Năng lượng tái tạo, pin lưu trữ và nhà máy điện linh hoạt sử dụng động cơ đốt trong: lựa chọn tối ưu về chi phí

Tập đoàn Wärtsilä vừa công bố báo cáo “Giao lộ trên hành trình Net Zero” nghiên cứu mô phỏng hệ thống điện toàn cầu với mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính và hạn chế mức tăng nhiệt độ toàn cầu, theo mục tiêu đã đề ra trong Thoả thuận Paris.

Tương tự như Báo cáo Tái định hình ngành Năng lượng tại khu vực Đông Nam Á hồi năm 2022 đã nghiên cứu mô phỏng hệ thống điện Việt Nam, nghiên cứu lần này cũng chỉ ra lợi thế của một hệ thống điện sử dụng nguồn điện linh hoạt sẽ có những lợi thế đáng kể như giảm chi phí vận hành, giảm lượng phát thải và giảm lãng phí năng lượng.

Ông Phạm Minh Thành, Giám đốc Quốc gia Việt Nam, mảng Năng lượng, Tập đoàn Wärtsilä cho hay “Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy các công nghệ cân bằng linh hoạt là yếu tố không thể thiếu để thực hiện quá trình chuyển đổi sang sử dụng 100% năng lượng tái tạo nhanh chóng và hiệu quả về chi phí. Trên thực tế, quá trình chuyển đổi năng lượng phụ thuộc đáng kể vào công tác đầu tư các nguồn năng lượng tái tạo ở quy mô lớn. Tuy nhiên, để hệ thống điện hoạt động ổn định, tin cậy thì cần phải có nguồn điện dự phòng để ứng phó trong trường hợp điều kiện tự nhiên không thuận lợi, như không có gió hoặc không có nắng”.

Nhằm hỗ trợ mục tiêu này, Wärtsilä đã tiến hành phân tích mô phỏng hệ thống điện toàn cầu để đánh giá tác động của các lộ trình giảm phát thải các-bon đang được thảo luận rộng rãi. Báo cáo của Wärtsilä cũng phân tích và so sánh hai lộ trình để đạt được mục tiêu Net zero trong ngành điện vào năm 2050.

Theo đó, Lộ trình 1 là sử dụng năng lượng tái tạo kết hợp pin tích trữ năng lượng tập trung hoàn toàn vào mở rộng quy mô nguồn năng lượng tái tạo biến đổi, cụ thể là điện mặt trời và gió, kết hợp với các hệ thống pin tích trữ năng lượng. Còn Lộ trình 2 là cân bằng linh hoạt kết hợp phát triển năng lượng tái tạo và hệ thống pin tích trữ với việc sử dụng các nhà máy điện linh hoạt, chẳng hạn như các nhà máy điện linh hoạt sử dụng động cơ đốt trong.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, Lộ trình 2 giúp hệ thống điện toàn cầu đạt được mục tiêu Net zero nhanh hơn và hiệu quả về chi phí hơn so với Lộ trình 1.

Cụ thể, Lộ trình 2 dự kiến tiết kiệm hơn 42% chi phí (tương đương 65.000 tỷ EURO ở quy mô toàn cầu), giảm 21% lượng phát thải, và sử dụng ít hơn một nửa diện tích đất dành cho năng lượng tái tạo trong giai đoạn từ năm 2025 đến 2050.

Nguyên nhân chính dẫn đến mức giảm chi phí đáng kể này là do việc giảm thiểu tình trạng dư thừa và cắt giảm công suất từ các nguồn năng lượng tái tạo nhờ tích hợp các nhà máy điện linh hoạt, tăng cường khả năng cân bằng hệ thống và tối ưu hóa toàn bộ hệ thống.

Ngoài ra, theo mô phỏng của Wärtsilä thì hơn 76% lượng khí thải hàng năm có thể giảm được trước khi các loại nhiên liệu bền vững được đưa vào sử dụng rộng rãi từ giữa thập kỷ tới (năm 2035). Điều này chứng tỏ rằng chúng ta hoàn toàn có thể đạt được hơn 3/4 mục tiêu giảm phát thải các-bon của ngành điện mà không cần phụ thuộc vào nhiên liệu bền vững vốn khi chưa phổ biến để phát điện.

Hành động nhanh và thiết thực

Quá trình chuyển đổi năng lượng đang diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu nhờ các chính sách hỗ trợ mục tiêu rõ ràng và chi phí năng lượng tái tạo ngày càng giảm.

Năm 2023 đã ghi nhận một cột mốc mới khi có thêm 565.000 MW công suất năng lượng tái tạo được lắp đặt, tăng 60% so với năm 2022. Tổng công suất năng lượng tái tạo đã lắp đặt đạt 4.000.000 MW, cung cấp gần 30% nhu cầu điện toàn cầu.

Mặc dù những cột mốc này phản ánh tiến bộ đáng kể trong các nỗ lực giảm phát thải các-bon, nhưng vẫn chưa đạt được mục tiêu đặt ra tại COP28 đó là tăng gấp ba công suất năng lượng tái tạo lên 11.000.000 MW vào năm 2030. Tính đến năm 2022, ngành điện đã chiếm khoảng 40% tổng lượng phát thải CO2 từ các hoạt động liên quan đến năng lượng, minh chứng cho tính cấp thiết của việc đạt được các mục tiêu khí hậu đã đề ra trong Thỏa thuận Paris. 

Các chuyên gia của Wärtsilä cũng cho rằng, điều quan trọng là cần đảm bảo các hành động đề ra dựa trên dữ liệu rõ ràng, tạo điều kiện chuyển đổi nhanh nhất sang hệ thống năng lượng bền vững với chi phí thấp nhất.

Theo đó, thay vì chỉ tập trung vào việc đẩy nhanh phát triển năng lượng tái tạo, cần có cách tiếp cận toàn diện ở cấp độ toàn hệ thống khi lập quy hoạch và đầu tư vào hệ thống điện. Kế hoạch  phát triển hệ thống điện trong tương lai và việc bổ sung, mở rộng công suất cần dựa trên dữ liệu thực tế để đạt được quá trình chuyển đổi nhanh chóng và lựa chọn công nghệ tối ưu nhất về chi phí, đảm bảo giá điện phải chăng.

Đi theo hướng này, lời kêu gọi hành động cho ngành điện cũng được xác lập khi thực hiện 3 giải pháp đồng thời. Đó là, Đẩy mạnh mở rộng quy mô năng lượng tái tạo và các giải pháp linh hoạt đảm bảo giá điện phải chăng, Thiết kế lại thị trường điện để khuyến khích tính linh hoạt và lựa chọn các công nghệ phù hợp có khả năng đáp ứng nhu cầu trong tương lai và chuẩn bị cho việc sử dụng nhiên liệu bền vững.