Nhà máy điện Mặt Trời phát sáng trong ảnh chụp từ vũ trụ
ISRAELNhà máy điện Mặt Trời tập trung Ashalim trông giống đốm sáng tí hon trong ảnh chụp từ Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) vào ban ngày.
Ảnh chụp đốm sáng tí hon từ trạm ISS. Ảnh: Samantha Cristoforetti
Khi nhìn xuống Trái Đất từ Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) vào ban đêm, các phi hành gia thường thấy những ánh sáng lấp lánh phát ra từ thành phố, tàu thuyền và những hoạt động khác của con người. Tuy nhiên, việc nhìn thấy ánh sáng nhân tạo vào ban ngày khó hơn nhiều.
Hôm 25/8, phi hành gia Samantha Cristoforetti của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) chia sẻ 3 bức ảnh chụp Trái Đất từ trạm ISS cho thấy một đốm sáng tí hon nổi bật giữa khung cảnh màu nâu xung quanh. "Một cảnh tượng thú vị: Đốm sáng trên sa mạc Negev. Thật bất thường khi nhìn thấy ánh sáng nhân tạo trong chuyến bay vào ban ngày", cô viết.
"Đây là một nhà máy điện Mặt Trời tập trung, ứng dụng công nghệ thu hoạch năng lượng tái tạo từ Mặt Trời. Nhà máy sở hữu một trong những tháp điện Mặt Trời cao nhất thế giới", Cristoforetti giải thích.
Nhà máy điện Mặt Trời Ashalim với 50.000 tấm gương và một tháp trung tâm lớn. Ảnh: BrightSource
Sa mạc Negev ở Israel là nơi đặt nhà máy nhiệt điện Mặt Trời Ashalim. Nhà máy này sử dụng hệ thống gồm 50.000 tấm gương, còn gọi là kính định nhật, để tập trung ánh sáng Mặt Trời vào một tòa tháp cao khoảng 250 m. Ashalim có công suất lắp đặt 121 MW và có thể cung cấp năng lượng sạch cho 120.000 ngôi nhà. Công trình này đủ lớn để tạo ra đốm sáng mà Cristoforetti phát hiện từ trạm ISS.
Phi hành đoàn trên trạm ISS có nhiều cơ hội quan sát Trái Đất cả ngày lẫn đêm. Họ trải qua 16 lần Mặt Trời mọc và lặn khi bay vòng quanh quỹ đạo mỗi ngày. Ngoài công việc bảo trì trạm, nghiên cứu và thí nghiệm, các phi hành gia cũng chụp ảnh những cảnh quan thiên nhiên hoặc công trình nhân tạo ấn tượng dưới Trái Đất.
Năng lượng gió - “năng lượng sạch nhất” đang phá hủy bầu khí quyển và gây ra sự nóng lên toàn cầu.
Năng lượng gió khởi đầu chỉ là một nguồn năng lượng nhỏ. Ảnh chụp màn hình
Các phương tiện truyền thông Châu Âu vừa đưa tin: Tuabin gió ở vùng biển sâu nhất thế giới, có chân trụ nằm sâu dưới 59m nước, đã bắt đầu hoạt động. Tất cả các tuabin này đều cách bờ biển Scotland 27km và tiêu tốn tới 3 tỉ bảng Anh. Quả là một công trình quá đắt đỏ.
Viện sỹ thông tấn của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Tiến sĩ Khoa học Vật lý và Toán học, Trưởng Phòng thí nghiệm Tương tác Đại dương-Khí quyển và Giám sát Biến đổi Khí hậu Sergey Gulev nói: Ngược lại, năng lượng gió là mối đe dọa khủng khiếp nhất đối với khí hậu.
Vấn đề là quy mô như thế nào
Năng lượng gió bắt đầu như một nguồn năng lượng nhỏ. Ví dụ như chỉ với bốn cánh quạt là có thể sưởi ấm cả một trang trại. Ở Đức và Đan Mạch, khoảng 5% năng lượng tiêu thụ quốc gia được cung cấp bởi các tuabin gió. 5% là rất nhiều, nhưng chúng thu được từ lượng thiết bị lắp đặt nhỏ có thể cung cấp năng lượng cho các ngôi làng và các hộ gia đình.
Nhưng dần dà, người ta đang cố gắng mở rộng quy mô. Thậm chí còn có ý tưởng biến toàn bộ một quốc gia thành một công trình "điện gió".
Vấn đề đầu tiên là tiền thuê đất đai. Các công trình điện gió phải trả tiền đất, và ở Châu Âu tiền đất rất đắt. Vì các cánh quạt gió này tương tác với nhau, tạo ra các luồng gió riêng, nên chúng phải được đặt cách xa nhau một khoảng cách nào đó. Để xây dựng một cánh đồng cánh quạt gió lớn, cần phải chiếm nhiều đất.
Do đó, người ta đưa ra ý tưởng đặt các cánh quạt tuabin gió trên biển. Nhưng việc làm đó lại còn đắt hơn. Năng lượng từ những tuabin gió như vậy chủ yếu cung cấp cho các khu vực ven biển. Sau đó, dòng điện phải được chuyển dòng và quá trình này để lại một lượng khí thải carbon, đó là chưa kể đến lượng khí thải carbon do các cột điện gió tự sản sinh ra.
Tuabin gió bao gồm chủ yếu là thép và đế bê tông, các cánh quạt được làm bằng sợi thủy tinh. Chúng đòi hỏi lượng nguyên liệu nhiều hơn hàng trăm lần so với một nhà máy tuabin khí chu trình hỗn hợp hiện đại. Thép được sản xuất bằng than đá, xi măng – cũng một phần bằng than đá. Mỗi cột gió hai megawatt nặng 250 tấn, bao gồm tháp, thuyền gondola, rô-to và các cánh quạt. Các chuyên gia cho biết, để nấu chảy một tấn thép, cần sử dụng tới nửa tấn than đá.
Mặt trái của nguồn năng lượng sạch
Đây luôn là một chủ đề rất thú vị: Làm thế nào để có được một động cơ "sạch". Ví dụ như những tấm pin mặt trời: Bạn có biết rằng quy trình sản xuất ra silicon (vật liệu để làm ra các tấm pin mặt trời) là quy trình bẩn nhất trong công nghiệp? Với các trạm điện gió, mọi thứ cũng không tử tế hơn.
Khi tạo ra một thiết bị nào đó, người ta đã quên mất là đã thải ra bao nhiêu tấn carbon dioxide, đã đốt hết bao nhiêu dầu... để tạo ra thiết bị này, ông Gulev nói.
Việc tính toán lượng khí thải carbon như vậy là rất khó. Và trên thực tế, người ta không thực sự muốn tính toán nó một cách trung thực mà chỉ nghĩ rằng đây là nguồn năng lượng sạch.
Như đã nói ở trên, người ta không tính đến thực tế là việc cung cấp năng lượng như vậy cũng để lại một lượng khí thải carbon. Nhưng điều còn tồi tệ hơn lượng khí thải carbon là bản thân những chiếc cánh quạt gió làm thay đổi khí hậu xung quanh chúng.
Ở trên chúng ta đã nói rằng các cột điện gió tương tác với nhau. Nói một cách dễ hiểu thì bản thân các cánh quạt cũng tạo ra gió. Nhà vật lý cho biết rằng kết quả các thí nghiệm đã được thực hiện ở Mỹ và Đức đã chỉ ra rằng các quá trình tuần hoàn cục bộ trong không khí bị thay đổi. Việc các cánh quạt khổng lồ di chuyển, và nhất là với số lượng lớn sẽ làm thay đổi các quá trình trong các lớp khí quyển gần trái đất và trong nước.
Mặc dù ảnh hưởng của những chiếc quạt điện gió đối với khí hậu khu vực không quá lớn, nhưng chúng vẫn làm cho bầu khí quyển nóng lên. Các cột điện gió đang bắt đầu tạo ra các cấu trúc microvortex cục bộ và có thể làm thay đổi toàn bộ lưu thông của khu vực trên quy mô 10 - 20 km.
Mẫu số chung
Nếu chúng ta muốn có được năng lượng bằng các phương pháp sạch, chúng ta phải biết rằng phải trả chi phí rất cao, ông Gulev nói. Công nghệ này đòi hỏi phải đầu tư bằng số tiền rất lớn.
Tóm lại, để tính toán và tiến hành các thí nghiệm về khí hậu với chất lượng cao, cần có những máy tính có công suất lớn. Và đó sẽ là hàng tấn khí thải CO2.
Chúng ta còn biết rất ít về những cánh đồng cột điện gió, và nó đang được mở rộng đến mức mà người ta bắt đầu đầu tư đáng kể vào nguồn năng lượng của quốc gia, làm ảnh hưởng đến nhiệt động lực học và động lực học khí quyển. Sự ảnh hưởng này có thể khác nhau ở các khu vực khác nhau, nhà khoa học nói. Trong mỗi trường hợp, chúng ta phải tính toán. Và trong khi còn chưa tính toán được mà đã tiến hành ồ ạt sẽ là một công việc kinh doanh khá nguy hiểm.
Chúng ta còn chưa đề cập đến một chủ đề khác: Đó là, cột điện gió tiêu diệt loài chim như thế nào, chúng ảnh hưởng đến các loài cá ra sao. Và cuối cùng, cái cách mà những chiếc cột điện gió làm đau đầu những người sống gần đó với tiếng ồn do chúng tạo ra.
Xét cho cùng, người đưa ra những nhận xét này là một nhà khí hậu học, và chúng ta đang tập trung chú ý vào tác động trực tiếp của các cột điện gió đối với bầu khí quyển. Và điều này có nghĩa là chúng ta sẽ còn quay lại với chủ đề "phương pháp sạch nhất để tạo ra năng lượng" này.
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.
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 đồtỷ lệ sản lượngđiện 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...?
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
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.
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.
Thử nghiệm thiết bị điện sóng trên biển vào tháng 11/2021. Video: SWEL
Sea Wave Energy Limited (SWEL), công ty có trụ sở tại Cyprus, đã nghiên cứu công nghệ thu nhận năng lượng sóng hơn 10 năm. Công ty này vừa hé lộ nguyên mẫu của thiết bị điện sóng có tên Waveline Magnet, bao gồm các bệ nổi liên kết với nhau trông như cột sống, Interesting Engineering hôm 17/8 đưa tin.
Waveline Magnet có dạng module linh hoạt, được thiết kế để hoạt động liên tục theo chuyển động sóng. Điều này giúp thiết bị kiểm soát mức năng lượng khai thác từ sóng một cách hợp lý và không gián đoạn.
Waveline Magnet có thể làm bằng nhựa và nhựa gia cố, không yêu cầu dây chuyền sản xuất chuyên biệt, do đó giảm chi phí sản xuất. Thiết bị không chỉ được sản xuất và triển khai nhanh chóng mà chi phí sửa chữa và bảo trì cũng thấp. Trong những điều kiện thích hợp, một máy chuyển đổi năng lượng sóng có thể tạo ra tới 100 MW điện, theo SWEL. Chi phí sản xuất năng lượng thấp giúp nó cạnh tranh được với nhiên liệu hóa thạch.
Nguyên mẫu Waveline Magnet đã được thử nghiệm trong những môi trường có kiểm soát. Năm ngoái, SWEL đưa thiết bị ra vịnh Larnaca, Cyprus, để thử nghiệm trên vùng biển mở. Tuy nhiên, nó vẫn cần kiểm chứng và cải tiến thêm.
Về độ bền trên biển, SWEL tin rằng khả năng chuyển động linh hoạt như cột sống sẽ cho phép Waveline Magnet di chuyển theo những cơn sóng thay vì chống lại chúng, giúp tăng tuổi thọ. Ngoài ra, thiết bị cũng có thể làm bằng vật liệu tái chế nên không phải là gánh nặng cho môi trường như pin mặt trời hay turbine gió.
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.
.png)
.png)