e

Thứ Hai, tháng 8 29, 2022

Châu Phi nhiều nắng, nhưng sao lại khó làm điện mặt trời?

 

Sa mạc Sahara nói chung và khu vực Bắc Phi nói riêng là một trong những nơi có nguồn năng lượng chưa khai thác lớn nhất hành tinh. Lượng ánh nắng ở đây có khả năng cung cấp năng lượng cho toàn thế giới.

Một tấm pin mặt trời diện tích 1 mét vuông đặt ở Algeria có thể tạo ra từ 5 đến 7 kW điện mỗi ngày, gấp ba lần so với ở Đức. Nhân lên 1000 ki-lô-mét vuông thì mỗi ngày có 5 đến 7 tỉ kW giờ năng lượng được tạo ra, gần như đáp ứng được toàn bộ nhu cầu điện của châu Âu. Và chỉ cần nhân lên mười lần là đã đủ cấp điện cho toàn thế giới.

Trên đây là những con số ấn tượng được nhắc đi nhắc lại thường xuyên. Phép tính nháp này có vẻ đã mở ra một tầm nhìn mới cho cả nhân loại. Rất nhiều dự án được đưa ra để biến những bài toán đơn giản trên thành hiện thực, nhưng thực tế mọi chuyện lại không dễ dàng như vậy.

Chi phí xây mạng lưới lớn

Hiện nay chỉ có hai đường truyền nối Bắc Phi với châu Âu, dẫn điện từ Maroc tới Tây Ban Nha. Mỗi đường truyền có thể tải 700 mW. Người ta dự định xây thêm đường truyền thứ ba trước năm 2030, nâng tổng công suất lên 2100 mW.

Nếu muốn truyền tải đủ điện tới châu Âu, tạm bỏ qua hao hụt truyền tải và vấn đề lưu trữ năng lượng, thì cần thêm từ 592 đến 831 đường truyền tương tự. Nhưng chúng không đơn giản chỉ là những sợi cáp chăng từ nước này sang nước khác, mà là những cơ sở hạ tầng hết sức tốn kém và phức tạp. Đường truyền thứ ba hòa vào mạng lưới của Maroc và Tây Ban Nha dự kiến sẽ tiêu tốn 150 triệu USD. Nhân với 592 thì ta cần khoảng 8,9 tỉ USD. Nhưng đây mới chỉ là đường dẫn ngắn nhất, rẻ nhất nối Bắc Phi với châu Âu thôi. Để xây dựng một mạng lưới thực thụ thì người ta cần những đường truyền dài hơn thế để nối Tunisia với bắc Ý, Libya tới Hi Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ và nhiều nơi khác nữa.

Hao hụt truyền tải điện cao áp

Desertec từng là một dự án do Đức dẫn dắt với số vốn lên tới nửa nghìn tỉ USD để đầu tư vào việc xây dựng trạm điện và cơ sở hạ tầng truyền tải khắp Bắc Phi và Trung Đông. Dự án này nhằm đi vào truyền tải dòng điện cao áp xoay chiều trên khoảng cách ngắn (như từ Maroc tới Tây Ban Nha), và dòng điện cao áp một chiều trên khoảng cách xa hơn.

Trên mỗi cây số, điện cao áp một chiều bị hao hụt ít hơn so với điện cao áp xoay chiều. Tuy nhiên, để chuyển đổi mạng lưới điện xoay chiều trong khu vực thành những đường dây cáp truyền tải điện xoay chiều trên khoảng cách xa thì lại cần đến các máy biến áp và bộ chuyển đổi rất tốn kém. Các đường truyền từ Maroc sang Tây Ban Nha chỉ kéo dài 28 cây số nên đây không phải vấn đề lớn, nhưng để truyền tải điện áp cao một chiều từ Tunisia đến Ý mà không hao hụt nhiều thì lại là một bài toán khó.

Băn khoăn vì bất ổn khu vực

Nhiều nhà đầu tư rất do dự khi bỏ tiền vào các quốc gia bất ổn ở Bắc Phi. Không nói đâu xa, năm 2013 đã từng có một cuộc tấn công vào một nhà máy khí đốt của British Petroleum ở Algeria. Nhà máy này là một nguồn tài nguyên kinh tế quan trọng với quốc gia này, nhưng lại nằm biệt lập giữa một sa mạc rộng lớn. Khu vực đó được biết đến là gốc rễ trung chuyển của tổ chức Al Qaeda ở Bắc Phi. Vì thế nó rất dễ trở thành mục tiêu tấn công hấp dẫn mà lại khó bảo vệ. Cũng chính vì thế, một số nước như Đức thay vì đầu tư vào các trạm điện ở Bắc Phi thì lại tự sản xuất quang điện trong nước. Đến năm 2020, quang điện đã chiếm 10% sản lượng điện của nước này.

Châu Phi nhiều nắng, nhưng sao lại khó làm điện mặt trời? - Ảnh 1.

Cần một lượng nước khổng lồ

Mọi thứ trở nên khó khăn hơn khi tính đến lượng nước mà các trạm điện cần dùng để làm mát, chạy tuabin hơi nước và làm vệ sinh các tấm gương mặt trời.

Nhà máy điện mặt trời Ouarzazate ở Maroc sử dụng 2,5 đến 3 tỷ lít nước mỗi năm, được lấy từ một con đập cách đó 12 cây số. Maroc vốn dễ bị hạn hán, nên nếu chỉ vì đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của châu Âu mà phải lấy đi nguồn nước của các trang trại nuôi sống người dân Maroc thì sẽ là một điều vô cùng khó khăn. Trong khi đó, Bắc Phi là một trong những khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất trên thế giới bởi biến đổi khí hậu, với tình trạng sa mạc hóa và khan hiếm nước đang ngày càng trở nên nghiêm trọng.

Các dự án năng lượng mặt trời nhìn bề ngoài có vẻ mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho khu vực Bắc Phi, nhưng thực ra lại lấy đi không ít tài nguyên của các quốc gia vốn chịu nhiều thiệt thòi về mặt địa lý này.

(Tham khảo từ: Real Engineering, Bloomberg, Energypost.eu)

Bản đồ tỷ lệ sản lượng điện gió và mặt trời toàn cầu

 Bản đồ tỷ lệ sản lượng điện gió và mặt trời toàn cầu (là các nguồn NLTT chính, đến 2021) cho thấy nhiều điều cần trao đổi, ví dụ như:

  • Tỷ lệ này ở Việt Nam mới chỉ đạt 10.7% tổng sản lượng điện. Nếu tính đến năng lượng tổng thể (thường gấp 2.5-3 lần điện năng) thì NL gió + mặt trời chỉ chiếm 10.7 : (2.5-3) = 3.5 - 4.2%. Vì vậy con đường đến Net Zero 2050 như cam kết của Ttg còn rất nhiều việc cần làm. Nếu cứ trì trệ, chỉ họp họp họp, quy hoạch mãi 3 năm chưa xong như hiện nay thì sao...?
  • Tỷ lệ ở các nước cũng còn thấp. Nước cao (và dân số tương đối lớn) như Tây Ban Nha (Spain) cũng chỉ 32.9%, Đức (Germany) 28.8% sản lượng điện (tức chỉ tầm 10% NL tổng thể). Như vậy trong tình hình NL hóa thạch đang cạn dần, giá tăng dần và là nguyên nhân của phụ thuộc và bất ổn, thì NL tái tạo vẫn cần phát triển rất nhiều. Vì vậy, đã và đang có sự cạnh tranh giữa các nước về nguồn cung cấp thiết bị & công nghệ, nguồn vốn và các nhà thầu có năng lực trong ngành NLTT. Nước nào có chính sách tốt sẽ thu hút được thiết bị & công nghệ tốt, vốn tốt và nhà thầu tốt. Còn ngược lại thì sao...?

May be an image of map and text that says "Solar and Wind Power Wind and solar generated over global electricity 2021. BY COUNTRY Taken together, they the fourth-largest source electricity, behind coal, gas and hydro. WIND AND SOLAR ELECTRICITY GENERATION 0% 0.5% 2% 10% 25% Canada NODATA 13.1% Mexico 11.9% Europe leads with top when comest winda and solar technology. 1.4% SWE 11.8% Venezuela Ireland 32.9% 5.2%24.6% 0.5% 4.8% Denmark leader adoption 11.2% France Portugal 31.5% 14.0% 32.9% 43.4% 21.4% 10.4% Uruguay gets 46.7%o fits from and wind. 16.0% Greece 28.7% 0.5% 10.6% 0.3% Guinea 0.2% 17.5% 4.0% 10.2% Australia 21.7% Middle Africa have fewest countries 5.5% Electricity"

Thứ Tư, tháng 8 24, 2022

Qatar công bố siêu dự án điện mặt trời mới

 Qatar hôm 23/8 công bố hai dự án năng lượng mặt trời quy mô lớn, hứa hẹn tăng gấp đôi sản lượng điện tái tạo trong vòng hai năm.

Bộ trưởng Bộ Năng lượng Qatar Saad Sherida al-Kaabi ca ngợi các dự án này là bước tiến quan trọng trong nỗ lực "tăng cường sự phụ thuộc vào năng lượng tái tạo hiệu suất cao" ở quốc gia vùng Vịnh, một trong những nước sản xuất khí đốt tự nhiên hóa lỏng lớn nhất thế giới.

Theo tập đoàn năng lượng Qatar Energy, hai nhà máy mới sẽ đặt tại Mesaieed và Ras Laffan, nơi hiện nay là những cơ sở chính cho sản xuất khí đốt tự nhiên của đất nước và đang trong quá trình mở rộng. Khi đi vào hoạt động, chúng sẽ tăng sản lượng năng lượng mặt trời của Qatar lên 1,67 gigawatt vào cuối năm 2024.

Tập đoàn Samsung của Hàn Quốc sẽ dẫn đầu việc xây dựng các nhà máy với vốn đầu tư ban đầu hơn 600 triệu USD, Qatar Energy cho biết trong một tuyên bố.

Một trang trại điện mặt trời trên sa mạc ở Al-Kharsaah, Qatar. Ảnh: Energy Utilities

Một trang trại điện mặt trời trên sa mạc ở Al-Kharsaah, Qatar. Ảnh: Energy Utilities

Dù tụt hậu so với các quốc gia vùng Vịnh khác trong cuộc đua điện tái tạo, Qatar đã công bố mục tiêu đạt 5 gigawatt công suất năng lượng mặt trời vào năm 2035.

Tháng trước, họ đã đưa trang trại điện mặt trời Al-Kharsaah 800 megawatt vào lưới năng lượng quốc gia. Nhà máy này dự kiến hoạt động đầy đủ trước khi đại hội bóng đá World Cup 2022 khởi tranh vào ngày 20/11.

Các nhà tổ chức đã sử dụng nhà máy năng lượng mặt trời khổng lồ ở phía tây Doha để ủng hộ tuyên bố Qatar sẽ tổ chức kỳ World Cup không phát thải carbon ròng đầu tiên, nơi lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính được bù đắp bằng các nguồn năng lượng tái tạo.

Cát và bụi sa mạc bám vào các tấm pin mặt trời ở Al-Kharsaah được robot làm sạch mỗi ngày. Qatar Energy cho biết hệ thống tương tự sẽ được sử dụng cho hai trang trại mới ở Mesaieed và Ras Laffan.

Đoàn Dương (Theo AFP

Thứ Bảy, tháng 8 20, 2022

Thiết bị giống cột sống giúp sản xuất điện sóng

 CYPRUSThiết bị điện sóng Waveline Magnet gồm nhiều bệ nổi ghép với nhau thành đoạn dài, có thể chuyển động linh hoạt theo chiều sóng.


Thứ Sáu, tháng 8 19, 2022

Microgrids cho mọi người?

 Microgrids cho mọi người?

Ngày nay, dường như có nhiều người ủng hộ hơn với nhiều lý lẽ để cài đặt microgrid, bao gồm lợi ích về môi trường, độ tin cậy được cải thiện, khả năng phục hồi và tính kinh tế. Một microgrid có phải là cách tiếp cận tốt nhất cho hầu hết các khách hàng không?

David Shadle

Mối quan tâm đến microgrids đã phát triển song song với sự định hình của chúng tôi về các nguồn năng lượng phân tán. Mục đích của họ là phân phối điện trong một mạng lưới cục bộ, thu hút sự phát điện tại chỗ khi cần thiết, với khả năng đảo và vận hành tự động khỏi lưới điện trong thời gian mất điện. Thông thường, lý do cho việc vận hành một lưới điện siêu nhỏ là tính kinh tế như trong trường hợp nhiệt và điện kết hợp (CHP) trong khuôn viên trường đại học hoặc trong một nhà máy công nghiệp. Ngày nay, dường như có nhiều người ủng hộ hơn với nhiều lý lẽ để cài đặt microgrid, bao gồm lợi ích về môi trường, độ tin cậy được cải thiện, khả năng phục hồi và tính kinh tế. Một microgrid có phải là cách tiếp cận tốt nhất cho hầu hết các khách hàng không?


Người ta có thể nghĩ như vậy dựa trên số lượng bài báo và mức độ phù hợp của nhà cung cấp mà microgridds nhận được. Thật vậy, T&D World có tội vì đã đưa tin đáng kể về chủ đề này trong vài năm qua. Một trong những bài báo hay nhất có tựa đề “Bài học kinh nghiệm từ các dự án Microgrid” đã được gửi bởi Duke Energy. Bài báo mô tả hai dự án thử nghiệm microgrid do Duke phát triển, vận hành và thử nghiệm tại các cơ sở của nó. Bài học rút ra từ kinh nghiệm của tiện ích cho thấy rõ ràng rằng việc phát triển và vận hành một mạng lưới vi mô hữu ích, an toàn, đáng tin cậy không đơn giản như một số tài liệu trong ngành cho thấy.


Các phi công của Duke đã thiết lập rằng các microgrid thành công đòi hỏi: sự phân loại chi tiết về sự đa dạng tải và sự kết hợp tài sản thế hệ thích hợp; thông qua mô hình hóa / kỹ thuật với phân tích ngắn mạch và chớp hồ quang dòng điện một chiều bao gồm cả điện áp thứ cấp của hệ thống; bảo vệ hệ thống phản chiếu hệ thống nối đất bằng năng lượng mặt trời và pin (nếu có) ở chế độ nối lưới và đảo; thiết kế phản ánh các yêu cầu về khả năng làm mát của pin và nguồn phụ; tích hợp và thử nghiệm các tài nguyên phân tán khác nhau, thường được cung cấp bởi các nhà cung cấp khác nhau vào những thời điểm khác nhau; đáp ứng các điều kiện tại điểm kết nối cũng như các hạn chế về khả năng cho phép hoặc hệ thống trong quá trình hoạt động trên đảo; và đảm bảo tất cả các thiết bị điều khiển và truyền thông đều có nguồn điện liên tục có kích thước phù hợp để đảm bảo an toàn và bảo vệ hệ thống trong quá trình chuyển đổi chế độ.


Một bài báo do Hợp tác xã Điện miền Trung đóng góp có tựa đề “Một lưới điện siêu nhỏ để cung cấp năng lượng cho tương lai” minh họa một số điểm quan trọng. Central’s microgrid nằm trong khuôn viên sở hữu hợp tác xã bao gồm một mảng năng lượng mặt trời được kết nối phân phối. Bởi vì khuôn viên trường bao gồm một trung tâm hoạt động hợp tác quan trọng, cả bộ lưu trữ pin và máy phát điện diesel dự phòng đều cần thiết để duy trì độ tin cậy. Central phát hiện ra rằng sự thay đổi 50% trong sản xuất PV có thể xảy ra trong khoảng thời gian một giây khi thời tiết thay đổi. Hợp tác đã chứng minh tầm quan trọng của nhiều nguồn tài nguyên lưu trữ hoặc thế hệ để duy trì độ tin cậy khi có sự tham gia của các nguồn tài nguyên xen kẽ và một lưới điện cô lập.


Các ví dụ khác về các dự án lưới điện siêu nhỏ được xây dựng bởi các tiện ích xung quanh các dự án năng lượng mặt trời cộng đồng bao gồm dự án lưới điện siêu nhỏ Arlington của Khu tiện ích công cộng Quận Snohomish và lưới điện siêu nhỏ của cộng đồng ComEd Bronzeville. Cả hai đều liên quan đến các mảng năng lượng mặt trời cung cấp cho lưới điện phân phối và bao gồm pin và máy phát điện dự phòng. Một mục tiêu cho các loại dự án này là nâng cao độ tin cậy và khả năng phục hồi cho các phụ tải trên mạng lưới vi mô với những lợi ích tiềm năng cho cộng đồng rộng lớn hơn trong các trường hợp khẩn cấp. Các chuyên gia có thể giúp khách hàng phân tích dịch vụ điện của họ và đánh giá một loạt các tùy chọn để cung cấp các cải tiến dịch vụ có thể định lượng được, bao gồm máy phát điện khẩn cấp, nguồn cung cấp điện liên tục, bộ cấp điện mới và có khả năng là microgrids.


“Microgrid được tái tạo lại” được xuất bản trên T&D World vào tháng 2 năm 2022, mô tả một thể loại microgrid mới nhằm mục đích làm cứng lưới chống lại các sự kiện nguy hiểm có tác động cao, tần số thấp (HILF) bằng cách tích hợp mạnh mẽ sự kết hợp giữa thế hệ, truyền tải, phân phối và người dùng cuối. Bài báo đề xuất cách tiếp cận này cho các hành lang, mạch, trạm và thiết bị quan trọng, tương tự như cách người ta có thể thiết kế các đường dẫn tạo khởi động đen và quay vòng. Các tác giả tin rằng các sự kiện nguy hiểm HILF đang gia tăng và các tiện ích không nhấn mạnh đến khả năng phục hồi. Rõ ràng, cả hai lập luận đều đòi hỏi phải được xem xét kỹ lưỡng do tác động của chúng về an toàn công cộng và chi phí khách hàng.


Microgrids for Everyone?

Bản gốc
Today, there appears to be more proponents with a variety of arguments for installing microgrids, including environmental benefits, improved reliability, resiliency, and economics. Is a microgrid the best approach for most customers?

interest in microgrids has grown in parallel with our fixation about distributed energy resources. Their purpose is to distribute electricity within a localized network, drawing upon onsite generation as needed, with the capability of islanding and operating autonomously from the grid during outages. Frequently, the justification for operating a microgrid has been economics as in the case of combined heat and power (CHP) on a college campus or in an industrial plant. Today, there appears to be more proponents with a variety of arguments for installing microgrids, including environmental benefits, improved reliability, resiliency, and economics. Is a microgrid the best approach for most customers?

One might think so based on the number of articles and vendor coverage microgrids receive. Indeed, T&D World is guilty as charged with significant coverage of the subject over the last several years. One of the best articles entitled “Lessons Learned from Microgrid Projects” was submitted by Duke Energy. The article describes two microgrid pilot projects developed, commissioned, and tested by Duke at its facilities. Lessons learned from the utility’s experience make it clear that developing and operating a safe, reliable, useful microgrid is not as simple as some industry literature suggests.

The Duke pilots established that successful microgrids require:  a detailed understating of load diversity and a proper generation asset mix;  through modeling/engineering with short circuit and direct-current arc-flash analysis including for system secondary voltages; system protection that reflects solar and battery grounding systems (as applicable) in grid connected and islanded mode; designs reflecting battery cooling and aux power requirements; integration and testing of disparate distributed resources, often supplied by different vendors at different times; meeting conditions at the point of interconnection as well as permit or system capability limitations during islanded operation; and ensuring all control and communication devices have properly sized uninterruptible power supplies to ensure safety and system protection during mode transitions.

An article contributed by Central Electric Cooperative entitled “A Microgrid to Power the Future” illustrates several important points. Central’s microgrid is on a co-op owned campus that includes a distribution connected solar array. Because the campus includes a key cooperative operations center, both battery storage and a backup diesel generator are needed to maintain reliability. Central found that a 50% variation in PV production can occur in a one second interval with weather changes. The co-op demonstrated the importance of multiple generation or storage resources for maintaining reliability where intermit resources and an isolated grid are involved.

Additional examples of microgrid projects built by utilities around community solar projects include the Arlington microgrid project by the Snohomish County Public Utility District and the ComEd Bronzeville community microgrid. Both involve solar arrays feeding to the distribution grid and include batteries and backup generators. One goal for these types of projects is to improve reliability and resiliency for loads on the microgrid with potential benefits to the broader community during emergencies. Experts can help customers analyze their electric service and evaluate a range of options to provide quantifiable service improvements, including emergency generators, uninterruptible power supplies, new feeders, and potentially, microgrids.

Reimagined Microgrids” published in T&D World in February 2022, describes a new genre of microgrid intended to harden the grid against high impact, low frequency (HILF) hazard events by strongly integrating a mix of generation, transmission, distribution, and end users. The article recommends this approach for critical corridors, circuits, stations, and equipment, similar to how one might design black-start generation and cranking paths. The authors believe HILF hazard events are on the rise and utilities are not emphasizing resiliency sufficiently. Obviously, both arguments require careful scrutiny due to their public safety and customer cost implications.       

Several articles have intimated power transactions between customers on microgrids. One such article describes the Brooklyn Microgrid that was used to demonstrate a blockchain based ledger technology capable of collecting and validating the data surrounding direct energy trades between buyers and sellers. The demonstration proved the ledger technology works, but any transactions that occurred, other than the sale of solar energy credits, were purely theoretical. As of today, net metering or direct sale to the host utility are the accepted methods for U.S. prosumers to sell excess energy.

Microgrids offer a means for optimizing energy usage and reliability on sites with specific, often specialized infrastructure features such as CHP or solar plus storage with backup generation. They may also help achieve environmental benefits depending upon many factors. However, cost effective reliability improvement using a primarily islanded microgrid may be challenging given the high average reliability of the U.S. grid. Hardened microgrids designed to improve overall grid resiliency may be beneficial where cost is not important. Before opting for a microgrid, customers should evaluate the full range of options for achieving their service augmentation objectives. A microgrid may not be for everyone.

TheoTDworld




Photo courtesy o