Năng lượng mặt trời thúc đẩy quá trình chuyển đổi của Indonesia khỏi than đá và nhiên liệu sinh học
Vai trò của điện mặt trời quang điện (PV) tại Indonesia sẽ không chỉ dừng lại ở việc thay thế sản xuất điện từ than đá; mà còn bao gồm việc sản xuất nhiên liệu điện tử (e-fuel) cho các phân khúc khó giảm thiểu, cung cấp một giải pháp thay thế cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học thâm dụng đất. Một nghiên cứu gần đây đã xem xét, thông qua các kịch bản khác nhau, tính cạnh tranh về chi phí của điện khí hóa dựa trên điện mặt trời quang điện trong việc hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng tái tạo của Indonesia.
Cấu hình khu vực và kết nối lưới điện giữa các trung tâm tiêu thụ chính của từng khu vực tại Indonesia
Ảnh: Đại học LUT
Indonesia đang phải đối mặt với những thách thức đáng kể khi vừa phải cân bằng giữa tham vọng kinh tế với những thách thức về môi trường do biến đổi khí hậu và giảm phát thải khí nhà kính (GHG). Quốc gia này đang ở thời điểm then chốt trong tương lai năng lượng, với cơ hội độc đáo để vượt qua các hệ thống truyền thống dựa trên than đá và nhiên liệu sinh học, hướng tới một kỷ nguyên mới được hỗ trợ bởi công nghệ điện mặt trời quang điện và công nghệ điện-sang-X, về cơ bản chuyển đổi thành Nền kinh tế Điện-sang-X, một biến thể đặc thù của nền kinh tế Điện-sang-X.
Một nghiên cứu mới có tựa đề "Đẩy nhanh quá trình chuyển đổi từ than sang năng lượng tái tạo tại Indonesia để đạt được hệ thống năng lượng không phát thải ròng", được công bố trên tạp chí IET Renewable Power Generation, khám phá các kịch bản khác nhau để Indonesia đạt được hệ thống năng lượng không phát thải ròng vào năm 2050. Nghiên cứu so sánh các lộ trình phụ thuộc vào than và năng lượng tái tạo, tập trung vào lượng khí thải CO2, chi phí hệ thống năng lượng, mở rộng công suất và lưu trữ, đồng thời giải quyết các yêu cầu về lưới điện tại quần đảo và tiềm năng của nhiên liệu điện tử trong việc thay thế nhiên liệu sinh học trong các phân khúc khó giảm thiểu.
Theo nghiên cứu, vai trò của điện như một nguồn năng lượng chính tăng nhanh trong quá trình chuyển đổi, dẫn đến việc loại bỏ dần nhiên liệu hóa thạch và cải thiện đáng kể hiệu quả của hệ thống năng lượng. Sự chuyển dịch này làm giảm nhu cầu năng lượng chính từ 38-56%, tùy thuộc vào các kịch bản. Sự tăng trưởng trong điện khí hóa chủ yếu được thúc đẩy bởi điện mặt trời, cung cấp gần 88% điện năng vào năm 2050, với công suất lắp đặt là 1493 GW. Do đó, quá trình chuyển đổi này được thúc đẩy bởi chi phí điện mặt trời và công nghệ pin năng lượng mặt trời đang giảm mạnh, cùng với tiềm năng dồi dào sẵn có trên khắp các đảo của Indonesia.
Sản lượng điện hàng năm theo ba kịch bản trong khoảng thời gian 10 năm từ 2020 đến 2050
Ảnh: Đại học LUT
Để hỗ trợ việc mở rộng công suất điện mặt trời trên khắp quần đảo Indonesia, một mạng lưới lưới điện truyền tải liên đảo mạnh mẽ là điều cần thiết. Đến năm 2050, giao dịch điện giữa các đảo có thể đạt 758 TWh, đòi hỏi công suất truyền tải 158 GW. Do tiềm năng năng lượng tái tạo và công suất lắp đặt được phân bổ rộng khắp các đảo, cơ sở hạ tầng truyền tải liên đảo đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện giá rẻ cho các trung tâm nhu cầu như Java và Bali. Nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc kết nối từ Nusa Tenggara đến Bali và Đông Java, Sumatra đến Tây Java và Kalimantan đến Đông Java sẽ rất quan trọng trong tương lai.
Các công nghệ lưu trữ cho phép sử dụng năng lượng tái tạo với tỷ trọng cao và tăng cường độ tin cậy trong hệ thống năng lượng. Pin Li-ion mang lại sự linh hoạt cho hệ thống điện, cung cấp gần 870 TWh điện năng thông qua việc chuyển đổi thời gian sản xuất điện mặt trời. Với việc sở hữu một trong những trữ lượng lớn nhất và là nhà sản xuất niken lớn nhất, Indonesia có tiềm năng trở thành trung tâm sản xuất pin Li-ion bằng cách thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp xe điện chạy bằng pin niken và tạo việc làm trên toàn bộ chuỗi giá trị. Ngoài ra, một giải pháp lưu trữ khác như hydro cung cấp sự linh hoạt cần thiết cho ngành công nghiệp và sản xuất nhiên liệu điện tử dựa trên Fischer-Tropsch.
Than đá từ lâu đã đóng vai trò trung tâm trong hệ thống năng lượng của Indonesia, nhưng việc tiếp tục mở rộng than đá ngày càng không phù hợp với các mục tiêu phát thải ròng bằng 0 của quốc gia này, cũng như khả năng cạnh tranh kinh tế dài hạn. Khả năng cạnh tranh về chi phí ngày càng tăng của điện mặt trời và pin mặt trời, được thúc đẩy bởi công nghệ điện mặt trời hai mặt hiện đại, đang khiến các nhà máy điện than trở nên kém khả thi về mặt tài chính. Theo nghiên cứu, các nhà máy điện than đắt tiền đang dần bị loại bỏ do hệ số công suất giảm, cản trở việc khai thác tối đa và gây ra rủi ro cao cho các tài sản bị mắc kẹt.
Nếu chính phủ tiếp tục thực hiện kế hoạch 14 GW công suất điện than mới, đến năm 2045, công suất điện than có thể đạt 53 GW chưa được sử dụng hết, tương đương với tài sản bị mắc kẹt trị giá khoảng 26 tỷ USD. Các nhà máy này sẽ hoạt động với hệ số công suất thấp hơn, khiến chúng ngày càng kém hiệu quả và tốn kém. Thay vì bị mắc kẹt trong cơ sở hạ tầng đắt đỏ và gây ô nhiễm, Indonesia rõ ràng có cơ hội chuyển hướng sang sản xuất điện mặt trời sạch hơn và cạnh tranh về chi phí.
Một thành phần quan trọng khác trong hệ thống năng lượng của Indonesia là việc trồng dầu cọ để sản xuất nhiên liệu sinh học, tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Indonesia cần đánh giá cẩn thận các yếu tố vĩ mô.
Tác động của việc mở rộng canh tác dầu cọ đến sản xuất lương thực, đa dạng sinh học, sử dụng đất và nhu cầu nước, liên quan đến việc sản xuất vượt quá giới hạn bền vững.
Nhiên liệu điện tử thay vào đó có thể đáp ứng nhu cầu nhiên liệu lỏng trong nước trong tương lai, chủ yếu được sản xuất bằng điện mặt trời quang điện giá rẻ, mang lại hiệu quả sử dụng đất cao hơn đáng kể. Để so sánh, tuyến đường từ điện mặt trời quang điện đến nhiên liệu điện tử có sản lượng năng lượng trên mỗi km2 cao hơn 19 lần so với nhiên liệu sinh học từ cây trồng năng lượng (dầu cọ), trong khi tuyến đường sử dụng điện mặt trời quang điện trực tiếp mang lại sản lượng năng lượng cao hơn 37 lần. Việc canh tác cây trồng năng lượng quy mô lớn để sản xuất nhiên liệu sinh học, năng lượng sinh học và loại bỏ carbon dioxide đòi hỏi diện tích đất rộng lớn, dẫn đến cạnh tranh với đất để sản xuất lương thực, thay đổi đa dạng sinh học và tác động đến chất lượng đất và tài nguyên nước.
Nhu cầu đất đai cho canh tác và sản xuất nhiên liệu sinh học so với tổng số công suất lắp đặt điện mặt trời và công suất lắp đặt điện mặt trời cho sản xuất nhiên liệu e-FTL cho BPS và DPS trong quá trình chuyển đổi.
Ảnh: Đại học LUT
Một lộ trình do năng lượng tái tạo chi phối mang lại nhiều lợi ích trực tiếp, chẳng hạn như giảm 42% tổng chi phí hàng năm so với lộ trình dựa trên các chính sách đầu tư than hiện tại, đồng thời vẫn đạt được hệ thống năng lượng phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Các lợi ích gián tiếp bao gồm chất lượng không khí tốt hơn ở các thành phố, tạo ra việc làm mới, tăng cường an ninh năng lượng thông qua việc giảm sự phụ thuộc vào địa chính trị và sử dụng hiệu quả hơn tài nguyên đất và nước. Là một siêu đô thị, Jakarta có tiềm năng dẫn đầu quá trình chuyển đổi năng lượng của Indonesia cũng như mở đường cho các thành phố và quốc gia đang phát triển khác.
Nghiên cứu kết luận rằng các nhà hoạch định chính sách Indonesia phải cân nhắc giữa lợi ích ngắn hạn của việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng hóa thạch với hậu quả lâu dài của các tài sản bị mắc kẹt, thường bỏ qua "chi phí thực sự" của việc sản xuất điện. Ngược lại, đầu tư vào điện mặt trời và pin mặt trời cho phép quá trình chuyển đổi nhanh hơn và sạch hơn mà không phải chịu những tác động tiêu cực từ nhiên liệu hóa thạch.
Điện tái tạo, với tư cách là một nguồn năng lượng được sử dụng toàn diện, giúp tăng hiệu quả tổng thể của hệ thống năng lượng bằng cách cho phép điện khí hóa trực tiếp và gián tiếp trên khắp các lĩnh vực nhiệt điện, vận tải và công nghiệp. Cần phải đánh giá cẩn thận các tác động môi trường của việc mở rộng nhiên liệu sinh học, vì cả việc sử dụng điện trực tiếp và nhiên liệu điện tử dạng lỏng đều mang lại hiệu quả sử dụng đất cao hơn đáng kể so với nhiên liệu sinh học.
Tác giả: Ashish Gulagi, Dominik Keiner và Christian Breyer
