Liệu nhiệt điện có bị thay thế hoàn toàn không?

ⅰ. Bài học từ sự cố mất điện

Bạn đã bao giờ trải qua tình trạng mất điện chưa? Đột nhiên, mọi thứ tối sầm lại, thang máy ngừng hoạt động, điện thoại di động hết pin, máy lạnh ngừng hoạt động. Cảm giác bất lực đó khiến người ta nhận ra rằng điện chính là “không khí” của xã hội hiện đại.

Trên thực tế, tình trạng mất điện lớn đã xảy ra trên toàn thế giới:

Sự cố mất điện ở Bắc Mỹ năm 2003 đã khiến hàng chục triệu người dùng phải sống trong bóng tối chỉ sau một đêm.

Trong đợt lạnh giá năm 2021 ở Texas, các nhà máy điện gió và khí đốt tự nhiên đã phải đóng cửa hàng loạt, và nếu không có hệ thống lưu trữ năng lượng dự phòng, hàng triệu người đã phải chịu đựng thời tiết giá lạnh và mất điện.

Mất điện ở một số khu vực của Trung Quốc: tình trạng thiếu than và biến động năng lượng tái tạo đã gây áp lực lên lưới điện, buộc phải hạn chế sử dụng điện.

Những ví dụ này cho thấy việc chỉ dựa vào nhiệt điện là rủi ro, và chỉ dựa vào năng lượng tái tạo cũng rủi ro không kém. Hệ thống điện cần một “chiến lược kết hợp” ổn định hơn.

Ⅱ. Cấu trúc quyền lực ở các quốc gia khác nhau

Nguồn điện có sự thay đổi đáng kể trên toàn thế giới:

Trung Quốc: Điện than vẫn là nguồn điện chính, nhưng trong những năm gần đây, công suất lắp đặt điện mặt trời và điện gió đã tăng vọt và mô hình “năng lượng tái tạo + lưu trữ năng lượng” đang dần trở thành xu hướng.

Hoa Kỳ: Một cách tiếp cận cân bằng giữa khí đốt tự nhiên và năng lượng tái tạo, đồng thời dẫn đầu thế giới về công nghệ lưu trữ năng lượng bằng pin, với California và các khu vực khác đã xây dựng các nhà máy điện lưu trữ năng lượng quy mô lớn nhất thế giới.

Châu Âu: Đức và Tây Ban Nha là những quốc gia tiên phong trong lĩnh vực năng lượng gió và mặt trời, trong khi Pháp dựa vào năng lượng hạt nhân để ổn định lưới điện. Toàn châu Âu cam kết chuyển đổi năng lượng, với việc phát triển hệ thống lưu trữ đang được đẩy nhanh.

Nhật Bản và Hàn Quốc: Phụ thuộc rất nhiều vào năng lượng nhập khẩu, các quốc gia này phải cân bằng an ninh cung ứng trong khi tích cực phát triển các công nghệ kết hợp năng lượng mặt trời, hydro và lưu trữ.

Nhìn chung, tất cả các khu vực đều đang chuyển sang mô hình “năng lượng tái tạo + lưu trữ”, mặc dù ở tốc độ khác nhau.

Ⅲ. Tình hình hiện tại thế nào?

Sự phát triển năng lượng mới đang diễn ra mạnh mẽ, nhưng cũng phải đối mặt với nhiều thách thức.

Tính “thất thường” của năng lượng quang điện và năng lượng gió: năng lượng quang điện chỉ có thể được tạo ra vào ban ngày khi có mặt trời và ngừng hoạt động vào ban đêm; năng lượng gió phụ thuộc vào thời tiết và ngừng hoạt động trong “thời kỳ không có gió”. Sự biến động này gây áp lực lên hoạt động ổn định của lưới điện.

Sự xuất hiện của pin lưu trữ năng lượng: Pin lithium-ion và pin lưu lượng hoạt động giống như “ngân hàng điện” khổng lồ, lưu trữ điện năng dư thừa trong thời gian dư thừa và giải phóng điện năng trong thời gian nhu cầu cao điểm để giúp cân bằng lưới điện.

Động lực chính sách: Trung Quốc đã quy định rõ ràng rằng các dự án điện mặt trời và điện gió mới phải đi kèm với các cơ sở lưu trữ năng lượng. Trong khi đó, Hoa Kỳ và Châu Âu đang sử dụng các khoản trợ cấp tài chính và cơ chế thị trường để khuyến khích các công ty xây dựng cơ sở hạ tầng lưu trữ năng lượng.

Vẫn còn nhiều thách thức: Pin lưu trữ năng lượng có giá thành cao, tuổi thọ hạn chế và việc tái chế cũng như tái sử dụng sau khi hết vòng đời vẫn là những vấn đề chưa được giải quyết.

Nói cách khác, việc lưu trữ năng lượng đang dần trở nên phổ biến, nhưng sẽ mất thời gian trước khi nó thay thế hoàn toàn các nguồn điện truyền thống.

ⅳ. Tại sao nên thay thế điện than?

Bảo vệ môi trường: Điện than là tác nhân chính gây ra khí thải carbon, ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính.

An ninh năng lượng: Biến động giá than và khí đốt tự nhiên ảnh hưởng trực tiếp đến giá điện và nguồn cung.

Tính khả thi về mặt kinh tế: Năng lượng quang điện và năng lượng gió ngày càng có giá cả phải chăng, thậm chí còn tiết kiệm chi phí hơn so với năng lượng từ than đá.

Mục tiêu trung hòa carbon: Để giảm phát thải, năng lượng từ than phải được loại bỏ dần và cuối cùng là xóa bỏ hoàn toàn.

Ⅴ. Liệu nó có thể thay thế hoàn toàn năng lượng từ than đá không?

Câu trả lời là: Cuối cùng thì cũng sẽ như vậy, nhưng không phải trong thời gian sớm.

Trong 10 năm tới, điện than vẫn sẽ là “xương sống” của lưới điện.

2030–2040: Khi việc lưu trữ năng lượng trở nên rẻ hơn và năng lượng hydro trở nên đáng tin cậy hơn, năng lượng đốt than sẽ dần chuyển sang “dự phòng”.

Khoảng năm 2050: Năng lượng tái tạo kết hợp với lưu trữ năng lượng dự kiến ​​sẽ chiếm ưu thế, trong khi điện đốt than phần lớn sẽ bị loại bỏ.

Nói cách khác, hệ thống điện trong tương lai có thể sẽ là: năng lượng tái tạo và lưu trữ năng lượng là nguồn chính, điện than đóng vai trò thứ yếu, trong khi điện hạt nhân, thủy điện và năng lượng hydro cung cấp hỗ trợ bổ sung.

Pin lưu trữ năng lượng sẽ ngày càng được tích hợp với năng lượng mặt trời và năng lượng gió, giống như điện thoại thông minh không thể hoạt động nếu không có pin. Tuy nhiên, để năng lượng tái tạo thay thế hoàn toàn điện than, vẫn cần những đột phá công nghệ, hỗ trợ chính sách và nâng cấp lưới điện. Trong tương lai, điện than có thể không đột nhiên biến mất, mà sẽ dần dần lùi vào dĩ vãng, cho đến một ngày bạn nhận ra rằng ngành điện đã bị năng lượng sạch chi phối.