Lưới điện micro

Đây là một trong những kết luận mà Dự án của trường Đại học Southampton khẳng định tính khả thi của các lưới điện micro dùng để phát điện và phân phối điện.

Các lưới điện micro là các mạng lưới cộng đồng nhỏ, cung cấp điện năng và nhiệt năng. Theo các nhà nghiên cứu, chúng giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và giảm phát thải, mà không gây ra những sự thay đổi lớn về lối sống. Các hãng cung cấp điện đặt mục tiêu đáp ứng các Quy định Bắt buộc Sử dụng Năng lượng tái tạo (Renewables Obligation) của Chính phủ Anh, yêu cầu các hãng này cho đến năm 2015 phải sản xuất 15% điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo.

Theo các nhà nghiên cứu, lưới điện micro có thể dễ dàng tích hợp quy trình sản xuất năng lượng thay thế, như năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời, vào lưới điện. Chúng cũng có thể giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và giảm phát thải mà không gây ra những thay đổi lớn về lối sống, Tiến sĩ Tom Markvart cho biết. Các nhà nghiên cứu muốn nghiên cứu xem hệ thống năng lượng nào hiện nay chúng ta có thể xây dựng, trong thế kỷ XXI này, để đáp ứng sức ép hiện nay về nhu cầu sử dụng năng lượng cao. Kỹ thuật mới giúp giảm thiểu 20-30% lượng phát thải.

Tiến sĩ Markvart giải thích: lưới điện micro là một tổ hợp các máy phát điện nhỏ cho một cộng đồng dân sử dụng ở khoảng cách gần nhau. Lưới điện micro cung cấp nhiệt đến các hộ gia đình, tuy nhiên do đã có các cáp ngầm dưới đất, nên rất dễ dàng để thiết lập một lưới điện. Sau đó, người ta sẽ thiết lập một loại mạng điều khiển theo kiểu nào đó. Mạng điều khiển này có thể được đưa vào lưới điện nhỏ, sử dụng một phần mềm tinh vi và các công nghệ điện toán cho lưới.

Với tư cách là một phương án tương tự, các lưới điện micro có thể hoạt động giống như các công nghệ chia sẻ file ngang bằng (peer-to-peer file-sharing technologies), như BitTorrents, trong đó nhu cầu được phân chia và cùng chia sẻ trong mạng lưới "người sử dụng".

Lưới điện micro có thể tồn tại như các lưới điện riêng lẻ tại các cộng đồng nhỏ, hoặc do các nhà cung cấp điện hiện hành sở hữu và vận hành.

Các nhóm ủng hộ, như tổ chức Liên minh Xanh, đã thúc đẩy các công nghệ sản xuất điện micro, như nồi hơi micro-CHP (sản xuất nhiệt và điện kết hợp) - là một bộ phận quan trọng của các lưói điện micro - tuabin gió mini và giàn pin năng lượng mặt trời quang voltaic (PV). Các thiết bị micro-CHP hoạt động theo cách biến đổi nhiệt năng (nhiệt năng này lẽ ra đã bị thất thoát theo khói của ống khói).

Theo Tổ chức Liên minh Xanh, Chính phủ cần xem xét vấn đề sản xuất điện micro một cách kỹ lưỡng hơn. Việc thiết lập 6 tấm PV mặt trời cho một căn nhà ba phòng ngủ có thể giúp giảm hơn 20% phát thải cacbon của căn nhà.

Lưới điện micro được thiết kế cho các cộng đồng nhỏ, ví dụ cho một khu vực được dự kiến xây dựng thành khu nhà ở điển hình của Anh. Lưới điện micro hoạt động hiệu quả hơn nhiều khi nhu cầu điện biến động mà lưới điện quốc gia không đủ linh hoạt để đáp ứng.

Dự án của Tiến sĩ Markvart được bắt đầu từ nhận thức thấy hệ thống phân phối điện hiện tại của Anh đã được thiết lập xung quanh các khu vực sẵn có nhiên liệu hóa thạch. Giàn thiết bị năng lượng mặt trời có thể được tích hợp vào lưới điện thông qua các lưới điện micro.

Tuy nhiên, Thế kỷ XXI đã nảy sinh một số vấn đề thúc bách về sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Tiến sĩ Markvart cho biết, các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu phương án mà lĩnh vực công nghệ năng lượng có thể phát triển, đáp ứng nhu cầu giảm phát thải. Tiến sĩ Markvart và nhóm nghiên cứu tại Đạihọc Southampton xây dựng một mô hình máy tính để thử nghiệm khả năng của các lưới điện quy mô nhỏ, kết hợp các thiết bị micro-CHP với giàn thiết bị năng lượng mặt trời PV để biến đổi ánh nắng mặt trời thành điện. Theo Tiến sĩ, có thể so sánh như mạng điện thoại kiểu cũ với mạng điện thoại hiện đại ngày nay. Việc thiết lập lưới điện micro không cần thiết phải xây dựng một mạng điện hoàn toàn mới, như một số mạng băng rộng đã tiên đoán. Đối với các nước đang phát triển, có thể cung cấp điện cho các tòa nhà mà không cần thiết lập cơ sở hạ tầng to lớn tại đó.

Do chi phí của các công nghệ thay thế giảm dần và hiệu quả của chúng gia tăng, các công nghệ này ngày càng trở nên một phương án lựa chọn quan trọng. Phát thải khí nhà kính cũng có thể được giảm xuống, nếu các máy phát điện micro được cấp điện bằng hydro, ánh nắng mặt trời hoặc các tua bin gió nhỏ. Việc thiết lập các máy phát gần nơi có nhu cầu cũng làm giảm chi phí truyền tải điện từ trạm điện ở xa đến hộ gia đình. Công suất của các máy phát tương tự với nhu cầu tải - là một đặc điểm rất khác với các hệ thống truyền thống có các trạm điện khổng lồ phục vụ cho nhiều người sử dụng nhỏ. Các lưới điện nhỏ hơn có nghĩa là áp dụng được phương pháp tích trữ điện năng không sử dụng, là điều không thực hiện được đối với các lưới điện lớn. Trong hệ thống truyền thống, bạn có trạm điện và dòng điện chạy từ trạm điện đến người sử dụng, và chỉ theo một chiều. Toàn bộ lưới điện được xây dựng quanh dòng điện một hướng này. Trong hệ thống này, có một lượng nhiệt lớn phát sinh trong quy trình. Nhiệt năng này chỉ là sản phẩm thải và bị phí hoài. Các "ống khói" khổng lồ, đã trở thành một bộ phận quen thuộc ở nhiều khu vực của nước Anh, là các tháp làm nguội và sau đó thải nhiệt thải ra ngoài. Chỉ có 30-40% năng lượng ban đầu được biến đổi thành điện; 60-70% theo ống khói ra ngoài. Người ta không sử dụng được năng lượng này vì không có cơ sở nào gần các trạm điện cần đến nhiệt năng.

Ngày càng có nhiều thiết bị micro-CHP được thử nghiệm ở các cộng đồng nhỏ để thay thế các thiết bị nồi hơi đun nóng tập trung thông thường. Theo các đánh giá, đến năm 2020 sẽ có 8 triệu thiết bị micro-CHP ở các hộ, cung cấp 1/3 công suất điện cho hộ gia đình. Theo Tiến sĩ Markvart, trong tương lai chúng ta nên có các lưới điện micro; và có thể xây dựng chúng ngay từ bây giờ. Hiện nay, công nghệ đã có. Tuy nhiên, rào cản chính lại là các rào cản về thể chế và quy định. Hiện đã có một sự thay đổi bởi tổ chức đề ra quy định Ofgem, đang nghiên cứu về phương pháp xác định các khu vực cấp điện theo đăng ký để thuyết phục Ủy ban phụ trách về điện về tiềm năng của phương án này.

Theo Bộ Thương mại và Công nghiệp, Chính phủ đã công nhận chi phí của các thiết bị năng lượng tái tạo. Chính phủ muốn khuyến khích ngành công nghiệp để có thể giảm chi phí của thiết bị.

Nguồn: BBCNews.com, 25/9/2005