Trên con đường đạt đến 100% điện sạch: Sáu chiến lược tiềm năng để bứt phá trong 10% cuối cùng

Trên con đường đạt đến 100% điện sạch: Sáu chiến lược tiềm năng để bứt phá trong 10% cuối cùng

    Trên con đường đạt đến 100% điện sạch: Sáu chiến lược tiềm năng để bứt phá trong 10% cuối cùng
    của Madeline Geocaris, Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia

    On the road to 100% clean electricity: six potential strategies to break through last few percent
    Ảnh: Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia
    Ngày càng có nhiều nghiên cứu chứng minh rằng có thể thực hiện các hệ thống năng lượng tái tạo cao tiết kiệm chi phí, nhưng chi phí sẽ tăng lên khi các hệ thống tiếp cận nguồn điện 100% không có carbon — điều được gọi là "vấn đề 10% cuối cùng".

    Sự gia tăng chi phí phần lớn là do sự không phù hợp theo mùa giữa thời điểm sản xuất và nhu cầu năng lượng tái tạo có thể thay đổi. Đáp ứng nhu cầu cao điểm là một thách thức và tốn kém đối với tất cả các hệ thống điện, nhưng việc giải quyết vấn đề không phù hợp theo mùa đối với các hệ thống điện tái tạo cao có thể đòi hỏi những công nghệ chưa được triển khai ở quy mô lớn. Điều đó làm cho chi phí và yêu cầu của họ không rõ ràng.

    Để giúp hướng tới các giải pháp tiềm năng cho thách thức này, một nhóm các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) đã nghiên cứu sự cân bằng của sáu chiến lược công nghệ khả thi để có được từ 90% đến 100% điện không có carbon ở Hoa Kỳ. Công việc này được xuất bản trong một bài báo của Joule và có thể giúp đưa ra quyết định ngày nay.

    "Không có chiến lược nào là hoàn hảo và vẫn còn rất nhiều điều không chắc chắn, nhưng nghiên cứu nhấn mạnh những thách thức chính với 10% cuối cùng và xem xét tất cả các lựa chọn công nghệ chính", Triệu Mai, nhà phân tích của NREL và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết. "Nhiều nghiên cứu và phát triển hơn sẽ rất quan trọng để tiến gần hơn đến một giải pháp rõ ràng cho 10% cuối cùng và thúc đẩy Hoa Kỳ hướng tới một ngành điện khử cacbon."

    Những gì chúng ta biết cho đến nay về thử thách 10% cuối cùng

    NREL đã nghiên cứu nhiều câu hỏi liên quan đến việc đạt được 100% thế hệ tái tạo ở Hoa Kỳ.

    Trong một bài báo trước của Joule, NREL đã vạch ra những thách thức kinh tế-kỹ thuật trong việc đạt được 100% năng lượng tái tạo trên mọi phạm vi thời gian. Nghiên cứu đã khám phá hai loại thách thức: một liên quan đến việc duy trì cân bằng cung và cầu một cách kinh tế và một thách thức khác liên quan đến việc thiết kế lưới điện ổn định và đáng tin cậy về mặt kỹ thuật sử dụng phần lớn các nguồn dựa trên biến tần như gió và năng lượng mặt trời.

    Trong một nghiên cứu tiếp theo, NREL đã sử dụng khả năng lập mô hình hiện đại để hiểu các con đường có thể có và chi phí hệ thống của việc chuyển đổi sang lưới điện tái tạo 100%. Kết quả, được xuất bản trong một bài báo khác của Joule, cho thấy chi phí sẽ thấp hơn đáng kể nếu có một nguồn năng lực hiệu quả về chi phí — các nguồn có thể cung cấp năng lượng trong thời kỳ năng lượng gió và năng lượng mặt trời thấp hơn, nhu cầu cực cao và các sự kiện ngoài kế hoạch như đường dây tải điện cúp điện. Các nguồn tài nguyên khác ngoài gió, năng lượng mặt trời và khả năng lưu trữ hàng ngày hoặc tính linh hoạt của tải có thể rất quan trọng để vượt qua vài phần trăm cuối cùng thành lưới điện tái tạo 100%.

    Trong Nghiên cứu Năng lượng Tái tạo 100% ở Los Angeles (LA100), NREL đã sử dụng nhiều mô hình để xem xét nguồn tài nguyên nào có thể được sử dụng để giúp đáp ứng 10% cuối cùng và duy trì độ tin cậy cho thành phố Los Angeles. NREL gần đây cũng đã hoàn thành một nghiên cứu mang tính bước ngoặt về việc đạt được 100% điện không có carbon vào năm 2035. Phân tích cho thấy có nhiều con đường để đạt được mục tiêu trong đó lợi ích về môi trường và xã hội vượt quá chi phí.

    Bài báo mới nhất này của Joule được xây dựng dựa trên các nghiên cứu về lưới điện tái tạo cao NREL bằng cách khám phá sự đánh đổi của các giải pháp kỹ thuật tiềm năng có thể được thực hiện cho một vài phần trăm cuối cùng.

    Sáu chiến lược cho 10% cuối cùng

    Giải pháp công nghệ lý tưởng cho 10% cuối cùng có ba đặc điểm chính. Thứ nhất, giải pháp lý tưởng có tín dụng công suất cao để công suất có sẵn trong thời gian căng thẳng cao và có thể hỗ trợ sự đầy đủ về nguồn lực — một trong "ba Rs về độ tin cậy của hệ thống điện" phải thành công cho một hệ thống điện an toàn và đáng tin cậy. Thứ hai, giải pháp lý tưởng có chi phí vốn tương đối thấp vì nó sẽ không được sử dụng thường xuyên. Và thứ ba, nó dựa vào các nguồn lực sẵn có rộng rãi và có thể được triển khai trên quy mô lớn. NREL đã khảo sát sáu chiến lược công nghệ có tiềm năng đáp ứng ba đặc điểm chính.

    1. Năng lượng tái tạo đa dạng, truyền tải và lưu trữ hàng ngày

    Một chiến lược khả thi để đạt được 10% cuối cùng dựa vào các công nghệ hiện có đang được triển khai. Chiến lược này xây dựng năng lượng tái tạo, truyền tải và lưu trữ hàng ngày (ít hơn khoảng 24 giờ) thay đổi nhiều hơn. Trong phương án này, năng lượng tái tạo và công suất truyền tải có thể thay đổi được có kích thước để đáp ứng nhu cầu trong thời gian căng thẳng hàng ngày trên lưới điện, với bộ lưu trữ lấp đầy khoảng trống cung cấp hàng giờ và cắt giảm năng lượng tái tạo biến đổi dư thừa (tìm hiểu thêm về việc cắt giảm trong video giải thích của NREL).

    Chiến lược này có thể cạnh tranh hơn về chi phí nếu có đường truyền xa lớn hơn để chuyển năng lượng tái tạo có giá trị cao đến các trung tâm nhu cầu, và nếu công nghệ gió và mặt trời tiếp tục được cải thiện. Tuy nhiên, cách tiếp cận này có thể khó khăn hơn nếu việc sử dụng đất bằng gió và năng lượng mặt trời và các hạn chế về địa điểm tăng lên theo thời gian — một chủ đề khác mà NREL đã và đang nghiên cứu, bao gồm

    Zalo
    Hotline