Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ năm, 31/08/2006 17:43 (GMT+7)

Mạng lưới điện hiện đại, an toàn, tiết kiệm

Năm 2003, một nhà máy điện ở bang Ohido bị hỏng đột xuất, chính quyền Bang đã phải lấy điện từ các nơi khác để đảm bảo nhu cầu của người dân. Khi đó, dòng điện trên đường dây cao thế bị tăng lên, dây điện bị nóng và chùng xuống, làm chập mạch điện. Tương tự như Đôminô, lần lượt hơn 200 nhà máy điện bị hỏng, khiến hơn 50 triệu dân không có điện để dùng.

Theo nhận định chung, mạng lưới điện của Mỹ hiện nay được thừa hưởng công nghệ của thế kỷ XX, đã không còn phù hợp cho thế kỷ XXI, khi mà yêu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng cao và xu hướng chuyển sang dùng các dạng năng lượng sạch thay thế cho xăng dầu cũng gia tăng không ngừng.

Sau sự cố đó, Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đã tổ chức nhiều cuộc thảo luận, tập hợp ý kiến các nhà khoa học... để xây dựng một đề án nhằm tìm ra giải pháp tối ưu cho mạng lưới điện trong thời gian tới. Đề án có tên là Continental SuperGrid (có nghĩa là siêu mạng lưới cho lục địa, gọi tắt là SuperGrid). Mục tiêu của Đề án là thêm vào mạng lưới điện đang có để có được mạng lưới cấp điện mạnh hơn, an toàn hơn, không những đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng mà còn đáp ứng nhu cầu sử dụng hyđrô (hoá năng) thay thế dần cho xăng dầu trong hoạt động giao thông, đảm bảo xanh, sạch và rẻ. Những nét chính của Đề án là:

- Làm thêm những đường dây siêu dẫn để dẫn dòng điện cực lớn nhưng không bị tổn hao.

- Dùng các nhà máy điện hạt nhân thế hệ 4, không làm lạnh bằng nước mà bằng khí, có thể đặt xa khu dân cư. Dùng dây siêu dẫn để tải điện cũng như tải hyđrô từ các nhà máy điện hạt nhân.

- Kết hợp làm đường dây siêu dẫn với đường tải khí hyđrô. Hyđrô vừa dùng để làm lạnh dây siêu dẫn, vừa để dự trữ năng lượng.

- Kết hợp sử dụng năng lượng điện và năng lượng hyđrô, giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ.

Dẫn điện bằng dây siêu dẫn

Ý tưởng dùng dây siêu dẫn để dẫn điện đã được các nhà khoa học ở IBM đề xuất từ những năm 60 của thế kỷ XX. Theo tính toán thời đó thì có thể làm dây siêu dẫn thiếc - niôbi, làm lạnh bằng hyđrô lỏng, có thể tải được 100 gigawatt điện, bằng sản lượng của 50 nhà máy điện hạt nhân loại vừa, quãng đường tải điện là 1.000 km mà tổn hao không đáng kể.

Ở Mỹ (New York, Brookhaven) và ở Áo (Graz), người ta đã làm thử đường dây siêu dẫn ở khoảng cách ngắn và thấy rằng chúng có thể hoạt động tốt. Sau khi chế tạo thành công vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao (năm 1986), các nhà khoa học đã đi đến kết luận, đường dây siêu dẫn làm lạnh bằng nitơ lỏng dẫn điện một chiều dài 800 km, công suất là 5 gigawatt là cạnh tranh được về mặt kinh tế. Tuy nhiên ở Đề án này, chủ trương làm dây siêu dẫn nhưng làm bằng hyđrô để đường dây vừa tải được điện vừa tải được hyđrô, tức là đồng thời cung cấp nguồn điện năng và hoá năng.

Bên cạnh việc làm thêm các đường dây siêu dẫn để tải hàng trăm gigawatt điện đi xa, những đường dây cao thế hiện nay có thể cải tiến bằng cách thay dây đồng bằng dây nhôm lõi sợi cacbon. Loại dây này dẫn điện tốt nhưng nhẹ, khi dòng điện lớn chạy qua ít bị chùng xuống như dây đồng. Tuy nhiên, nếu tải điện đột xuất tăng lên thì phải sử dụng đường dây siêu dẫn.

Nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới

Theo Đề án SuperGrid, việc bổ sung nguồn điện có thể là từ các nguồn năng lượng gió, mặt trời... cho đến điện từ các nhà máy điện hạt nhân.

Năm 2005, Mỹ đã bắt đầu phát triển “nhà máy điện hạt nhân thế hệ 4” - lò phản ứng nhiệt độ cao, làm lạnh bằng khí. Các nhà máy điện hạt nhân thế hệ trước đều làm lạnh bằng nước và đặt gần khu dân cư, do vậy dễ gây tranh cãi và phản đối. Với nhà máy điện hạt nhân thế hệ mới, rất dễ xây dựng thành những cụm nhà máy đặt ở nơi xa khu dân cư, tổng công suất mỗi cụm nhà máy này khoảng 10 gigawatt. Điện của các nhà máy điện hạt nhân này không nhất thiết phải chuyển đi hết mà có thể dùng để chế tạo hyđrô làm hoá năng, vừa để dự trữ, vừa để chuyển đi theo các đường dây siêu dẫn. Như vậy, việc xây dựng nhà máy điện hạt nhân là một biện pháp quan trọng để thay thế dần và giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu dầu mỏ.

Siêu cáp

Để tải nhiều gigawatt điện đi xa, yêu cầu của Đề án đặt ra là dây dẫn phải hoàn chỉnh, không làm tiêu hao năng lượng. Do đó, đã có nhiều mô hình thử nghiệm về dây siêu dẫn, biến thế siêu dẫn, thiết bị báo hiệu quá tải của dây siêu dẫn... Với siêu dẫn nhiệt độ cao, đã có thử nghiệm về dây siêu dẫn được chế tạo trên cơ sở oxit đồng làm lạnh bằng nitơ ở 77 độ Kelvin (-196 oC), nhưng dùng nitơ lỏng có thể làm lạnh đến 20 độ Kelvin và có thể chuyển sang dùng hợp kim siêu dẫn magiê điborit (MgB 2).

Theo tính toán của các nhà khoa học, việc dùng dây siêu dẫn để tải dòng điện xoay chiều cỡ như ở mạng điện hiện nay thì tổn hao bằng 1/200 tổn hao năng lượng ở dây dẫn thường. Nhưng dùng dây siêu dẫn để tải dòng điện một chiều (DC) thì hầu như không bị tổn hao năng lượng. Đề án SuperGrid cho thấy, nếu làm 4 đường cáp siêu dẫn thì có thể chuyển hết toàn bộ lượng điện do một nhà máy như Nhà máy điện Tam Hiệp (Trung Quốc). Theo thiết kế của Đề án thì siêu cáp là ống dây siêu dẫn có đường kính 40 cm, ống dày 3,8 cm, bên ngoài có lớp vỏ bọc cách nhiệt đường kính 75 cm, vỏ bảo vệ lớp cách nhiệt dày 3 cm. Bên trong ống siêu dẫn là đường dẫn khí hyđrô (dẫn được 0,6 m3 khí hyđrô trong 1 giây), dòng điện trong ống là 50.000 ampe, chuyển tải được 5.000 megawatt điện (xem hình 1). Nếu dùng siêu cáp để dẫn dòng điện một chiều thì chỉ cần một đôi, để gần nhau và dùng kỹ thuật đào đường ngầm tiên tiến hiện nay thì có thể dễ dàng cho đi dưới mặt đất mà ít bị ảnh hưởng của việc giải phóng mặt bằng.

Năng lượng điện và năng lượng hyđrô

Đề án SuperGrid với cốt lõi là bố trí các đường cáp siêu dẫn, bớt sử dụng xăng dầu mà sử dụng phối hợp năng lượng điện và năng lượng hyđrô. Máy móc, thiết bị, phương tiện vận tải... hiện nay đã quá lệ thuộc vào dầu mỏ, dần dần cần phải chuyển sang dùng động cơ kiểu lai, chạy bằng điện sinh ra từ hyđrô, dùng pin nhiên liệu với khí hyđrô sẽ tiết kiệm được rất nhiều. Ví dụ, ô tô chạy bằng xăng chỉ có khả năng chuyển đổi 30-35% xăng thành năng lượng chuyển động. Trong khi đó, xe động cơ lai chạy bằng pin nhiên liệu có khả năng chuyển đổi tới 50%, thậm chí 60-65% nhiên liệu thành năng lượng chuyển động.

Vấn đề nan giải đối với ngành điện là điều kiện thời tiết và nhu cầu sử dụng của người dân luôn có sự biến đổi. Lúc thì nhu cầu dùng điện tăng lên rất mạnh, khiến cung không đủ cầu; lúc thì nhu cầu giảm xuống nhanh, điện sản xuất ra bị thừa, không tích trữ được và cũng không thể phân phối đi đâu. Việc kết hợp chuyển tải điện và chuyển tải hyđrô có thể điều tiết dễ dàng lúc chuyển tải trực tiếp năng lượng điện đi, lúc dùng năng lượng điện để chế tạo hyđrô (vừa để sử dụng, vừa để dự trữ).

Bộ Năng lượng Mỹ đã tổ chức nhiều cuộc thảo luận góp ý và triển khai thí điểm Đề án SuperGrid. Hiện nay, Bộ này đang có ý định làm thí điểm 1 km siêu cáp để tải cỡ vài trăm megawatt. Từ đó rút kinh nghiệm để làm siêu cáp dài 30-80 km nhằm giải quyết nhu cầu về truyền tải điện năng của mạng lưới điện hiện nay ở Mỹ. Dự kiến, để thực hiện được Đề án này, phải kêu gọi đầu tư nhiều tỷ USD.

Hình 2 giới thiệu quang cảnh lưới điện mới sau 10 năm thực hiện Đề án SuperGrid so sánh với mạng lưới điện hiện nay.

Nguồn: Tạp chí Hoạt động khoa học, số 08/2006

Xem Thêm

Phát triển nhân lực trẻ cho các lĩnh vực công nghệ chiến lược
Bộ Khoa học và Công nghệ được giao nghiên cứu, đề xuất cơ chế, chính sách phát triển nhân lực trẻ chất lượng cao trong các lĩnh vực công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo, hàng không vũ trụ và năng lượng nguyên tử, với thời hạn hoàn thành trong quý IV/2026.
Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Lào Cai: 52 đề tài xuất sắc sẽ được trao giải Cuộc thi lần thứ 21
Chiều 3/11, Ông Giàng Quốc Hưng - Ủy viên Ban Thường vụ Tỉnh ủy, Phó Chủ tịch UBND tỉnh, Chủ tịch Liên hiệp Hội tỉnh, Trưởng Ban Tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật (Hội thi) và Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh (Cuộc thi), chủ trì cuộc họp thống nhất công tác chuẩn bị tổng kết, trao giải Cuộc thi lần thứ 21 và phát động Cuộc thi lần thứ 22.
Cải cách hành chính và chuyển đổi số ở cơ sở cần thực chất hơn
Năm 2026, khi mô hình chính quyền địa phương hai cấp đi vào vận hành, cải cách hành chính và chuyển đổi số đặt ra yêu cầu cao với chính quyền cơ sở. Qua khảo sát tại phường Tuy Hòa, Cư Bao, xã Sơn Hòa, Sông Hinh, Ea Na và Yang Mao, Hội đồng tư vấn Dân chủ – Pháp luật thuộc Ủy ban MTTQ Việt Nam tỉnh Đắk Lắk ghi nhận nỗ lực của địa phương và những vấn đề cần tháo gỡ để nâng cao chất lượng phục vụ.
Tôn vinh tinh hoa đạo học, tiếp nối mạch nguồn hiền tài dân tộc
Từ ngày 5 - 15/11, thành phố Hà Nội tổ chức chuỗi hoạt động kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám (1076–2026), với nhiều chương trình văn hóa, nghệ thuật, triển lãm, trải nghiệm di sản và hội thảo khoa học. Đây là dịp tôn vinh những giá trị bền vững của nền Quốc học Việt Nam, khơi dậy truyền thống hiếu học, tôn sư trọng đạo và tinh thần trọng dụng hiền tài.
Đắk Lắk: Phản biện hồ sơ Dự án nhà máy điện gió, điện mặt trời
Sáng 29/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh đã tổ chức Hội đồng góp ý, phản biện xã hội và phản biện khoa học đối với hồ sơ đề nghị chấp thuận chủ trương đầu tư Dự án Nhà máy điện gió E&M Đắk Lắk tại xã Ea Knốp và xã Cư Prao; Dự án Nhà máy điện mặt trời Jang Pông 2 tại xã Ea Wer.
Góp ý Luật luật An toàn, vệ sinh lao động: Lấy bảo vệ con người và quản trị rủi ro làm trung tâm
Ngày 30/10/2026, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp Hội Khoa học Kỹ thuật An toàn Vệ sinh Lao động Việt Nam (VOSHA) tổ chức Hội thảo "Góp ý dự thảo Luật sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật An toàn, vệ sinh lao động". Hội thảo do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch VUSTA và GS.TS Lê Vân Trình, Chủ tịch VOSHA đồng chủ trì.
VUSTA công bố các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt
Ngày 30/10/2026, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã trang trọng tổ chức Hội nghị công bố các quyết định quan trọng về công tác cán bộ. Lãnh đạo VUSTA đã trao quyết định nghỉ hưu hưởng chế độ cho 02 cán bộ, chuyên viên, đồng thời trao các quyết định điều động, bổ nhiệm cán bộ chủ chốt nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển trong giai đoạn mới.
Liên hiệp Hội Việt Nam hưởng ứng tháng “Vì người nghèo”
Sáng 27/10, tại Hội trường xã Quốc Oai, Khối thi đua các tổ chức thuộc lĩnh vực Khoa học - Kinh tế - Pháp luật - Giáo dục - Đối ngoại thuộc Ủy ban Trung ương Mặt trận Tổ quốc Việt Nam phối hợp với Ủy ban MTTQ Việt Nam thành phố Hà Nội, Hội Luật gia thành phố Hà Nội và xã Quốc Oai tổ chức Hội nghị “Nghe dân nói, nói dân nghe” và thực hiện Tháng cao điểm vì người nghèo 2026.
Thủ tướng mong muốn đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng kiến tạo chuỗi giá trị mới
Phát biểu tại Diễn đàn Kinh tế mùa Thu 2026, Thủ tướng Lê Minh Hưng khẳng định Việt Nam mong muốn các đối tác quốc tế không chỉ đầu tư, sản xuất tại Việt Nam mà cùng nghiên cứu, phát triển công nghệ, đổi mới sáng tạo và kiến tạo những chuỗi giá trị mới.
Tạo động lực tăng trưởng xanh từ khoa học, công nghệ
Chính phủ Việt Nam nhiều lần khẳng định quan điểm "không đánh đổi môi trường lấy tăng trưởng kinh tế". Trong bối cảnh đó, việc giải quyết hài hòa mối quan hệ giữa yêu cầu tăng trưởng nhanh và bảo vệ môi trường, ứng phó với biến đổi khí hậu thông qua các giải pháp khoa học, công nghệ đang trở thành yêu cầu cấp thiết hiện nay.
Hội nghị Đoàn Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam lần thứ nhất (khóa IX)
Chiều 28/10, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức Hội nghị Đoàn Chủ tịch lần thứ nhất (khóa IX), nhiệm kỳ 2026 - 2031. Hội nghị tập trung thảo luận, đóng góp ý kiến vào các dự thảo văn bản nền tảng quan trọng, đánh giá kết quả hoạt động từ sau Đại hội IX, đồng thời đề ra nhiệm vụ trọng tâm đến cuối năm 2026.
Hội nghị BCH Đảng bộ Liên hiệp Hội Việt Nam tháng 10/2026: Tập trung lãnh đạo, chỉ đạo triển khai các nhiệm vụ trọng tâm
Sáng 28/10, tại Hà Nội, Đảng ủy Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) tổ chức Hội nghị Ban Chấp hành Đảng bộ nhằm đánh giá kết quả công tác tháng 10, xác định nhiệm vụ trọng tâm tháng 11/2026 và triển khai một số nội dung quan trọng liên quan đến công tác xây dựng Đảng.