Lãng phí năng lượng tái tạo

Nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) đang trở thành nguồn điện chi phí cạnh tranh trên toàn cầu. Việc thiết lập mục tiêu NLTT tham vọng và triển khai các dự án năng lượng gió và mặt trời quy mô lớn là cần thiết để đạt net zero. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào các nhà máy điện truyền thống không linh hoạt, như các nhà máy điện than và tuabin khí chu trình hỗn hợp (CCGT), để cung cấp tải nền cho lưới điện đã kéo theo nhiều khó khăn.

Đơn cử, tại Việt Nam, ưu tiên huy động NLTT (công suất lắp đặt 21,6 GW, chiếm 27% tổng công suất đặt hệ thống) đã và đang tác động đến nhiều nhà máy điện CCGT. Một số nhà máy không linh hoạt này đã phải khởi động/dừng tắt liên tục lên đến 230 lần chỉ trong 4 tháng, khiến mức tiêu thụ nhiên liệu, chi phí bảo trì và tần suất gặp sự cố đều tăng.

Trong thời gian dài, Việt Nam đã phụ thuộc vào các nhà máy điện truyền thống không linh hoạt, ví dụ như nhà máy điện than và CCGT, để cung cấp năng lượng cơ bản cho lưới điện. Tuy nhiên, khi lượng sản lượng NLTT dự kiến tăng lên hơn 30% sản lượng điện từ NLTT vào năm 2030, theo Quy hoạch điện VIII, phần lớn các nhà máy điện không linh hoạt sẽ trở nên lỗi thời và tốn kém cho hệ thống.

Để giải quyết vấn đề này, cần phải kết hợp NLTT với nguồn năng lượng linh hoạt như động cơ đốt trong kiểu pit-tông (RICE) và hệ thống pin tích trữ năng lượng (ESS). Các giải pháp này có khả năng tăng giảm công suất nhanh chóng và cung cấp các dịch vụ phụ trợ cho hệ thống điện, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy của lưới điện. Tính linh hoạt là yếu tố không thể thiếu trong hệ thống điện với tỷ lệ NLTT cao.

Xây dựng hệ thống điện với chi phí phải chăng

Thông qua phần mềm mô phỏng hệ thống điện, Wärtsilä đã nghiên cứu hơn 190 hệ thống điện trên toàn cầu. Kết quả cho thấy, việc tối ưu hóa để đạt mục tiêu net zero đòi hỏi kết hợp nguồn NLTT với các nguồn linh hoạt như động cơ đốt trong RICE và hệ thống pin tích trữ năng lượng ESS. Những giải pháp này đem lại khả năng điều độ cao và khả năng tăng giảm phát nhanh chóng trong mọi điều kiện.

Một nghiên cứu mô phỏng gần đây của Wärtsilä dành cho Việt Nam cho thấy rằng thông qua việc đầu tư vào NLTT, kết hợp với các nhà máy điện linh hoạt RICE và hệ thống pin ESS, Việt Nam sẽ có thể đạt mức phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050, cắt giảm 20% chi phí sản xuất điện (LCOE) và tránh được gần 28 tỷ USD thuế cac-bon được dự báo mỗi năm.

Xây dựng hệ thống điện sẵn sàng cho tương lai

Để cân bằng nguồn NLTT, việc kết hợp pin tích trữ năng lượng và nhà máy điện linh hoạt RICE là quan trọng. Chúng hoạt động cùng nhau để giải quyết biến đổi theo từng giây, phút, ngày hay theo mùa, và đảm bảo nguồn điện ổn định khi công suất NLTT biến động.

Ngoài ra, công nghệ động cơ đốt trong RICE có thể được chuyển đổi để sử dụng khí hydro và các nhiên liệu bền vững khác trong tương lai, bao gồm nhiên liệu được sản xuất từ năng lượng dư thừa từ gió và mặt trời. Điều này giúp tạo ra hệ thống NLTT hoàn toàn khép kín, tránh lãng phí tài nguyên.

So với các giải pháp thay thế như tuabin khí, công nghệ động cơ đốt trong RICE được coi là lựa chọn tối ưu để hỗ trợ các hệ thống điện ngày càng sử dụng nhiều nguồn NLTT hơn. Điều này bởi vì nhà máy RICE có khả năng bật/tắt và điều chỉnh công suất phát nhanh chóng mà không giới hạn mỗi ngày, duy trì hiệu suất và công suất cao ở các mức tải khác nhau trong mọi điều kiện môi trường. Điều đó có nghĩa là chúng có thể thích ứng tốt hơn với sự thay đổi của NLTT và đáp ứng nhu cầu của lưới điện.

Ba nguyên tắc xây dựng hệ thống điện linh hoạt của tương lai

Dựa trên kinh nghiệm hoạt động toàn cầu, Wärtsilä đề xuất ba nguyên tắc quan trọng để các nhà hoạch định chính sách có thể áp dụng khi thiết kế hệ thống điện tương lai cho Việt Nam.

Thứ nhất, việc xây dựng các nguồn năng lượng gió và mặt trời cần phải kết hợp với nhà máy điện linh hoạt RICE và pin tích trữ năng lượng ESS để đảm bảo hệ thống hoạt động tối ưu với chi phí thấp nhất.

Thứ hai, cần xây dựng cơ chế giá điện cho nguồn linh hoạt và phát triển thị trường dịch vụ phụ trợ để đảm bảo khả năng thu hồi vốn cho các nhà đầu tư, ngay cả khi các nhà máy có số giờ vận hành thấp để cân bằng hệ thống. Cần xác định cơ chế thị trường phù hợp cho các dịch vụ phụ trợđể khuyến khích các nhà phát điện cung cấp dịch vụ phụ trợ và đầu tư vào nhà máy điện linh hoạt RICE.

Thứ ba, cần giảm thời gian chu kỳ thực hiện khớp lệnh trong thị trường điện xuống còn 15 phút hoặc thậm chí 5 phút để nhanh chóng phản ứng với sự mất cân bằng. Tối ưu hóa thị trường điện năng và các dịch vụ phụ trợ để giảm tổng chi phí hệ thống xuống mức thấp nhất.

Mỗi giây đều đáng giá

Năm 1896, nhà khoa học Svante Arrhenius lần đầu tiên dự đoán tác động của khí CO2 lên biến đổi khí hậu bằng hiệu ứng nhà kính. Hơn 120 năm sau, chúng ta vẫn chưa thể ngăn nồng độ CO2 tăng lên. Cánh cửa cơ hội đưa chúng ta đến mục tiêu giảm lượng khí thải và gìn giữ hành tinh xanh đang dần khép lại. Lúc này, chúng ta đã có sẵn công nghệ, chuyên môn và tài chính để kiến tạo một tương lai xanh và không còn nhiều thời gian nữa vì “mỗi giây đều đáng giá”.