Công nghệ nào cho hệ thống năng lượng tái tạo Việt Nam?

Xu hướng công nghệ tích trữ các nguồn năng lượng sạch
Thiết bị cảnh báo nâng cao hiệu quả vận hành lưới điện

Theo Hiệp hội Năng lượng Việt Nam, các công nghệ phát điện sử dụng năng lượng tái tạo phù hợp với Việt Nam, bao gồm:

1/ Công nghệ thủy điện

Ngoài các dự án thủy điện có công nghệ truyền thống sử dụng các tua bin phản lực, xung lực và bóng đèn phụ thuộc vào chiều cao cột nước; trong hệ thống điện có tỷ lệ nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo cao, nhất là các nguồn điện thay đổi lớn theo điều kiện tự nhiên (gió, mặt trời), công nghệ thủy điện tích năng, ngoài việc thực hiện nhiệm vụ điều tiết biểu đồ phụ tải còn có thêm nhiệm vụ vận hành theo khả năng phát của nguồn năng lượng tái tạo. Ngoài phát triển thủy điện theo công nghệ truyền thống, Việt Nam cần sớm đưa vào vận hành các nhà máy thủy điện tích năng.

2/ Công nghệ điện gió

Sự phát triển của khoa học và công nghệ cho phép công nghệ điện gió phát triển không ngừng theo hướng tăng chiều cao của cột tuarbin gió (lên đến 250 mét) đối với tua bin gió trên đất liền và tăng chiều sâu (lên đến 200 mét nước biển) đối với tua bin gió ngoài khơi. Công nghệ phát triển cũng cho phép khai thác hiệu quả nguồn điện gió tại khu vực có tốc độ gió trung bình thấp (3 - 4 m/s) và cho phép nâng cao hệ số công suất, sản lượng nguồn điện gió.

Các dự án điện gió của Việt Nam đã đưa vào vận hành có công suất khoảng 1,5 - 2,0 MW, chiều cao của các cột tua bin gió khoảng 100 - 120 mét; trong thời gian tới cần nghiên cứu phát triển các tua bin gió cao hơn, có công suất lớn hơn để tận dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên gió.

3/ Công nghệ điện mặt trời

- Công nghệ pin quang điện (PV): Tùy thuộc vào chất liệu cơ bản sử dụng, công nghệ PV có 3 thế hệ công nghệ. Công nghệ thế hệ đầu tiên (sử dụng công nghệ tinh thể silicon) và thứ hai (công nghệ màng mỏng) hiện đang chiếm lĩnh thị trường; thế hệ thứ ba (tế bào quang hữu cơ) đang trong giai đoạn trình diễn, chưa được thương mại hóa rộng rãi. Hiệu suất các tấm pin quang điện đã lên đến 25%.

- Công nghệ nhiệt điện năng lượng mặt trời tập trung (CSP): CSP là công nghệ phát điện sử dụng gương để tập trung ánh sáng mặt trời, làm nóng chất lỏng được sử dụng để sản xuất hơi nước. Hơi nước được sử dụng để chạy tua bin hơi nước và tạo ra năng lượng tương tự như các nhà máy nhiệt điện thông thường sử dụng chu trình hơi nước. Công nghệ CSP đang được phát triển tại nhiều quốc gia trên thế giới, nhiều dự án có giá bán điện rất cạnh tranh, như nhà máy điện mặt trời đang được xây dựng ở Dubai có giá điện rất thấp, khoảng 666 đ/kWh (tương đương 3 Uscents/kWh).

Việt Nam cần ưu tiên phát triển nguồn điện mặt trời sử dụng công nghệ PV, giai đoạn đầu cần nhập khẩu các thiết bị, để tránh nhập công nghệ lạc hậu, cần ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật, như: Hiệu suất tối thiểu, tuổi thọ của các tấm panel pin mặt trời,...

Ngoài ra, Việt Nam cũng cần nghiên cứu các địa điểm có thể phát triển các nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời tập trung.

Thời gian xây dựng các nhà máy điện mặt trời sử dụng công nghệ PV rất nhanh (khoảng 6 tháng). Do đó, đây là giải pháp có hiệu quả để bảo đảm cung cấp điện trong trường hợp cấp bách khi các nguồn điện đang và dự kiến xây dựng vào chậm hoặc trong trường hợp nhu cầu phụ tải tăng nhanh hơn dự báo. 

4/ Công nghệ sản xuất điện từ nguồn sinh khối

- Nhà máy điện công nghệ ngừng hơi: Công nghệ ngưng hơi hiện được sử dụng rộng rãi để sản xuất điện từ nhiên liệu sinh khối. Hiệu suất phát điện phụ thuộc vào quy mô của nhà máy điện. Quy mô nhà máy phù hợp khả năng cung cấp của nguyên liệu sinh khối của địa phương (khoảng 10 MW đến 50 MW), hiệu suất phát điện khoảng từ 18% đến 33%.

- Thực hiện đồng đốt nhiên liệu sinh khối với nhiên liệu than. Đồng đốt bao gồm 3 công nghệ chính:

+ Đồng đốt trực tiếp sinh khối với than, đây là công nghệ đơn giản, hiện được sử dụng phổ biến nhất. Sinh khối được nghiền cùng với than, sau đó được đưa vào lò hơi. Trường hợp tỷ lệ sinh khối chiếm 5% - 10% về lượng năng lượng, thì không cần thiết phải điều chỉnh chế độ đốt của nhà máy điện.

+ Đồng đốt gián tiếp: Ít phổ biến hơn, trong đó có một thêm quá trình chuyển đổi sinh khối rắn sang dạng khí nhiên liệu sau đó được đốt cháy với than trong cùng một lò hơi. Công nghệ này cho phép tỷ lệ cao hơn nguồn sinh khối và sử dụng nguồn sinh khối đa dạng hơn.

+ Công nghệ đồng đốt song song: Sinh khối và than được đốt trong các lò hơi riêng biệt, hơi nước của hai lò được trộn lẫn để chạy tuabin hơi. Phương pháp này cho phép tỷ lệ sinh khối cao và thường được sử dụng trong các nhà máy giấy, bột giấy và các cơ sở công nghiệp để tận dụng các phụ phẩm.

Trên thế giới đã có nhiều nhà máy thực hiện đồng đốt nhiên liệu sinh khối với nhiên liệu than hoặc khí đốt. Đồng đốt là một công nghệ đã được chứng minh; mang lại các hiệu ích sau: (i) Hiệu ích tiết kiệm năng lượng: Các dự án đồng phát thay thế một phần của nhiên liệu than không tái tạo bằng nhiên liệu sinh khối tái tạo; (ii) Hiệu ích về kinh tế: Tiết kiệm chi phí sản xuất chung do thay thế nhiên liệu than với nguyên liệu sinh khối có chi phí thấp. Chi phí nhiên liệu sinh khối cung cấp đến nhà máy thấp hơn ít nhất 20% so với cung cấp than; (iii) Hiệu ích về môi trường: Giảm phát thải khí nhà kính.

- Cải tạo các nhà máy nhiệt điện than cũ sang sử dụng sinh khối: Tại nhiều nước, các nhà máy nhiệt điện than sau khi hết tuổi thọ hoạt động, đều có xu hướng cải tạo sang đốt sinh khối. Việc cải tạo có chi phí không lớn, nhưng mang lại hiệu ích lớn về kinh tế và môi trường. Các nhà máy điện Ninh Bình (100 MW), Uông Bí (105 MW), Phả Lại I (440 MW) được xây dựng từ những năm 1970, đã vận hành hơn 40 năm, đề xuất thực hiện cải tạo chuyển sang đốt sinh khối.

- Công nghệ đồng phát điện - nhiệt: Các nhà máy đồng phát có hiệu suất chung trong khoảng 80% đến 90%. Việc sử dụng công nghệ đồng phát phụ thuộc nhiều vào nhu cầu cấp nhiệt của các cơ sở công nghiệp.

5/ Công nghệ thu hồi năng lượng từ chất thải rắn

- Công nghệ phân hủy kỵ khí: Chất thải hữu cơ thông qua tác động của vi khuẩn trong điều kiện không có ôxi sẽ sản xuất hỗn hợp khí bao gồm mêtan và cácbonic. Khí sinh học thu được có thể sử dụng đốt trực tiếp hoặc dùng làm nhiên liệu để phát điện. Phân hủy kỵ khí đối với chất thải đã được thương mại hóa, sử dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới. Chủ đầu tư dự án có các nguồn doanh thu: Bán điện, bán phân bón hữu cơ và tiền thuê xử lý rác thải.

- Công nghệ đốt trực tiếp: Rác thải thu gom sẽ được đốt trực tiếp trong các lò sinh hơi, phát điện.

- Công nghệ sử dụng khí bãi rác: Khí Metan từ bãi rác chôn lập sẽ được tận dụng để phát điện hoặc đốt trực tiếp.

Hội nghị đề xuất ưu tiên sử dụng công nghệ phân hủy kỵ khí với quy mô vừa và nhỏ (cấp xã hoặc liên xã) nhằm sử dụng hiệu quả tổng hợp, góp phần phát triển nền sản xuất không chất thải, ngoài thu hồi năng lượng, phân hữu cơ được cung cấp cho trồng trọt, tạo ra thực phẩm sạch.

6/ Công nghệ lưới điện

- Ứng dụng công nghệ lưới điện thông minh để kết nối, vận hành ổn định các nguồn năng lượng tái tạo nhằm tạo điều kiện khai thác có hiệu quả, góp phần khuyến khích phát triển, tăng tỷ lệ nguồn điện sử dụng năng lượng tái tạo, góp phần bảo vệ môi trường, bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.

- Sử dụng công nghệ lưu trữ năng lượng nhằm tích hợp các nguồn điện phân tán, các nguồn năng lượng mới, tái tạo đấu nối vào hệ thống điện bằng cấp điện áp trung áp và hạ áp; cho phép cân bằng cung - cầu điện năng ngay ở cấp độ người sử dụng điện.

7/ Công nghệ lưu trữ năng lượng (ESS) 

Công nghệ ESS bao gồm các bộ phận chính:

- Hệ thống ắc quy dùng để lưu trữ năng lượng.

- Hệ thống Quản lý Pin (BMS.

Battery Management System): Thực hiện chức năng quản lý quá trình sạc và xả của hệ thống ắc quy.

- Hệ thống điều hòa năng lượng (PCS - Power Conditioning System): thực hiện chức năng chuyển đổi giữa điện xoay chiều (AC) của lưới điện và điện một chiều (DC) của hệ thống ắc quy.

- Hệ thống quản lý năng lượng (PMS - Power Management System): Thực hiện chức năng điều chỉnh dòng tích hoặc xả của hệ thống ắc quy nhằm giảm tối thiểu tổn thất truyền tải, khắc phục tình trạng nghẽn mạch, bảo đảm cân bằng cung cầu tại mức phụ tải cao nhât và nâng cao chất lượng cung cấp điện và làm mịn biểu đồ phụ tải.

TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM