Mô hình lưới điện siêu nhỏ mới tính đến thiết kế công bằng của các hệ thống năng lượng phi tập trung
của Viện Công nghệ Karlsruhe
Nguồn: Viện Công nghệ Karlsruhe
Các hệ thống năng lượng phi tập trung tại địa phương, được gọi là lưới điện siêu nhỏ, có thể giúp cơ sở hạ tầng đô thị phục hồi tốt hơn và giảm thiểu rủi ro cho người dân, ví dụ như trong tình trạng mất điện trên diện rộng do thiên tai hoặc tấn công mạng.
Trong Nature Sustainability, các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) trình bày các tiêu chí thiết kế cho lưới điện siêu nhỏ cho phép đối xử công bằng với các nhóm xã hội khác nhau cùng với các yếu tố kỹ thuật. Nghiên cứu cho thấy cách các thành phố có thể định hình quá trình chuyển đổi sang nguồn cung cấp năng lượng an toàn, bền vững và công bằng hơn.
Biến đổi khí hậu làm tăng khả năng xảy ra các sự kiện cực đoan, như chúng ta đã thấy trong trận lũ lụt lớn ở nhiều vùng rộng lớn ở miền Nam nước Đức vào tháng 6. Câu hỏi về cách các thành phố và đô thị có thể giúp nguồn cung cấp điện phục hồi tốt hơn và an toàn hơn khi đối mặt với các cuộc khủng hoảng như vậy đang đưa cái gọi là lưới điện siêu nhỏ vào trọng tâm.
Các hệ thống phi tập trung để tạo ra, lưu trữ và phân phối năng lượng, ví dụ như với các hệ thống phát điện quang điện được kết nối mạng và các nhà máy nhiệt điện kết hợp, nhằm mục đích giảm khả năng mất điện trên diện rộng ở toàn bộ khu vực đô thị và đảm bảo rằng các cơ sở hạ tầng quan trọng để cung cấp dịch vụ công sẽ tiếp tục hoạt động.
Một nhóm các nhà nghiên cứu người Đức và Hoa Kỳ, do Tiến sĩ Sadeeb Simon Ottenburger, Trưởng khoa tại Viện Công nghệ và An toàn Năng lượng Nhiệt (ITES) thuộc KIT, đứng đầu, đã phát triển một mô hình thiết kế không gian của các lưới điện siêu nhỏ.
Nghiên cứu của họ cung cấp cho các nhà quy hoạch đô thị một khuôn mẫu cho quy trình quy hoạch tích hợp nhiều khía cạnh khác nhau—bao gồm các yếu tố kinh tế xã hội và các vấn đề liên quan đến sự tham gia của xã hội vào quy trình quy hoạch. Những người tham gia là nhân viên của ITES, Viện Đánh giá Công nghệ và Phân tích Hệ thống (ITAS) của KIT và, tại Hoa Kỳ, Trung tâm Sản xuất và Cơ sở hạ tầng Năng lượng (EPIC) tại Đại học Bắc Carolina và Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) ở Colorado.
'Phân chia khu vực năng lượng': Ai có quyền tiếp cận nguồn cung cấp năng lượng?
"Một đặc điểm đặc biệt trong cách tiếp cận của chúng tôi là chúng tôi không coi các thông số kỹ thuật hoặc vấn đề chi phí là các yếu tố riêng lẻ, mà thay vào đó, chúng tôi xem xét câu hỏi về vai trò của thiết kế lưới điện siêu nhỏ trong việc phân phối năng lượng công bằng", Ottenburger giải thích.
"Hãy tưởng tượng thành phố như một trò chơi xếp hình. Kích thước và cách sắp xếp các mảnh ghép có thể thay đổi. Các ranh giới của mạng lưới năng lượng là kết quả của các quyết định có chủ đích và có tác động đến dân số. Trong trường hợp xảy ra khủng hoảng, cách phân bổ các dịch vụ y tế, an ninh và cung cấp thực phẩm trong từng lưới điện siêu nhỏ riêng lẻ, cũng như trên toàn bộ khu vực đô thị sẽ tạo nên sự khác biệt".
Nghiên cứu sử dụng thuật ngữ "mức độ tự do" để nhấn mạnh tầm quan trọng của tính linh hoạt trong thiết kế. Để chỉ tác động tiêu cực tiềm ẩn của việc phân chia khu vực bầu cử không tính đến các vấn đề công bằng xã hội, các tác giả đã sử dụng thuật ngữ "phân chia khu vực bầu cử siêu nhỏ", tương tự như "phân chia khu vực bầu cử siêu nhỏ" được biết đến ở Hoa Kỳ, nơi các khu vực bầu cử được chia theo lợi thế của một số nhóm nhất định.
Do đó, các quận lưới điện siêu nhỏ có thể được định nghĩa theo cách tạo ra sự phân phối không công bằng các nguồn lực và lợi ích. Các nhóm mạnh và giàu có có thể được ưu tiên, trong khi các nhóm yếu thế và dễ bị tổn thương về mặt xã hội có thể bị bỏ lại phía sau. "Khả năng phục hồi cũng bao gồm định nghĩa về cách tiếp cận được thiết kế cho các nhóm dân số khác nhau", Ottenburger nói.
Các số liệu để đánh giá phúc lợi
Nghiên cứu tập trung vào mối quan hệ giữa các mức độ dễ bị tổn thương khác nhau của các nhóm kinh tế xã hội và khả năng tiếp cận công bằng với năng lượng và các dịch vụ khác.
Để đạt được mục đích này, các nhà nghiên cứu đã phát triển các số liệu sử dụng các chỉ số dễ bị tổn thương hiện có để mô tả mức độ hạnh phúc của dân số như một biến số có thể đo lường và cho thấy tình trạng mất điện ảnh hưởng đến các nhóm dễ bị tổn thương về mặt xã hội và kinh tế như thế nào, cụ thể là: người bệnh hoặc người già, gia đình có trẻ em và người thu nhập thấp.
Dữ liệu từ nghiên cứu trường hợp sau cơn bão
Nghiên cứu đã đánh giá dữ liệu từ một nghiên cứu trường hợp toàn diện được tiến hành sau sự cố mất điện do Bão Florence gây ra ở Quận New Hanover, Bắc Carolina, vào tháng 9 năm 2018.
Dữ liệu do các đối tác dự án của Hoa Kỳ đóng góp. Nó cho phép các nhà nghiên cứu phân tích cơ sở hạ tầng quan trọng, tính dễ bị tổn thương của nó liên quan đến sự phân bố địa lý của các hộ gia đình có hoàn cảnh xã hội khó khăn và khả năng tiếp cận các dịch vụ cơ bản của họ.
Nhóm dự án đã sử dụng dữ liệu này để phát triển một thiết kế chung cho phép đánh giá toàn diện khả năng phục hồi đô thị của từng thành phố và đưa ra các đề xuất thiết kế lưới điện siêu nhỏ, có tính đến các khía cạnh kỹ thuật và xã hội.
Nhiều lưới điện siêu nhỏ cho mỗi thành phố
Một trong những khuyến nghị cụ thể của tác giả là một thành phố không chỉ nên có một mà là nhiều lưới điện siêu nhỏ để đảm bảo phân phối và khả năng tiếp cận công bằng các dịch vụ quan trọng như các cấu trúc về sức khỏe và an toàn.
Về việc phân chia khu vực mạng lưới cung cấp, chính quyền thành phố nên tích cực đưa các tổ chức trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và an ninh, đại diện của các nhóm xã hội khác nhau, các tổ chức giáo dục và dịch vụ xã hội vào các quy trình lập kế hoạch và ra quyết định để cân nhắc công bằng nhu cầu của tất cả các nhóm xã hội.
"Việc tìm kiếm các thiết kế lưới điện siêu nhỏ được tối ưu hóa rất phức tạp và cần có các thuật toán mới để phát triển các mô hình khả thi từ dữ liệu có sẵn", Ottenburger cho biết.
"Điểm mấu chốt là các giải pháp phục hồi không nhất thiết là vấn đề đầu tư nhiều hơn, mà trên hết là phải lập kế hoạch tinh vi. Chúng ta nên đảm bảo rằng tất cả các nhóm đều có tiếng nói và có thể tham gia vào các quy trình này".
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
