Úc tiến gần hơn tới mục tiêu 100% năng lượng sạch

Mục tiêu vận hành toàn bộ lưới điện quốc gia bằng năng lượng tái tạo đang được thúc đẩy mạnh mẽ trên khắp nước Úc. Nỗ lực của quốc gia cho thấy một nền kinh tế hiện đại và năng động hoàn toàn có thể chuyển đổi nhanh chóng hệ thống điện từ nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu từ than và một phần khí đốt, sang các nguồn năng lượng tái tạo như gió, mặt trời, lưu trữ và thủy điện.

Do quá trình chuyển đổi chủ yếu được thúc đẩy bởi các động lực thị trường thay vì các yêu cầu pháp lý hay quy định, nên Westerman - Giám đốc điều hành Cơ quan Điều hành Thị trường Năng lượng Úc (AEMO) cho biết, chưa thể xác định thời điểm Úc đạt 100% năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, ông dự báo khoảng 90% công suất nhiệt điện than sẽ chấm dứt vào năm 2035 và phần còn lại nhiều khả năng sẽ dừng hoạt động vào cuối thập niên này.

Mở rộng năng lượng tái tạo trên mọi quy mô

Triển vọng phát triển năng lượng tái tạo của Úc được đánh giá tích cực nhờ một số yếu tố then chốt.

Trước hết, Úc sở hữu lợi thế địa lý rõ rệt. Quốc gia này có diện tích rộng tương đương phần lục địa của Mỹ, nhưng có lượng bức xạ mặt trời và gió dồi dào, trong khi dân số chỉ 27 triệu người (ít hơn gần 13 lần so với Mỹ).

Úc cũng có lợi thế về chính sách. Một thị trường điện thống nhất ở cấp quốc gia giúp công nghệ mới được triển khai nhanh hơn so với các quốc gia có hệ thống quản lý phân mảnh (như Mỹ) hoặc các nhà cung cấp điện lực độc quyền truyền thống.

Ngoài ra, quốc gia không áp dụng các biện pháp bảo hộ thương mại đối với năng lượng sạch, nên nguồn thiết bị nhập khẩu giá rẻ từ Trung Quốc rất dồi dào.

Hiện nay, Úc đang dẫn đầu về các dự án năng lượng tái tạo quy mô lớn và hệ thống pin lưu trữ khổng lồ. Cả nước hiện có tới 4 triệu hộ gia đình lắp đặt điện mặt trời áp mái. Mới đây, lượng điện từ các mái nhà này đã đáp ứng khoảng 55% nhu cầu trên thị trường điện quốc gia.

Tìm kiếm những “bộ giảm chấn” mới cho lưới điện

Một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất để đạt 100% năng lượng tái tạo là phát triển các “máy quay” (rotating machines) hoạt động trong lưới điện nhưng không nhất thiết phải tạo ra điện, nhằm bổ sung quán tính và ổn định hệ thống khi các nhà máy điện hóa thạch ngừng vận hành.

Khi loại bỏ điện than và khí để chuyển sang năng lượng tái tạo, lưới điện mất đi các khối máy phát quay vốn tạo ra quán tính và giúp ổn định hệ thống. Những máy phát truyền thống này giống như “bộ giảm chấn”, giúp lưới hấp thụ dao động và giữ cho điện áp, tần số luôn ổn định. Pin dù hữu ích nhưng không thể thay thế hoàn toàn các chức năng kỹ thuật này, đặc biệt là dòng sự cố để bảo vệ lưới.

Một giải pháp là xây dựng synchronous condenser - thiết bị có một khối kim loại quay, cung cấp quán tính và các dịch vụ hệ thống mà không cần đốt nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, chi phí lắp đặt loại thiết bị chuyên dụng này rất cao, trong khi thị trường hiện tại không có cơ chế chi trả cho những dịch vụ ổn định quan trọng này.

Westerman đề xuất một cách làm đơn giản: Bổ sung một bộ ly hợp vào các nhà máy khí hiện tại. Thiết bị này được đặt trên trục nối giữa tuabin đốt khí và máy phát điện. Khi ly hợp được kích hoạt, trục máy phát được tách ra, cho phép rotor tiếp tục quay chỉ với một lượng điện rất nhỏ. Giải pháp này rẻ, dễ lắp đặt và vẫn có thể huy động nhà máy trong những ngày thiếu gió và mặt trời.

Ngoài các giải pháp trên, một số công nghệ lưu trữ dài hạn như dự án khí nén của công ty Hydrostor (Canada) tại thành phố Broken Hill, bang New South Wales cũng có thể đóng vai trò tạo quán tính. Hệ thống này nén khí trong khoang ngầm và giải phóng để quay tuabin khi cần, cung cấp 200 MW trong tối đa 8 giờ.

Hydrostor cũng tích hợp ly hợp vào hệ thống để tăng quán tính đáp ứng yêu cầu của bang New South Wales. Sau quá trình đánh giá của đơn vị vận hành lưới, giải pháp này được xem là tối ưu nhất cho vùng Broken Hill - nơi cần đảm bảo điện ổn định ngay cả khi tách khỏi lưới quốc gia./.

Thanh Trúc