Điện khí hóa cho các đảo trên thế giới - Một số kinh nghiệm Việt Nam có thể tham khảo

Vì sao lại chọn phương án kéo điện lưới ra Côn Đảo, thay vì điện gió ngoài khơi? Ngày 16/1/2024, trong kỳ họp bất thường của Quốc hội, khi thảo luận ở tổ về tờ trình của Chính phủ về phân bổ vốn cho các dự án đầu tư công (trong đó có kế hoạch vốn ngân sách trung ương trên 2.520 tỷ đồng cho EVN để kéo điện lưới quốc gia ra Côn Đảo), đại biểu Nguyễn Mạnh Hùng - Ủy viên Thường trực Ủy ban Kinh tế Quốc hội băn khoăn: Vì sao lại chọn phương án kéo điện lưới ra Côn Đảo, thay vì phát triển điện gió ngoài khơi, điện sinh khối tại đây? Trao đổi thêm về nội dung này, Tạp chí Năng lượng Việt Nam xin dẫn lại 4 phương án của đơn vị tư vấn dưới đây để đại biểu và bạn đọc cùng tham khảo.

Giới thiệu chung:

Chủ đề được Tạp chí điện trực tuyến Hoa Kỳ Utilities One (UO) - nơi chuyên cung cấp các giải pháp cơ sở hạ tầng cho viễn thông, điện lực và công nghệ liên quan... Theo UO: Các đảo, quần đảo thường gặp bất lợi trong việc cung cấp, phân phối điện và điện khí hóa do sự cách biệt về địa lý, phải dựa vào các phương pháp sản xuất điện tốn kém và ít hiệu quả (như máy phát điện diesel). Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ, cũng như nhận thức ngày càng tăng về tác động của biến đổi khí hậu đã mở đường cho một tương lai bền vững, hiệu quả hơn trong phân khúc phân phối điện và điện khí hóa trên các hòn đảo biệt lập.

I. Triển vọng phân phối điện và điện khí hóa trên các đảo:

1. Những thách thức về phân phối điện trên các đảo:

- Cách ly về mặt địa lý: Các hòn đảo thường cách xa lưới điện đất liền, khiến việc kết nối với nguồn điện đáng tin cậy trở nên khó khăn và tốn kém.

- Chi phí năng lượng cao: Do phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu và nguồn tài nguyên hạn chế, chi phí năng lượng trên đảo thường cao hơn trên đất liền.

- Tác động môi trường: Nhiều hòn đảo phụ thuộc nhiều vào máy phát điện diesel, dẫn đến ô nhiễm, phát thải carbon và suy thoái môi trường.

2. Vai trò của năng lượng tái tạo:

- Các nguồn năng lượng tái tạo (điện gió, mặt trời) đã và đang nổi lên như một giải pháp then chốt để vượt qua những thách thức mà các đảo phải đối mặt về cung cấp, phân phối điện và điện khí hóa. Đây là lý do giúp tăng tính bền vững, cũng như đa dạng bởi các hòn đảo thường có nhiều ánh sáng mặt trời và gió mạnh ven biển, khiến chúng trở thành địa điểm lý tưởng để khai thác năng lượng tái tạo.

- Hiệu quả về chi phí: Sau khi cơ sở hạ tầng ban đầu được thiết lập, chi phí vận hành các nguồn năng lượng tái tạo sẽ thấp hơn đáng kể so với các phương pháp truyền thống.

- Giảm sự phụ thuộc: Bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo, các hòn đảo có thể giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu, dẫn đến độc lập về năng lượng, cũng như tiết kiệm chi phí và cuối cùng là lợi ích môi trường. Theo đó, chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo giúp giảm lượng khí thải carbon, giảm thiểu biến đổi khí hậu và bảo tồn vẻ đẹp tự nhiên của hòn đảo.

3. Sự chuyển đổi sang lưới điện thông minh:

Việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo trên các đảo đòi hỏi một hệ thống phân phối điện đủ mạnh và thông minh. Lưới điện thông minh cung cấp giải pháp đảm bảo quản lý năng lượng hiệu quả và đáp ứng nhu cầu của cộng đồng trên đảo. Đây là những gì lưới điện thông minh mang lại:

- Giám sát và kiểm soát nâng cao: Lưới điện thông minh cho phép giám sát mức tiêu thụ điện theo thời gian thực, giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và quản lý nhu cầu dễ dàng hơn.

- Lưới điện siêu nhỏ: Các hòn đảo có thể tạo ra các lưới điện siêu nhỏ tự trị tích hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo khác nhau và hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán, đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định, đáng tin cậy.

- Khả năng phục hồi của lưới: Lưới điện thông minh có khả năng phát hiện và cách ly nhanh chóng các sự cố, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động, cũng như nâng cao độ tin cậy tổng thể của hệ thống phân phối điện.

- Thỏa mãn nhu cầu: Với lưới điện thông minh, người dân có thể tích cực tham gia quản lý mức tiêu thụ năng lượng của mình, giảm nhu cầu cao điểm và giảm thiểu căng thẳng cho lưới điện.

4. Vai trò của việc lưu trữ năng lượng:

Lưu trữ năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và độ tin cậy của việc phân phối điện trên các đảo. Đây là lý do tại sao việc lưu trữ năng lượng là cần thiết:

- Ổn định các nguồn năng lượng tái tạo biến đổi: Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể lưu trữ năng lượng dư thừa được tạo ra từ năng lượng mặt trời, hoặc năng lượng gió, đảm bảo cung cấp điện liên tục ngay cả trong thời kỳ sản lượng điện thấp.

- Quản lý phụ tải: Lưu trữ năng lượng cho phép các hòn đảo quản lý các nhu cầu năng lượng khác nhau một cách hiệu quả hơn, giảm nhu cầu nâng cấp cơ sở hạ tầng điện tốn kém.

- Dự phòng khẩn cấp: Trong trường hợp mất điện, hoặc thiên tai, bộ lưu trữ năng lượng có thể cung cấp nguồn điện dự phòng quan trọng, đảm bảo các dịch vụ thiết yếu và an toàn cho cộng đồng.

II. Vai trò của phân phối điện:

1. Phân phối điện:

Phân phối điện đề cập đến quá trình cung cấp năng lượng điện cho người dùng cuối, hoặc người tiêu dùng. Nó liên quan đến việc truyền tải điện thông qua mạng lưới đường dây điện, trạm biến áp, máy biến áp và đường dây phân phối. Một số điểm chính nêu bật tầm quan trọng của việc phân phối điện:

- Cung cấp điện đáng tin cậy: Hệ thống phân phối điện được thiết kế để đảm bảo cung cấp điện đáng tin cậy nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Nguồn cung cấp điện liên tục này rất quan trọng để các ngành công nghiệp, doanh nghiệp và hộ gia đình hoạt động mà không bị gián đoạn.

- Tăng trưởng kinh tế: Cơ sở hạ tầng phân phối điện phát triển tốt là điều cần thiết cho tăng trưởng kinh tế. Nó thu hút đầu tư, hỗ trợ mở rộng công nghiệp và tạo cơ hội việc làm.

- Giảm tổn thất năng lượng: Mạng lưới phân phối điện hiệu quả giảm thiểu tổn thất năng lượng trong quá trình truyền tải điện. Cơ sở hạ tầng được nâng cấp (chẳng hạn như lưới điện thông minh) giúp quản lý dòng điện tốt hơn và giảm lãng phí, giúp tiết kiệm chi phí.

- Tích hợp năng lượng tái tạo: Phân phối điện đóng vai trò then chốt trong việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo (như điện gió, mặt trời) vào lưới điện. Nó giải quyết tính chất không liên tục của các nguồn này bằng cách quản lý các biến động và đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định.

- Tăng tính an toàn: Hệ thống phân phối điện kết hợp các biện pháp an toàn để bảo vệ người tiêu dùng và ngăn ngừa tai nạn điện. Việc nối đất, cách nhiệt và bảo trì thường xuyên đúng cách giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

2. Điện khí hóa và tầm quan trọng của nó:

Điện khí hóa đề cập đến quá trình cung cấp năng lượng điện cho các lĩnh vực và hoạt động khác nhau. Nó đã cách mạng hóa cách chúng ta sống, làm việc và giao tiếp. Dưới đây là một số lý do chính tại sao điện khí hóa lại quan trọng:

- Cải thiện mức sống: Điện khí hóa đã đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện mức sống cho hàng tỷ người trên toàn thế giới. Nó cung cấp quyền truy cập vào ánh sáng, sưởi ấm, làm mát và công nghệ, nâng cao sự thoải mái và năng suất.

- Giáo dục và y tế: Điện là nền tảng cho các cơ sở giáo dục và chăm sóc sức khỏe. Nó cho phép sử dụng công nghệ hiện đại, cung cấp năng lượng cho thiết bị y tế, ánh sáng và cung cấp môi trường vô trùng.

- Tăng trưởng công nghiệp: Điện khí hóa là chất xúc tác cho tăng trưởng và hiện đại hóa công nghiệp. Các ngành công nghiệp dựa vào điện cho nhiều quy trình, máy móc và tự động hóa khác nhau, dẫn đến tăng năng suất, cũng như thịnh vượng kinh tế.

- Phát triển hạ tầng du lịch: Việc tiếp cận điện ở khu vực biển đảo thúc đẩy sự phát triển bằng cách thúc đẩy tinh thần kinh doanh, cải thiện các hoạt động nông, lâm, ngư, cũng như các dịch vụ khác và xa hơn là bảo vệ toàn vẹn lãnh thổ.

- Lợi ích môi trường: Điện khí hóa, đặc biệt là chuyển đổi sang các nguồn năng lượng bền vững, góp phần giảm lượng khí thải carbon và chống biến đổi khí hậu. Xe điện, sản xuất năng lượng tái tạo và hệ thống tiết kiệm năng lượng là những ví dụ điển hình.

Bằng cách nhận ra tầm quan trọng của việc phân phối điện và điện khí hóa, chúng ta có thể thúc đẩy tiến bộ, trao quyền cho cộng đồng và thúc đẩy một tương lai bền vững.

III. Kinh nghiệm cấp điện cho các hòn đảo xa xôi trên thế giới:

1. Sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo:

Một trong những cách tiếp cận thành công nhất để phân phối điện trên các hòn đảo xa xôi là khai thác các nguồn năng lượng tái tạo. Bằng cách tận dụng tiềm năng năng lượng mặt trời, gió, hoặc thủy triều, các hòn đảo có thể giảm sự phụ thuộc vào máy phát điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch đắt tiền và có hại cho môi trường. Chẳng hạn như tại Hawaii, đảo Maui đã triển khai thành công hệ thống phát điện lai năng lượng mặt trời và gió, đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu năng lượng của hòn đảo. Điều này đã làm giảm đáng kể sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu và mang lại không khí sạch hơn, với chi phí năng lượng thấp hơn cho cư dân trên đảo.

Còn ở Quần đảo Scotland, hay đảo Orkney đã trở thành một ví dụ điển hình về việc sử dụng sức mạnh thủy triều. Với dòng chảy mạnh bao quanh các hòn đảo, các tua bin dưới nước đã được lắp đặt để tạo ra điện. Dự án thành công này không chỉ cung cấp nguồn năng lượng bền vững, mà còn tạo ra cơ hội việc làm mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Bài học rút ra là kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, giảm chi phí năng lượng và tạo cơ hội việc làm bền vững.

2. Triển khai công nghệ lưới điện thông minh:

Đảo Bornholm của Đan Mạch đã triển khai thành công hệ thống lưới điện thông minh, biến nó thành phòng thí nghiệm sống cho các giải pháp năng lượng bền vững. Thông qua việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo, xe điện và hệ thống quản lý năng lượng tiên tiến, hòn đảo này đã đạt được mức độ tự cung cấp năng lượng cao và trở thành nơi thử nghiệm các công nghệ phân phối điện tiên tiến.

Đảo Santorini của Hy Lạp cũng đã áp dụng hệ thống lưới điện thông minh, tích hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo, giải pháp lưu trữ năng lượng và chương trình đáp ứng nhu cầu. Cách tiếp cận này đã tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm lượng khí thải carbon và tăng cường khả năng phục hồi của hòn đảo trước tình trạng mất điện.

Bài học rút ra là công nghệ lưới điện thông minh cho phép quản lý năng lượng tốt hơn, tăng hiệu suất và cải thiện khả năng phục hồi khi mất điện.

3. Áp dụng các giải pháp lưới điện siêu nhỏ:

Đảo Bonaire ở Caribe đã chuyển đổi thành công sang hệ thống lưới điện siêu nhỏ lai, kết hợp sản xuất năng lượng mặt trời và gió với việc lưu trữ năng lượng. Điều này đã giúp hòn đảo giảm sự phụ thuộc vào máy phát điện diesel và đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu năng lượng thông qua các nguồn tái tạo.

Đảo Sumba của Indonesia là một ví dụ đáng chú ý khác - nơi hệ thống lưới điện siêu nhỏ đã được triển khai, cung cấp điện cho các cộng đồng chưa được phục vụ trước đây. Bằng cách sử dụng kết hợp máy phát điện năng lượng mặt trời, gió và diesel, Sumba đã cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống cho người dân và tạo cơ hội tăng trưởng kinh tế.

Bài học rút ra là các giải pháp lưới điện siêu nhỏ cung cấp nguồn điện đáng tin cậy và giá cả phải chăng, ngay cả ở những vùng sâu, vùng xa, giúp cải thiện mức sống, cũng như kích thích phát triển kinh tế.

Hãy nhớ rằng, mỗi hòn đảo đều có những đặc điểm riêng, vì vậy việc điều chỉnh các giải pháp phân phối điện phù hợp với nhu cầu cụ thể là rất quan trọng. Với sự kết hợp phù hợp giữa năng lượng tái tạo, công nghệ lưới điện thông minh, lưới điện siêu nhỏ, những thách thức về năng lượng ở các hòn đảo xa xôi có thể được khắc phục, mở đường cho một tương lai tươi sáng và xanh hơn.

IV. Những thách thức về điện khí hóa các hòn đảo xa xôi phải đối mặt:

1. Nguồn lực và cơ sở hạ tầng hạn chế:

Các hòn đảo xa xôi thường thiếu các nguồn lực và cơ sở hạ tầng cần thiết để thiết lập nguồn cung cấp điện đáng tin cậy. Một số thách thức chính bao gồm:

- Sản xuất không đủ điện: Nguồn nhiên liệu hạn chế sẽ hạn chế lượng điện năng có thể được tạo ra, dẫn đến tình trạng thiếu điện thường xuyên.

- Cơ sở hạ tầng lưới điện lỗi thời: Các hòn đảo xa xôi thường có lưới điện lỗi thời và không đáng tin cậy, gây khó khăn cho việc phân phối điện hiệu quả.

- Thiếu cơ sở lưu trữ: Các hòn đảo có nguồn năng lượng tái tạo không thể đoán trước đang gặp khó khăn trong việc lưu trữ năng lượng dư thừa để sử dụng trong thời kỳ sản xuất thấp.

Giải quyết những thách thức này đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện kết hợp các giải pháp năng lượng tái tạo với hệ thống lưới điện hiệu quả và công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu quả.

2. Sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu:

Hầu hết các hòn đảo xa xôi đều phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu để sản xuất điện. Ngoài việc tốn kém, sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu bên ngoài còn đặt ra nhiều thách thức:

- Biến động về giá nhiên liệu: Giá dầu toàn cầu biến động ảnh hưởng đến chi phí năng lượng, khiến các hòn đảo xa xôi khó duy trì giá điện ổn định.

- Dễ bị tổn thương của chuỗi cung ứng: Sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập khẩu gây ra các lỗ hổng trong chuỗi cung ứng, vì sự gián đoạn (như thiên tai, hoặc các vấn đề địa chính trị) có thể dẫn đến tình trạng thiếu nhiên liệu.

- Tác động môi trường: Việc đốt nhiên liệu hóa thạch góp phần phát thải khí nhà kính và đẩy nhanh biến đổi khí hậu, gây ra rủi ro đáng kể cho các hệ sinh thái đảo vốn đã dễ bị tổn thương.

- Việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo có nguồn gốc địa phương có thể giảm bớt những thách thức này, đồng thời thúc đẩy tính bền vững và độc lập về năng lượng.

3. Đầu tư ban đầu cao:

Khoản đầu tư ban đầu cần thiết để thiết lập cơ sở hạ tầng điện đáng tin cậy trên các hòn đảo xa xôi thường rất lớn. Gánh nặng tài chính này đặt ra một thách thức đáng kể, đặc biệt đối với các vùng kinh tế khó khăn. Các yếu tố chính góp phần làm tăng chi phí ban đầu bao gồm:

- Phát triển cơ sở hạ tầng: Xây dựng, hoặc nâng cấp đường dây truyền tải, trạm biến áp và cơ sở hạ tầng cần thiết khác đòi hỏi vốn đầu tư đáng kể.

- Tích hợp năng lượng tái tạo: Việc triển khai các nguồn năng lượng tái (gió, mặt trời) đòi hỏi chi phí trả trước để lắp đặt các tấm panel mặt trời, tua bin gió và các công nghệ liên quan.

- Kết nối lưới điện: Việc kết nối các hòn đảo xa xôi với lưới điện trên đất liền, hoặc thiết lập các lưới điện siêu nhỏ độc lập có thể tốn những khoản chi phí đáng kể.

Để giải quyết thách thức này, các chính phủ và tổ chức quốc tế nên triển khai các giải pháp tài chính (chẳng hạn như trái phiếu xanh và trợ cấp) để hỗ trợ các dự án điện khí hóa ở những vùng sâu vùng xa này.

4. Hạn chế kiến thức và chuyên môn kỹ thuật:

Các hòn đảo xa xôi thường phải đối mặt với tình trạng thiếu kiến thức và chuyên môn kỹ thuật về các vấn đề liên quan đến năng lượng. Điều này gây trở ngại cho việc lập kế hoạch và thực hiện các chiến lược điện khí hóa bền vững. Những thách thức chính bao gồm:

- Thiếu hụt kỹ năng: Sự hạn chế về số lượng kỹ sư và chuyên gia có trình độ và chuyên môn về năng lượng tái tạo cản trở việc phát triển và quản lý dự án.

- Nhận thức về công nghệ: Cộng đồng trên đảo có thể thiếu nhận thức và hiểu biết về lợi ích, cũng như tính khả thi của các nguồn năng lượng tái tạo.

- Xây dựng năng lực: Các chương trình đào tạo và giáo dục địa phương không đầy đủ về hệ thống năng lượng cản trở sự phát triển của lực lượng lao động có tay nghề cao.

Cần nỗ lực cung cấp đào tạo và giáo dục kỹ thuật cho người dân địa phương, thúc đẩy chia sẻ kiến thức và thiết lập quan hệ đối tác giữa các tổ chức có chuyên môn về năng lượng tái tạo với cộng đồng đảo xa.

V. Các giải pháp bền vững cho điện khí hóa trên đảo:

1. Giải pháp lưu trữ năng lượng:

Công nghệ lưu trữ năng lượng đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo cung cấp điện đáng tin cậy và liên tục cho các đảo. Những giải pháp này cho phép năng lượng dư thừa được tạo ra trong thời gian sản xuất cao được lưu trữ và sử dụng trong thời gian sản xuất thấp, hoặc nhu cầu cao. Ưu điểm của giải pháp lưu trữ năng lượng cho đảo bao gồm:

- Ổn định lưới điện: Hệ thống lưu trữ năng lượng giúp ổn định lưới điện, giảm bớt những biến động do các nguồn năng lượng tái tạo không liên tục gây ra.

- Khả năng phục hồi: Trong trường hợp thiên tai, hoặc gián đoạn, hệ thống lưu trữ năng lượng cung cấp nguồn điện dự phòng, đảm bảo cung cấp điện liên tục.

- Sử dụng năng lượng tối ưu: Bằng cách lưu trữ năng lượng dư thừa trong thời gian nhu cầu thấp, các hòn đảo có thể tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm lãng phí.

Theo báo cáo của BloombergNEF: Thị trường lưu trữ năng lượng toàn cầu dự kiến sẽ tăng lên 12.000 MW vào năm 2024, do giá pin giảm và tăng cường tích hợp năng lượng tái tạo.

2. Lưới điện siêu nhỏ và lưới điện thông minh:

Lưới điện siêu nhỏ là lưới điện cục bộ có thể ngắt kết nối với lưới điện chính và hoạt động độc lập, trong khi lưới điện thông minh sử dụng công nghệ kỹ thuật số để giám sát, cũng như quản lý cung cấp điện theo thời gian thực. Tính năng và ưu điểm của lưới điện siêu nhỏ và lưới điện thông minh cho đảo:

- Tăng độ tin cậy: Lưới điện siêu nhỏ cung cấp khả năng phát và phân phối điện cục bộ, giảm sự phụ thuộc vào đường dây truyền tải dài, giảm thiểu nguy cơ mất điện trên diện rộng.

- Tích hợp năng lượng tái tạo: Lưới điện siêu nhỏ và lưới điện thông minh cho phép tích hợp liền mạch các nguồn năng lượng tái tạo, cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng tổng thể và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

- Quản lý phụ tải: Công nghệ lưới điện thông minh cho phép quản lý tốt hơn nhu cầu điện, tối ưu hóa việc sản xuất năng lượng.

Theo báo cáo của Navigant Research: Công suất lưới điện siêu nhỏ tích lũy toàn cầu dự kiến sẽ đạt 4.393 MW vào năm 2026, do nhu cầu ngày càng tăng về các giải pháp năng lượng bền vững và linh hoạt./.

BBT TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Link tham khảo: https://utilitiesone.com/power-distribution-and-electrification-of-remote-islands