Hiểu đúng cung-cầu năng lượng

Trong cái nóng nực của mùa hè, thật khó để tưởng tượng một ngày không có quạt hay điều hòa.  Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh sử dụng bao nhiêu năng lượng trong một ngày cho việc làm mát chưa? Hơn nữa, tất cả năng lượng này đến từ đâu, và điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta đạt đến giới hạn của chúng?

Tôi tên là Lê Mạnh Linh, sinh viên năm cuối Đại học Yale chuyên ngành Kỹ thuật Hóa học và Các vấn đề Toàn cầu. Thông qua việc tham gia chương trình Nghiên cứu Năng lượng tại trường đại họcđây, tôi đã có thể thực hiện các dự án nghiên cứu về tác động của COVID-19 đối với việc sử dụng điện và tương lai của năng lượng tái tạo trong khu dân cư Việt Nam. Hãy để tôi kể cho các bạn câu chuyện về cung-càu năng lượng và cuộc cách mạng năng lượng tái tạo hướng dẫn bạn qua hành trình làm thế nào để xem xét việc sử dụng điện ở các cấp độ dân cư khác nhau nhé!

Mùa hè năm ngoái, tôi đã có cơ hội để định lượng những thay đổi trong việc tiêu thụ điện trên toàn nước Mỹ. Sản xuất điện ở Mỹ có phần khác so với Việt Nam. Ở đây, nhiều máy phát điện hoạt động trong cùng một thị trường (chẳng hạn như một thành phố hoặc một tiểu bang), được giám sát bởi một cơ quan có thẩm quyền liên tiểu bang. Các nhà máy phát điện phải bán điện cho thị trường với giá đủ cao để thu lợi nhuận, nhưng đủ thấp để họ có thể thắng “thầu” cung cấp điện trong một khoảng thời gian nhất định. Do đó, cơ quan có thẩm quyền phải dự đoán lượng năng lượng được yêu cầu cho một ngày sắp tới một cách chính xác nhất. Nếu họ đánh giá quá cao nhu cầu, điện được bán lại để tránh quá tải; nếu họ đánh giá thấp, họ cần phải nhanh chóng phát thêm năng lượng từ các nguồn dự trữ.

Sơ đồ nhu cầu điện theo giờ mỗi ngày trong mỗi tháng của Đơn vị vận hành Hệ thống Độc lập New York. Dữ liệu được thu thập từ Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ vào tháng 8 năm 2020.

Nhìn sơ qua hình trên, bạn có thể nhanh chóng thấy được rằng các tháng mùa hè chứng kiến ​​nhu cầu điện cao hơn nhiều do việc sử dụng các thiết bị điều hòa tăng lên; 4-8PM là giờ cao điểm có lẽ do các hoạt động ăn uống và vận chuyển. Để tạo ra các biểu đồ như thế này, tôi đã phải liên hệ với Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ và xử lý dữ liệu nặng vài gigabyte mà họ cung cấp, trong đó có thông tin về nhu cầu điện, mức tiêu thụ điện và sự cố nguồn điện theo từng giờ hàng ngày.

Một vài nhận định nhanh chóng hình thành khi tôi tiếp tục quá trình phân tích của mình. Rõ ràng có sự mất cân đối về lượng điện và nhu cầu điện trong ngày. “Giờ cao điểm” tồn tại bởi vì nhiều thói quen hàng ngày của mọi người giống nhau, nhưng làm thế nào các nhà máy phát điện có thể xử lý những thay đổi như vậy? 

Năng lượng mặt trời và các dạng năng lượng tái tạo khác đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho những khoản thời gian tiêu thụ cao điểm. Nếu nhu cầu điện cao hơn vào ban ngày khi năng lượng mặt trời dồi dào, thì điều đó giải quyết một phần quan trọng của phương trình năng lượng. 

Tuy nhiên, bản thân việc sản xuất năng lượng tái tạo không thể là thuốc chữa bách bệnh cho tất cả các vấn đề về năng lượng. Tích trữ năng lượng là một phần không thể thiếu trong việc duy trì lượng điện cân bằng trong các đường dẫn, và có nhiều dạng tích trữ năng lượng từ lớn như các hồ chứa và máy bơm thủy lực đến nhỏ như pin lithium. Trong thời gian qua, tích trữ năng lượng trong các hồ chứa thủy điện đã đóng vai trò chủ chốt trong việc cân bằng cung-cầu năng lượng trên thị trượng. Sử dụng thế năng hấp dẫn, phương thức lưu trữ này sử dụng năng lượng dư thừa để bơm nước lên dốc và đảo ngược quá trình khi cần thiết, thu hồi được khoảng 70-80% năng lượng.

Những tiến bộ song song trong công nghệ lưu trữ năng lượng và chính sách năng lượng mặt trời đã mở ra một thế giới mới trong sản xuất năng lượng quy mô nhỏ, có tiềm năng cách mạng hóa các phương pháp tiếp cận hiện đại đối với lưới điện. Cho đến gần đây, các phương pháp lưu trữ phổ biến thường gặp khó khăn trong việc mở rộng quy mô, do quá tốn diện tích hoặc quá nguy hiểm đối với các khu vực thành phố. Giờ đây, công nghệ pin lithium đã được nâng cấp thành công để phù hợp với việc lưu trữ trong gia đình; các sản phẩm mới hơn như pin vanadi hứa hẹn cung cấp năng lượng cho toàn bộ thành phố trong 30 năm với lượng rác thải hạn chế. Trong khi đó, việc các chính phủ có những chính sách khuyến khích phù hợp để đẩy mạnh dòng tài chính đã đưađẩy chi phí năng lượng mặt trời xuống đáng kể. 

Năm 2019, tôi có cơ hội tuyệt vời được làm việc với chị Nguy Thị Khanh, người đoạt Giải thưởng Môi trường Goldman đầu tiên của Việt Nam và là giám đốc điều hành của Trung tâm Phát triển và Sáng tạo Xanh, để xem xét tiềm năng mở rộng năng lượng mặt trời tại Việt Nam. Cụ thể hơn, chúng tôi đã xem xét khái niệm tổng hợp năng lượng mặt trời, trong đó nhiều hộ gia đình trong cùng một khu vực địa lý có thể mua nhiều thiết bị năng lượng mặt trời với mức giá có lợi. Để đạt được mục tiêu lớn là có một triệu tấm pin mặt trời dân dụng tại các thành phố chính ở Việt Nam, GreenID đang phát triển một nền tảng trực tuyến để tổng hợp năng lượng mặt trời tập trung, InfoHub, dựa trên kinh nghiệm sáu năm của họ với hệ thống năng lượng mặt trời không nối lưới. 

Xét tiềm năng to lớn của Việt Nam trong việc phát triển năng lượng mặt trời và loại bỏ nhiên liệu hóa thạch, tôi khuyến khích các bạn thanh niên cùng tham gia vào công cuộc đẩy mạnh tiến bộ của quốc gia và thế giới, nhằm hướng tới một tương lai xanh hơn. Và tương lai này có thể bắt đầu bằng việc bạn tìm hiểu xem năng lượng để chiếc điều hoà của bạn hoạt động đang đến từ đâu.