Những công nghệ nào có thể hỗ trợ thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng?

Triển vọng chuyển đổi năng lượng trên thế giới Có nhiều dấu hiệu cho thấy ngành công nghiệp năng lượng đang trên đà thay đổi sâu sắc. Trên phạm vi toàn cầu, nhiều chính sách được xây dựng nhằm ủng hộ công nghệ năng lượng tái tạo. Năm 2018, công suất nguồn năng lượng tái tạo mới được bổ sung cao hơn gấp đôi so với công suất điện mới bổ sung từ nguồn nhiên liệu hóa thạch. Trong thị trường vốn, việc phân bổ lại các quỹ theo hướng ưu tiên công nghệ sạch hơn đang được tiến hành. Nhưng những thay đổi lớn hơn sẽ xuất phát từ sự tiến bộ về hiệu quả năng lượng được thúc đẩy bởi các chương trình điện khí hóa, đặc biệt trong giao thông vận tải, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, cũng như hình thành mối liên kết với công nghệ số hóa trong hệ thống năng lượng sẽ làm cho cường độ năng lượng giảm nhanh hơn trong thời gian dài.

Một số giải pháp lựa chọn để cân bằng lưới điện năng lượng tái tạo Tương lai, tua bin hiện tại có thể được cân nhắc thay thế để hỗ trợ lưới điện năng lượng mới. Bài viết dưới đây nêu lên một số lý do gây bất ổn lưới điện và đề cập những giải pháp lựa chọn để cân bằng lưới điện tái tạo đã được ứng dụng thành công.

1. Tòa nhà thông minh (Smart buildings):

Trên toàn cầu, các tòa nhà tiêu thụ khoảng 40% tổng năng lượng. Kỹ thuật số hóa và kết nối lẫn nhau có thể làm giảm dấu ấn sinh thái của tòa nhà. Các tòa nhà đóng một vai trò quan trọng trong việc các tổ chức và doanh nghiệp có thể chứng minh đủ năng lực cạnh tranh để hoàn thành sứ mệnh của mình.

Chúng tác động đến sức mạnh tài chính, uy tín và khả năng cung cấp dịch vụ, cũng như sức khỏe và năng suất của nhân viên các đơn vị cung cấp dịch vụ. Do đó, điều quan trọng là các tòa nhà phải hoạt động tốt nhất.

Có thể nói, nguồn năng lượng và tính bền vững là những động lực chính thúc đẩy hoạt động của tòa nhà. Để tạo được những động lực này người ta tham khảo ý kiến chuyên gia, sử dụng các công nghệ và dịch vụ có chi phí vận hành thấp và ít rủi ro, giảm tác động tới môi trường. Người ta tận dụng các dữ liệu tòa nhà để tối ưu hóa việc tiêu thụ, thu mua và cung cấp năng lượng, cũng như chất lượng điện năng để các tổ chức có thể hoàn thành sứ mệnh của mình tốt hơn.

Một tòa nhà thông minh cần được trang bị:

(i) Một mạng lưới truyền thông.

(ii) Liên kết các cảm biến.

(iii) Các thiết bị gia dụng, và

(iii) Các thiết bị điện và điện tử khác, có thể được giám sát từ xa, truy cập hoặc được kiểm soát và cung cấp các dịch vụ đáp ứng đáp ứng nhu cầu của cư dân trong tòa nhà.

2. Lưới điện thông minh (Smart grids):

Mặc dù lưới điện được coi là một kỳ quan kỹ thuật, nhưng chúng ta đang kéo dài tính chất chắp vá, ảnh hưởng xấu đến khả năng của nó. Để tiến về phía trước, chúng ta cần một loại lưới điện mới, một loại lưới điện được xây dựng từ dưới lên để xử lý nền tảng của thiết bị kỹ thuật số, máy tính điện tử và công nghệ phụ thuộc vào nó - là một loại lưới điện có thể tự động hóa và quản lý sự phức tạp, cũng như nhu cầu ngày càng tăng trong thế kỷ 21.

Các lợi ích liên quan đến lưới thông minh bao gồm: Truyền tải điện hiệu quả hơn, khôi phục nhanh hơn sau khi mất điện, giảm chi phí vận hành và quản lý cho các công ty và cuối cùng là giảm chi phí điện năng cho người tiêu dùng; nhu cầu cao điểm giảm cũng sẽ giúp giảm giá điện; tăng cường tích hợp các hệ thống năng lượng tái tạo quy mô lớn; tích hợp tốt hơn các hệ thống phát điện do khách hàng là chủ sở hữu, bao gồm cả hệ thống năng lượng tái tạo; cải thiện an ninh năng lượng; và mở đường cho môi trường năng lượng bền vững bằng cách áp dụng Internet năng lượng và các công nghệ dựa trên dữ liệu.

Lưới điện thông minh sử dụng các công nghệ kỹ thuật số và các giải pháp công nghệ thông tin để phản hồi và thích ứng một cách thông minh với những thay đổi của lưới điện. Truyền tải trí thông minh về năng lượng là chìa khóa để tận dụng dữ liệu trong lưới điện cho phép vận hành lưới điện trở nên đáng tin cậy, tiết kiệm chi phí, linh hoạt và an toàn.

Cuộc sống của chúng ta và cách chúng ta kinh doanh phụ thuộc vào việc cung cấp năng lượng bền vững. Tuy nhiên, quá trình khử cacbon, phân cấp và số hóa dẫn đến sự chuyển đổi cơ bản của cảnh quan năng lượng. Việc tăng cường tích hợp điện từ các nguồn tái tạo, thường là phân cấp với các dòng năng lượng đa hướng, đặt ra những thách thức đối với lưới điện. Bất chấp những thay đổi này, các thành viên tham gia hệ thống năng lượng vẫn cần duy trì sự ổn định của lưới điện, đảm bảo chất lượng điện năng, cho phép khớp nối khu vực, xử lý các tài sản già cỗi và giảm chi phí.

Đưa trí tuệ năng lượng vào lưới điện không chỉ giúp vượt qua những thách thức nêu trên mà còn tạo ra các cơ hội mới để tăng tài sản và mức độ an ninh mạng, cân bằng hiệu quả giữa sản xuất và tiêu thụ, đồng thời tạo ra các dòng doanh thu mới. Từ đó bắt đầu quá trình chuyển đổi sang lưới điện phi tập trung, phân tán và khử cacbon.

3. Phương tiện vận tải điện (ElectroMobility- eMobility):

Electromobility đang dẫn đầu trong việc tạo ra một chiến lược hợp nhất về khí hậu, năng lượng và vận chuyển cho xã hội đang thay đổi của chúng ta.

Vận chuyển hàng hóa và con người là trọng tâm của xã hội công nghiệp. Tuy nhiên, giao thông vận tải chủ yếu dựa vào dầu mỏ - một loại nhiên liệu hóa thạch khan hiếm góp phần gây ra biến đổi khí hậu và ô nhiễm không khí cục bộ. Thuật ngữ ‘điện cơ động’ đề cập đến một hệ thống giao thông thay thế dựa trên các phương tiện được vận hành bằng điện. Tính năng vận tải điện ngày càng được coi là thuận lợi ở chỗ nó có thể tránh được các vấn đề liên quan đến cả dầu và nhiên liệu sinh học trong khi vẫn đáp ứng nhu cầu và mong muốn vận chuyển của chúng ta. Tuy nhiên, tính điện động của các phương tiện vận chuyển không chỉ hoàn toàn mang tính ưu việt mà hàng loạt vấn đề được đặt ra trước mắt.

Xe điện có tiết kiệm năng lượng và an toàn không? Bao nhiêu khí nhà kính được thải ra trong quá trình sản xuất điện và các bộ phận của các phương tiện tiên tiến? Liệu sản xuất pin có dẫn đến các vấn đề tài nguyên mới không? Khả năng điện động sẽ thúc đẩy hay cản trở sự phổ biến của năng lượng tái tạo? Các kiểu lái xe sẽ định hình hay được định hình bởi các loại phương tiện mới? Kiến thức kỹ thuật về điện cơ được đề xuất như thế nào và do ai đề xuất? Ngành công nghiệp ô tô có đối mặt với các thách thức? Có cần các mô hình kinh doanh mới và hỗ trợ chính sách của chính phủ (hoặc cả hai) để kích thích nhu cầu thị trường đối với xe điện?

Không có câu trả lời đơn giản cho những câu hỏi này. Tuy nhiên, nghiên cứu khả năng chuyển động điện từ các quan điểm hệ thống khác nhau có thể giúp giải quyết những vấn đề phức tạp này.

4. Hệ thống năng lượng phân tán (Distributed Energy Resources - DER):

Các giải pháp lưu trữ và phát điện cục bộ, phi tập trung cung cấp cho người sử dụng cuối cùng khả năng phục hồi cục bộ và độc lập với lưới điện.

Các khu công nghiệp, thương mại, các tòa nhà lớn, các đô thị và cộng đồng đang phải đối mặt với ba thách thức chính: Chi phí, an toàn nguồn cung cấp và giảm phát thải CO₂.

Với sự trợ giúp của các giải pháp năng lượng phân tán tại địa phương, có thể biến những thách thức này thành các biến số có thể tính toán được trong dài hạn tại tất cả các doanh nghiệp và lĩnh vực công.

Các giải pháp sử dụng kết hợp tối ưu hóa các nguồn năng lượng phân tán (DER) như năng lượng tái tạo, hệ thống sưởi ấm (tại các nước xứ lạnh) và trạm phát điện kết hợp hệ thống lưu trữ, được hỗ trợ bởi quy trình quản lý năng lượng phức tạp. Các khách hàng hoàn toàn được lựa chọn dịch vụ năng lượng cho nhu cầu của mình./.

TS. NGUYỄN MẠNH HIẾN - TẠP CHÍ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

Tổng hợp từ một số bài trên Internet liên quan tới chủ đề “Technologies to help drive the energy transition”.