Tính linh hoạt là chìa khóa để xây dựng một hệ thống năng lượng trung hòa carbon
Ảnh: Pixabay/CC0
Để quản lý nhu cầu điện trong tương lai phù hợp với Lộ trình năng lượng của EU năm 2050, lưới điện cần dựa vào sự linh hoạt của cả cung và cầu và được cấu trúc như một hệ thống của các hệ thống.
Cuộc khủng hoảng năng lượng đang diễn ra, bắt đầu vào mùa hè năm 2021 do nguồn cung cấp khí đốt tự nhiên thấp và càng trở nên tồi tệ hơn khi Nga xâm lược Ukraine, đã nêu bật nhu cầu cấp thiết về một chính sách năng lượng độc lập hơn của châu Âu. Lộ trình năng lượng của EU năm 2050, qua đó EU muốn trở thành trung lập về khí hậu vào năm 2050, là một cơ hội tuyệt vời để giảm thiểu—hoặc ngăn chặn—sự phụ thuộc năng lượng của khối vào các nước láng giềng, nhưng nó cũng đặt ra nhiều thách thức.
Trong 10 đến 30 năm tới, và do chính chiến lược này, nhu cầu điện năng của Châu Âu dự kiến sẽ tăng lên, do đó đòi hỏi nguồn cung, đặc biệt là từ các nguồn tái tạo, cũng phải tăng lên. Vấn đề với các nguồn tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời và gió, là chúng tạo ra các dạng năng lượng dao động, đôi khi không đáp ứng được nhu cầu và điều này có thể dẫn đến tình trạng quá tải lưới điện.
Ví dụ: ngày nay ở châu Âu có khoảng 1,5 triệu xe điện, trong khi mục tiêu của EU đến năm 2030 là 30 triệu xe. Nếu tất cả 30 triệu phương tiện điện được sạc cùng lúc với lưới điện hiện tại, thì hệ thống sẽ không đáp ứng được. Để đáp ứng nhu cầu điện, hệ thống yêu cầu tính linh hoạt ở phía tiêu thụ hoặc linh hoạt ở phía phát điện hoặc lý tưởng nhất là ở cả hai phía. Nhưng nó có nghĩa gì?
Điện đòi hỏi một điều trên hết: nó phải được tiêu thụ khi nó được tạo ra. Chúng ta không thể dự đoán khi nào một cối xay gió sẽ sản xuất điện, bởi vì nó phụ thuộc vào gió. Vậy làm thế nào chúng ta có thể cân bằng tình trạng này? Đây là lúc bạn cần giới thiệu các yếu tố khác như dung lượng lưu trữ ở phía cung và quản lý nhu cầu ở phía tiêu dùng. Điều này có nghĩa là, ví dụ, những người lái xe ô tô điện không thể cắm điện cho ô tô của họ bất cứ khi nào họ muốn; họ cần chọn một thời điểm cụ thể khi thế hệ có sẵn.
ENTSO-E, Mạng lưới các nhà điều hành hệ thống truyền tải điện của Châu Âu, gần đây đã xuất bản một bài báo trình bày tầm nhìn toàn diện về những gì cần thiết để đạt được một hệ thống điện phù hợp với một Châu Âu trung hòa carbon.
Mạng lưới này cho biết: "Hệ thống điện tương lai ở châu Âu này sẽ là một Hệ thống của các Hệ thống, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa truyền tải và phân phối, cũng như giữa các hệ thống năng lượng khác nhau. Tất cả các nhà khai thác sẽ là những người hỗ trợ và hỗ trợ chính để hệ thống năng lượng tương lai này hoạt động". trong bài báo.
Nó nói thêm, "Đồng thời [nó sẽ] mang tính châu Âu hơn và địa phương hơn, với các nhà khai thác hệ thống truyền dẫn cung cấp một giao diện quan trọng giữa cả hai chiều." ENTSO-E nhấn mạnh rằng một hệ thống năng lượng như vậy là trong tầm tay, mặc dù bốn yếu tố phải thay đổi để có thể thực hiện được: phát triển tính linh hoạt của hệ thống quy mô lớn, phù hợp với nhu cầu của hệ thống trong tương lai và loại bỏ dần việc sản xuất nhiên liệu hóa thạch; một hoạt động của hệ thống sẽ vượt qua thách thức của Hệ thống các Hệ thống phức tạp hơn nhiều này thông qua đổi mới và hợp tác; một khuôn khổ pháp lý thuận lợi và một thiết kế thị trường như một yếu tố hỗ trợ chính.
Từ quan điểm kinh tế, yếu tố linh hoạt đại diện cho chi phí lớn nhất tại thời điểm này, mặc dù Smart Energy Europe (SmartEn), một hiệp hội doanh nghiệp châu Âu tích hợp các giải pháp hướng đến người tiêu dùng của quá trình chuyển đổi năng lượng sạch, gần đây đã công bố một nghiên cứu về nhu cầu- tính linh hoạt của các bên có thể dẫn đến tiết kiệm lớn cho cả người tiêu dùng và nhà phân phối điện. Theo SmartEn, một kịch bản cho phép kích hoạt hoàn toàn tính linh hoạt từ các tòa nhà, xe điện và ngành công nghiệp vào năm 2030 có thể giúp tiết kiệm được 37,5 triệu tấn khí thải nhà kính hàng năm, €11,1—29,1 tỷ € trong đầu tư lưới điện phân phối , 71 tỷ euro do người tiêu dùng trực tiếp tiết kiệm được, 15,5 TWh (61%) tránh được việc cắt giảm năng lượng tái tạo và 2,7 tỷ euro tiết kiệm được nhờ tránh được công suất phát điện cao điểm.
"Hệ thống năng lượng tái tạo càng thay đổi thì bạn càng có nhiều nguy cơ tắc nghẽn trong hệ thống, vì vậy chúng tôi cần đảm bảo rằng người tiêu dùng linh hoạt đang thực sự nhận được tín hiệu để tiêu thụ theo cách phụ thuộc vào thời gian này dựa trên thế hệ tái tạo," Michael Villa, Giám đốc Điều hành tại SmartEn nhận xét. Ông nói thêm: "Nếu có quá nhiều năng lượng tái tạo, các nhà cung cấp năng lượng tái tạo cần phải ngừng sản xuất để tránh tắc nghẽn trong hệ thống, điều này rất tốn kém. Nhưng nếu bạn thực sự đang đưa ra tín hiệu cho người tiêu dùng rằng họ cần tiêu thụ hoặc lưu trữ nhiều hơn nữa sự phong phú của thế hệ tái tạo, thì bạn sẽ giảm được các chi phí cắt giảm năng lượng tái tạo này."
Sự cải tiến dần dần của lưới điện, sự gia tăng năng lượng tái tạo và tính linh hoạt cần thiết trong lưới điện cũng đang được triển khai tại các thành phố thông minh như Antalya, Dresden và Valencia, là một phần của dự án nghiên cứu MAtchUP Châu Âu. MAtchUP nhằm
thay đổi các thành phố thông qua các giải pháp và công nghệ đổi mới để phục vụ cộng đồng địa phương. Nó dự kiến các biện pháp cụ thể để cải thiện tỷ lệ năng lượng tái tạo, tăng tính di động bền vững và đầu tư vào công nghệ.
"Lưới điện, hiện tại vẫn chưa sẵn sàng; chúng tôi phải thay đổi cơ sở hạ tầng và chuyển sang một cơ sở hạ tầng hoàn toàn khác. Một thách thức lớn là đây là một loại phụ tải mới cho lưới điện, điều đó có nghĩa là chúng tôi sẽ cần nhiều năng lượng hơn để trang trải nhu cầu điện từ xe điện, vì vậy chúng tôi cần nhiều công suất hơn để bắt đầu," Ömer Akyürek, người đứng đầu nhóm năng lượng trong MAtchUP cho biết. Và đó cũng là vấn đề người tiêu dùng muốn sạc xe điện của họ nhanh như thế nào.
"Không ai sẵn sàng đợi nửa ngày để sạc, người tiêu dùng muốn nó nhanh và ngay lập tức. Điều này đòi hỏi các trạm sạc công suất cao có thể truyền rất nhiều năng lượng rất nhanh. Tuy nhiên, điều này tạo ra nhu cầu cao nhất trên lưới điện và đó là một vấn đề. Làm cách nào chúng tôi có thể quản lý các phụ tải cao điểm đó, chúng tôi có thể lắp đặt dung lượng lưu trữ hay không, liệu chúng tôi có thể liên kết dung lượng lưu trữ này với nhu cầu sạc bằng năng lượng tái tạo không?" Akyürek kết luận bằng cách nói thêm rằng đây là những biện pháp giúp các thành phố thông minh giải quyết vấn đề cao điểm và quản lý sự ổn định của lưới điện và nhu cầu điện năng.
