Nick Miller là kỹ sư hệ thống năng lượng với đam mê tích hợp năng lượng tái tạo vào mạng lưới điện. Là Điều hành viên lâu năm của GE Energy Consulting, Miller chia sẻ ý tưởng của GE và của chính mình về “thời hoàng kim của năng lượng tái tạo” và tương lai của năng lượng sạch.

Cách mạng không thể tránh khỏi sai sót

Tôi đã dành 15 năm qua chỉ đạo các dự án nghiên cứu và chiến đấu tranh với điều không thể tránh khỏi là thế giới của các hệ thống năng lượng đang thay đổi với tốc độ chóng mặt. Chúng ta không có tất cả các mảnh ghép đúng.

Tuy vậy, mỗi khi có một sai lầm nào đó, người ta sẽ ngay lập tức chùn bước và cho rằng “hiển nhiên là họ không nên làm việc này”. Không, đó không phải là câu trả lời. Câu trả lời là liệu chúng ta học được gì từ những sai lầm đó?

Linh hoạt, linh hoạt và linh hoạt 

Sự mơ hồ về nhu cầu (nhu cầu người tiêu dùng thay đổi theo từng khung giờ) và thiếu chắc chắn trong cung cấp (chưa thể tính toán chính xác hướng gió và khi mặt trời xuất hiện) buộc hệ thống năng lượng phải linh hoạt hơn. Thuật ngữ này trong công nghiệp năng lượng được gọi là “flexibility”.

Hãy xem một trong những nguồn cung điện năng vào mạng lưới – các tua-bin gas.

Các tua-bin thế hệ mới giờ đây phải có khả năng khởi động trong 10 phút (không phải 60 phút) và chúng phải tạo điện nhanh hơn. Sau đó, chúng lại phải có khả năng chạy ở mức năng suất rất thấp để sẵn sàng tiếp tục khởi động lại và sản xuất điện ở một thời điểm định trước. Tương tự, chúng cũng phải sẵn sàng ngừng hoạt động khi gió nổi hoặc mặt trời ló ra khỏi đám mây. Ở khâu này, GE đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ – các tua-bin mới thật tuyệt vời!

Sự linh hoạt của các tổ chức, chính trị và kinh doanh sẽ là mảnh ghép khác trong câu đố chữ về ngành năng lượng.

Người ta không thích sống ở nơi nhiều gió

Ở những nơi giàu tài nguyên gió, cơ sở hạ tầng truyền tải không tốt và việc kết nối vào lưới điện không dễ dàng. Texas đã nhận ra vấn đề này. Họ tập hợp ý kiến cộng đồng, chẻ cả đống số liệu ra phân tích rồi kết luận: “OK, đây là các địa điểm giàu tài nguyên gió và chúng tôi chuẩn bị kỹ để đảm bảo rằng các địa điểm này sẽ phát triển”.

Sau đó họ kêu gọi gây quỹ công chúng, điều hướng và cấp phép, xây dựng đường dây kết nối tới các địa điểm đã chọn – những cánh đồng mơ ước. Các nhà máy phong điện mọc lên, thuê bao kết nối vào đường dây chuyền tải và hoàn trả hết khoản đầu tư người trả thuế đã bỏ ra trước đó. Các đường dây đã được thuê bao hết. Phương án phát triển đã cực kỳ thành công. Đây là một trong những nguyên nhân Texas đạt mức 15 gigawatt năng lượng tái tạo.

Tiết kiệm nhất là tái sử dụng và sử dụng tốt hơn những gì mình đang có

Tôi vẫn thường dùng câu chuyện sau làm ví dụ điển hình cho thực tế phát triển công nghiệp. Chính quyền bang Hawaii cho biết họ sẽ không bao giờ cho phép xây dựng thêm nhà máy điện chạy bằng năng lượng hóa thạch. Tất cả nhà máy điện mới sẽ phải là nhà máy năng lượng tái tạo. HECO [Hawaiian Electric Company – Công ty Điện lực Hawaii] lúc đó có một loạt nhà máy điện chạy bằng năng lượng hóa thạch. Chúng tôi đã hợp tác với họ và họ ngay lập tức nhận ra rằng khi có thêm nhiều điện gió và điện mặt trời, trắc đồ hoạt động của các nhà máy điện dùng năng lượng hóa thạch sẽ thay đổi đáng kể.

Đổi dòng điện rất khó thực hiện trên các thiết bị nhưng bạn cần có đủ nguồn cung để tăng dòng điện khi mặt trời lặn và gió ngừng thổi – đổi dòng điện tăng và giảm. Họ xem xét các nhà máy chạy năng lượng hóa thạch và đặt ra câu hỏi: “Điều gì hạn chế việc đổi dòng tăng hoặc giảm, và thời gian khởi động?”

Sau khi xác định vấn đề, họ đã tới gặp chính quyền và nói: “Xem này, nếu các anh muốn chúng tôi chuyển sang sử dụng năng lượng gió và mặt trời, giảm lượng phát thải các-bon của bang, chúng tôi cần các nhà máy hoạt động linh hoạt hơn”. Chính quyền bang bàn bạc và kết luận: “Các ông đã đúng. Làm đi. Đầu tư vào đó và cải thiện hiện trạng đi”.

HECO đã tăng công suất dòng ở Oahu 5 lần. Gấp năm lần số megawatt họ sản xuất mỗi phút trước. Đó là một câu chuyện thú vị. Có những điều bạn có thể làm, nhưng nó không tự đến. Nó cần những “cú huých” thể chế. Họ không thể đơn giản nói rằng họ cần tăng khả năng đổi dòng và tăng công suất 5 lần nên họ sẽ đầu tư 200 triệu USD để phát triển pin. Điều này chỉ xảy ra khi những người kiểm soát tài chính được hiểu rõ những nhu cầu công nghệ.

Phải biết hỏi: “Lợi nhuận ở đâu?”

Tôi cho rằng cơ hội của lưu trữ điện năng là khả quan nhưng cần thận trọng. Lưới điện cần sự linh hoạt. Khi lưu trữ điện năng là cách tiết kiệm nhất để có tính linh hoạt thì đó chính là công nghệ phù hợp.

Lưu trữ điện năng sẽ hợp lý hơn khi phong điện và điện mặt trời gia tăng nguồn cung trong tổng cung điện. Điều này sẽ hợp lý hơn khi bạn mệt mỏi với các nguồn nhiệt điện sẵn có. Khi đã chạy hết công suất của những nhà máy điện đã xây dựng, lưu trữ điện năng từ các nguồn tái tạo sẽ càng có ý nghĩa hơn. Ngoài ra, chi phí lưu trữ điện trên đầu đơn vị cũng đang giảm xuống.

Tuy nhiên, có một sự thật cơ bản làm nguội bớt lòng nhiệt tình của chúng ta: Lưu trữ điện không sản sinh ra chút điện năng nào và chính điện năng mới là thứ khiến nền kinh thế này vận động. Lưu trữ điện năng là điều tốt, nó giúp bạn cân bằng được đáy và đỉnh của cầu điện năng nhưng lưu trữ điện lại tốn tiền thuê.

Có công cụ theo dõi, nhìn lại và đánh giá kết quả

Texas điều hành mạng lưới vô cùng chặt chẽ và họ đòi hỏi hiệu suất cao mà không có ngoại lệ, kể cả với các nhà máy phong điện.

Ví dụ, Hội đồng Bảo đảm Điện năng Texas (ERCOT) đã ban hành một yêu cầu có hiệu lực hồi tố là tất cả các nhà máy phong điện ở bang này phải bổ sung khả năng đáp ứng dòng cơ sở. Khả năng này sẽ cho phép họ thay đổi đầu ra tại chỗ và tự động ngay khi dòng điện xuất hiện chênh lệch về tải điện.

Đây không phải là tiêu chuẩn hoạt động nhưng ERCOT nói: “Chúng tôi cần khả năng này. Sẽ xuất hiện những trường hợp chúng tôi cần tới khả năng này của các nhà máy phong điện.”

Chúng tôi đã triển khai yêu cầu này. Ban đầu, một số thành viên thị trường không hài lòng với sự thay đổi này. Mặc dù vậy, đó chỉ là một khoản chi nhỏ và cuối cùng, mọi thứ đã hoạt động rất hiệu quả.

* Tất cả những quan điểm trên thuộc về tác giả.

Bài phỏng vấn đầy đủ do Natalie Filaoff thực hiện có trên trang GE Reports Australia, New Zealand & Papa New Guinea.

Nguồn: GEReports.com