Phát triển năng lượng tái tạo bằng lưới điện thông minh

Mô hình lưới điện thông minh

Mạng lưới điện ngày nay được xây dựng vào thời kỳ việc cung cấp điện do một số nhà máy điện lớn phụ trách, có thể được điều chỉnh theo mức độ tiêu thụ điện quốc gia. Nhưng với NLTT, câu chuyện lại đi theo hướng khác.

Thực tế, cần phải bảo đảm sự cân bằng giữa tiêu thụ điện và sản xuất điện tại mọi thời điểm trong mạng lưới điện. Dĩ nhiên, chúng ta có thể sử dụng hệ thống lưu trữ theo nhiều dạng, nhưng khá tốn kém, tác động không nhỏ đến môi trường và con người.

Vì vậy, cần khai thác tính linh hoạt, khả năng thay đổi thói quen sử dụng điện của người dân theo thời gian, chẳng hạn như lập trình cho máy nước nóng chạy tự động trong giờ thấp điểm, lập trình máy giặt hoặc máy rửa bát trong những thời điểm NLTT ở mức cao...

Nói cách khác, đó là “quản lý phía cầu”, khác biệt với cách quản lý điện truyền thống - “quản lý phía cung” - đòi hỏi phải có mạng lưới điện thông minh, nơi thông tin đi qua nhiều như các dòng năng lượng, nhận biết sản lượng NLTT ở các khoảng thời gian khác nhau, giúp cải thiện dự báo sản lượng trong những giờ tới và điều chỉnh quản lý hệ thống điện nếu cần.

Việc trao đổi thông tin cũng cho phép người tiêu dùng nhận được các tín hiệu khác nhau, ví dụ mức giá điện phân biệt theo thời gian trong ngày, giờ cao điểm hay giờ thấp điểm... Giá điện linh hoạt đang được khuyến khích ở các quốc gia châu Âu.

Dĩ nhiên, cách tính giá điện linh hoạt không phù hợp với tất cả người tiêu dùng điện, vì cuộc sống của người tiêu dùng không giống nhậu với những nhu cầu khác nhau. Ngoài ra, giá điện linh hoạt còn yêu cầu người sử dụng phải theo dõi các tín hiệu khác nhau được gửi bởi nhà cung cấp (giá điện theo giờ cho ngày hôm sau, giá điện vào thời gian cao điểm mùa đông...) để điều chỉnh mức tiêu thụ điện.

Phòng điều hành lưới điện thông minh ở Anh

Việc quản lý nhu cầu tiêu thụ điện cũng nhằm mục tiêu giảm tiêu thụ lượng điện trong giờ cao điểm, có thể giúp giảm lượng khí thải CO2 và hạn chế đầu tư vào các nhà máy điện dự phòng vốn chỉ được sử dụng trong một khoảng thời gian ngắn trong năm.

Sự tham gia của người tiêu dùng điện chính là điều cốt lõi của “quản lý phía cầu”, thông qua định giá “động” với giá năng lượng cao hơn vào thời gian cao điểm, nhưng cũng có thể thông qua các cách khác. Ví dụ, thông tin đơn giản được gửi đến người tiêu dùng về trạng thái của hệ thống điện, người tiêu dùng có thể phản hồi tự nguyện bằng một cách đơn giản, chẳng hạn như hạ nhiệt độ sưởi trong giờ cao điểm vào mùa đông. Nhà điều hành mạng lưới điện của Pháp RTE đã từng làm theo cách này vào mùa đông năm 2021 khi yêu cầu người dân Pháp giảm mức tiêu thụ điện. Thông tin đã được đăng trên báo chí và thông qua hệ thống EcoWatt được RTE triển khai thành công trong nhiều năm ở vùng Brittany và PACA, đã được nhân rộng từ năm 2021 trên toàn bộ nước Pháp.

Đáng chú ý, trong tương lai, người sử dụng mạng lưới điện cũng có thể xem xét sự tham gia của mình vào các khía cạnh của quản lý mạng lưới điện, cụ thể là việc cân bằng hệ thống điện theo thời gian thực trên quy mô chỉ vài phút.

Việc quản lý đó được thực hiện nhờ các nguồn dự trữ giúp bảo đảm sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ điện trong mạng lưới tại mọi thời điểm. Khi thiếu hụt điện, các nhà máy nằm trong hệ thống dự trữ năng lượng sẽ tăng sản lượng điện và giảm khi thừa điện, giúp ít nhiều bù đắp ngay lập tức cho bất kỳ sự cố nào của nhà máy điện và sai sót trong dự báo sản lượng của các nhà máy điện tái tạo, ví dụ nếu sản lượng điện gió nhiều hơn hoặc ít hơn dự kiến. Tuy nhiên, một phần các nhà máy tham gia vào hệ thống dự trữ hiện nay dựa vào khí đốt, phát thải nhiều khí nhà kính. Với mục đích giảm lượng khí thải CO2, nhiều nhà điều hành hệ thống điện gần đây đã tham gia vào việc dự trữ nhằm bảo đảm lượng năng lượng dự trữ theo cách thân thiện hơn với môi trường.

Người sử dụng điện cũng có thể tham gia vào việc cân bằng hệ thống điện theo thời gian thực, đặc biệt là thông qua tập hợp những người tiêu dùng cá nhân để tạo thành sức mạnh hợp lý. Việc này sẽ được thực hiện thử bởi các nhà tổ chức, với sự đồng thuận của từng người tiêu dùng tự nguyện, để đổi lấy phần thưởng tài chính.

Pin của xe điện sẽ tạo thành phương tiện lưu trữ có kích thước tổng hợp đáng kể, luôn có sẵn (xe thường đứng yên hơn là di động). Những phương tiện đó sẽ có thể thay đổi công suất sạc hoặc xả để giúp giảm sự mất cân bằng trên mạng lưới điện. Các thử nghiệm đang được tiến hành với sự tham gia của RTE (Real-Time Enterprise - doanh nghiệp thời gian thực, Công ty Jedlix và Hãng xe Renault). Việc cung cấp dịch vụ cho mạng lưới này có thể hấp dẫn đối với các công ty có đội xe lớn, vì nó sẽ tạo ra một nguồn thu nhập mới cho họ. Tuy nhiên, khoản thu nhập này phải bù đắp cho khả năng pin bị lão hóa nhanh. Việc tăng số chu kỳ sạc và phóng điện thực sự có thể làm giảm tuổi thọ của pin. Ngoài ra, giá pin vẫn ở mức cao, ngay cả khi nó đã giảm một cách đáng kể trong những năm gần đây.

“Quản lý phía cầu” khác biệt với cách quản lý điện truyền thống - “quản lý phía cung” - đòi hỏi phải có mạng lưới điện thông minh, nhận biết sản lượng NLTT ở các khoảng thời gian khác nhau, giúp cải thiện dự báo sản lượng trong những giờ tới và điều chỉnh quản lý hệ thống điện nếu cần.

S.Phương