tạo Úc (ARENA), khuyến nghị rằng để giảm một nửa lượng khí thải vào năm 2030 và đạt mức 0 ròng vào năm 2050, chúng ta cần khẩn trương có các chính sách để nhanh chóng thay thế máy nước nóng chạy bằng khí đốt bằng máy nước nóng chạy điện “thông minh”. Máy sưởi thông minh có thể được bật và tắt để đáp ứng với những thay đổi về cung và cầu điện trên toàn lưới.
Điều này có nghĩa là những máy sưởi này có thể hấp thụ năng lượng tái tạo “ngoài giờ cao điểm” dư thừa, đặc biệt là từ năng lượng mặt trời, và do đó giúp chúng tôi giải quyết hai vấn đề chính cùng một lúc. Chúng có thể giúp giảm thiểu và cuối cùng là loại bỏ khí thải nhà kính. Và họ có thể làm cho lưới điện của chúng ta ổn định hơn bằng cách cung cấp nhu cầu linh hoạt giúp cân bằng nguồn cung dao động từ các nguồn tái tạo.
cắt giảm khí thải
Có ba loại máy nước nóng điện chính. Bình nóng lạnh “điện trở” thông thường sử dụng điện để đun nóng nước trực tiếp. Máy nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời và điện, nhưng đã trở nên ít phổ biến hơn khi các thiết bị “bơm nhiệt” mới hơn xuất hiện. Chúng thu nhiệt từ không khí và “bơm” nó vào nước. Một máy bơm nhiệt sử dụng ít điện năng hơn ba đến bốn lần so với máy sưởi điện trở.
Quay trở lại năm 2010, một máy nước nóng điện trở thường tạo ra lượng khí thải cao hơn khoảng bốn lần so với lượng khí tương đương của nó. Khí thải của bơm nhiệt gần giống như đối với khí đốt. Đó là bởi vì máy nước nóng sử dụng rất nhiều điện , và hầu hết trong số đó đến từ việc đốt than.
Khi chúng ta tạo ra nhiều điện hơn từ năng lượng tái tạo, bức tranh này đang thay đổi đáng kể. Nhà điều hành thị trường năng lượng của Úc, AEMO, công bố các lộ trình được cập nhật thường xuyên để hướng tới một tương lai năng lượng sạch. Trong kết quả rất có thể xảy ra, “ kịch bản từng bước thay đổi ”, khí đốt sẽ trở thành phương án đun nước nóng sử dụng nhiều hiệu ứng nhà kính nhất vào năm 2030.
Đến năm 2040, sau khi quá trình chuyển đổi sang hệ thống điện tái tạo phần lớn hoàn tất, lượng khí thải từ máy nước nóng điện trở và bơm nhiệt sẽ thấp hơn nhiều so với các thiết bị sử dụng khí đốt.
Cường độ phát thải dự kiến của các máy nước nóng điện trở và bơm nhiệt ở NSW sẽ sớm thấp hơn nhiều so với các máy nước nóng dùng gas. Kết quả của Queensland, Victoria và ACT tương tự như kết quả của NSW.
tác giả cung cấp
Máy nước nóng có thể kéo dài 15 năm hoặc hơn. Vì vậy, lượng máy sưởi trong nhà của chúng ta trong hai thập kỷ tới phụ thuộc vào những gì chúng ta lắp đặt ngày nay. Do đó, việc thay thế máy sưởi gas bằng máy sưởi điện nên là ưu tiên trước mắt trong quá trình chuyển đổi năng lượng của chúng ta.
Công việc của chúng tôi đã khám phá một loạt các tình huống, mỗi tình huống có sự kết hợp khác nhau giữa các công nghệ làm nóng nước. Một là cơ sở kinh doanh thông thường nơi máy nước nóng chạy bằng gas vẫn còn phổ biến. Trong các kịch bản thay thế, khí đốt sẽ bị loại bỏ dần trong vòng 10–20 năm tới.
Chúng tôi nhận thấy rằng việc thay thế khí đốt bằng hệ thống đun nước bằng điện không chỉ giúp chúng tôi đạt được mức phát thải ròng bằng không sớm hơn mà còn giúp chúng tôi tiết kiệm tiền.
Gas là đắt tiền và không thể rẻ hơn nhiều. Năng lượng tái tạo dồi dào cung cấp lượng điện giá rẻ dư thừa mà máy nước nóng có thể hấp thụ. Nắm bắt cơ hội này có thể tiết kiệm hơn 6 tỷ đô la mỗi năm cho hóa đơn năng lượng của chúng ta vào năm 2040.
Trong mô hình của chúng tôi về Thị trường điện quốc gia, chính sách kinh doanh thông thường (trái) khóa các đơn vị khí thải cao và tốn kém trong nhiều thập kỷ tới. Trong kịch bản điện khí hóa nhanh chóng của chúng tôi (phải), máy nước nóng chạy bằng điện sẽ nhanh chóng thay thế các thiết bị sử dụng gas.
tác giả cung cấp
Tăng cường ổn định lưới điện
Năng lượng mặt trời và gió hiện là những công nghệ rẻ nhất mà chúng ta từng có để tạo ra điện . Nhưng để duy trì một hệ thống điện ổn định, chúng ta cần phải đáp ứng nhu cầu với nguồn cung dao động từ các nguồn tái tạo. Pin cung cấp một phần giải pháp, nhưng vẫn còn tương đối tốn kém.
Máy nước nóng điện cung cấp một cách rẻ hơn nhiều để lưu trữ một lượng lớn năng lượng và cung cấp nhu cầu linh hoạt mà lưới điện cần.
Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng, so với đường cơ sở thông thường của doanh nghiệp, một kịch bản nhấn mạnh tính linh hoạt của nhu cầu bằng cách sử dụng máy nước nóng điện thông minh có thể cung cấp thêm 30GWh công suất nhu cầu linh hoạt hàng ngày. Con số này tương đương với hơn 2 triệu cục pin gia đình trên Thị trường Điện Quốc gia, nơi cung cấp điện cho miền đông và miền nam Australia.
Trở lại tương lai để sưởi ấm nước
Kể từ những năm 1950, “nước nóng ngoài giờ cao điểm” đã chứng kiến các nhà cung cấp điện ở Úc tắt máy nước nóng gia đình vào ban ngày và bật vào ban đêm để cung và cầu phù hợp hơn. Đổi lại, khách hàng được giảm giá mạnh.
Trong những thập kỷ gần đây, chúng ta đã tránh sử dụng nước nóng dùng điện ngoài giờ cao điểm, khi các ưu đãi giảm dần và ngày càng có nhiều ngôi nhà sử dụng khí đốt tự nhiên .
Khi điện khí hóa nước nóng, chúng ta nên áp dụng công nghệ nào: điện trở hay bơm nhiệt? Câu trả lời là cả hai.
Nghiên cứu của chúng tôi đã khám phá sự đánh đổi giữa máy nước nóng có điện trở kháng linh hoạt cao so với máy bơm nhiệt hiệu quả cao nhưng kém linh hoạt hơn.
Máy bơm nhiệt sử dụng ít điện hơn và chi phí vận hành ít hơn. Ở những nơi giá điện cao hoặc lưu lượng điện bị hạn chế, việc sử dụng máy bơm nhiệt là điều hợp lý. Tuy nhiên, chúng có chi phí trả trước cao hơn và không phù hợp với tất cả các ngôi nhà. Ví dụ, nhiều căn hộ thiếu khả năng tiếp cận với không gian ngoài trời phù hợp.
Và bởi vì chúng sử dụng ít điện hơn, máy bơm nhiệt cung cấp nhu cầu ít linh hoạt hơn. Khi năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời, ngày càng cung cấp năng lượng cho lưới điện của chúng ta, thì khả năng hấp thụ năng lượng tái tạo “ngoài giờ cao điểm” của các lò sưởi điện trở là một lợi thế lớn.
Với các chính sách đúng đắn và cải cách thị trường, tất cả chúng ta sẽ được hưởng lợi từ hệ thống một lần nữa thưởng cho khách hàng điện giá rẻ vào giờ thấp điểm để đổi lấy việc các nhà khai thác mạng có thể tắt và bật máy nước nóng của chúng ta khi cần.Cuộc trò chuyện
David Roche , Giám đốc Nghiên cứu – Hợp tác Năng lượng Chiến lược, Đại học Công nghệ Sydney
