Đăng ký thành viên

Khai thác sức mạnh của số hóa: Dự án Di-Hydro

Trong hành trình tìm kiếm tương lai bền vững, vai trò của năng lượng tái tạo trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Thật vậy, thủy điện đã và đang cung cấp sản lượng năng lượng sạch và ổn định với dấu chân môi trường tương đối thấp. Tuy nhiên, khi nhu cầu trên các hệ thống năng lượng tăng trưởng và tiến hoá, Thủy điện phải đối mặt với thách thức là phải theo kịp những nhu cầu đó.

Di-Hydro nâng cao hiệu suất, độ tin cậy và tính bền vững của các nhà máy thủy điện trên khắp châu Âu thông qua số hóa (Ảnh st)

Dự án Di-Hydro, do chương trình Horizon Europe tài trợ và Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ Hellas (CERTH) điều phối, đang đi đầu trong thách thức này. Bằng cách tích hợp các công nghệ số tiên tiến vào vận hành thủy điện, Di-Hydro tìm cách nâng cao hiệu suất, độ tin cậy và tính bền vững của các nhà máy thủy điện trên khắp châu Âu thông qua số hóa. Với các vị trí Kịch bản Sử dụng Thực tế(1) tại Hy Lạp, Italia và Serbia, dự án Di-Hydro không chỉ đang chuẩn bị thủy điện cho tương lai mà còn tích cực tạo hình tương lai đó.

Thách thức: Hiện đại hóa nguồn năng lượng cổ xưa

Từ đầu thế kỷ 20, thủy điện đã là một nguồn năng lượng then chốt đóng góp đáng kể vào nguồn cung cấp năng lượng toàn cầu. Tuy nhiên, nhiều nhà máy thủy điện ở châu Âu giờ đây đã lão hóa từ nhiều thập kỷ và đang hoạt động với công nghệ lỗi thời, không đáp ứng được nhu cầu của các hệ thống năng lượng hiện đại.

Các nhà máy này phải đối mặt với một loạt thách thức, bao gồm yêu cầu nâng cao hiệu quả hoạt động, cắt giảm chi phí bảo trì và giảm thiểu tác động đến môi trường. Hơn nữa, các hệ thống thủy điện cần phải thích ứng và phản ứng tốt hơn với sự phức tạp ngày càng tăng của các mạng lưới năng lượng, bao gồm nhiều nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời.

Các phương pháp truyền thống để theo dõi, bảo trì và tối ưu hóa các nhà máy này đang trở nên không đủ. Các cuộc thanh tra thủ công và bảo trì bị động giờ đây không thể theo kịp nhu cầu về độ tin cậy và hiệu suất. Hơn nữa, áp lực môi trường đối với thủy điện - chẳng hạn như nhu cầu bảo vệ hệ sinh thái dưới nước - đang lớn hơn bao giờ hết. Nếu không có sự hiện đại hóa đáng kể, các nhà máy này có nguy cơ trở nên kém hiệu quả, tốn kém và không bền vững về môi trường, đe dọa vai trò của chúng trong tương lai năng lượng của châu Âu.

Giải pháp: Tích hợp số hóa vào thủy điện

Dự án Di-Hydro hướng đến mục tiêu giải quyết trực diện những thách thức này thông qua một chiến lược số hóa toàn diện. Bằng cách tích hợp các công nghệ số tiên tiến vào hoạt động thủy điện, Di-Hydro tìm cách đưa các nhà máy này vào kỷ nguyên số. Dự án này khai thác lợi thế một bộ công cụ tiên tiến, bao gồm Trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (ML), các cảm biến Internet vạn vật (IoT), phân tích dữ liệu thời gian thực và các công cụ hỗ trợ ra quyết định để giúp các nhà quản lý nhà máy thủy điện trong vận hành và bảo trì, cũng như ra quyết định sản xuất.

Dự án Di-Hydro hướng đến mục tiêu giải quyết trực diện những thách thức về nhu cầu nâng cao hiệu quả hoạt động, giảm chi phí bảo trì và giảm thiểu tác động đến môi trường thông qua một chiến lược số hóa toàn diện (Ảnh st)

Dự án xây dựng xoay quanh ba Kịch bản Sử dụng Thực tế chính với các công nghệ thí điểm áp dụng tại các nhà máy thủy điện do các công ty phát điện PPC (Hy Lạp), A2A (Italia) và EPS (Serbia) cung cấp. Mỗi Kịch bản Sử dụng Thực tế nằm ở một quốc gia châu Âu khác nhau, phản ánh các bối cảnh và thách thức hoạt động đa dạng.

Tại Hy Lạp (PPC), Kịch bản Sử dụng Thực tế tập trung vào việc tối ưu hóa vận hành và bảo trì thông qua việc phát triển và ứng dụng các nút cảm biến, để theo dõi liên tục tình trạng về mặt cấu trúc của thiết bị hoặc cơ sở hạ tầng trên 3 nhà máy thủy điện. Các nhà nghiên cứu sẽ phát triển và sử dụng các thuật toán học máy để phân tích lượng lớn dữ liệu hoạt động, nhận dạng các mô hình có thể tiên đoán sự cố thiết bị trước khi chúng xảy ra. Cách tiếp cận chủ động này đối với bảo trì dự kiến ​​sẽ giúp giảm đáng kể thời gian chết, tăng tuổi thọ của các thành phần quan trọng và giảm tổng chi phí vận hành. Ngoài ra, Kịch bản Sử dụng Thực tế này sẽ bao gồm việc phát triển một bản sao số (DT) của một trong những nhà máy thủy điện của PPC, tập trung vào tích hợp dữ liệu từ các cảm biến và các nguồn vật lý để theo dõi và tối ưu hóa nhà máy tốt hơn.

Tại Italia (A2A), trọng tâm nằm ở việc dự báo dòng chảy vào và mô hình hóa phức tạp của lưu vực cho hai nhà máy thủy điện tại các địa điểm cụ thể của Italia, rất quan trọng đối với việc quản lý nhà máy hiệu quả và an toàn. Các phương pháp tiếp cận số sử dụng nhiều nguồn dữ liệu và kỹ thuật AI sẽ nâng cao độ chính xác của dự báo. Những thách thức bao gồm mô hình hóa độ phức tạp của chu trình nước và sự không chắc chắn trong dự báo khí tượng.

Tại Serbia (EPS), Kịch bản Sử dụng Thực tế tập trung vào việc phát triển một hệ thống theo dõi chất lượng nước theo thời gian thực, đưa ra cảnh báo sớm cho Nhà máy Thủy điện Međuvršje, qua đó giải quyết các tác động môi trường và tính bền vững về kinh tế-xã hội. Những thách thức bao gồm giảm thiểu ô nhiễm và sự miễn cưỡng trong việc chia sẻ dữ liệu.

Tác động: Mở đường cho một tương lai xanh hơn

Tác động tiềm tàng của dự án Di-Hydro là rất lớn với những lợi ích vượt xa những cải thiện tức thời trong vận hành thủy điện. Bằng cách số hóa các nhà máy này, Di-Hydro hướng đến mục tiêu tăng hiệu suất hoạt động, giảm chi phí bảo trì, giảm thiểu tác động đến môi trường và cải thiện quá trình ra quyết định sản xuất năng lượng, có tính đến thị trường năng lượng và tất cả các tham số đã đề cập ở trên. Những kết quả này là thiết yếu cho tính bền vững lâu dài của thủy điện như một thành phần cốt lõi trong cân bằng năng lượng tái tạo của Châu Âu.

Ví dụ, việc sử dụng bảo trì tiên đoán trong Kịch bản Sử dụng Thực tế của Hy Lạp dự kiến ​​sẽ giảm tới 30% tình trạng mất điện ngoài ý muốn. Điều này không chỉ nâng cao độ tin cậy của nguồn cung cấp năng lượng mà còn tiết kiệm chi phí đáng kể và giảm tác động môi trường liên quan đến việc sửa chữa khẩn cấp và thay thế thiết bị.

Tương tự như vậy, dự báo dòng chảy vào ở Italia dự kiến ​​sẽ tăng hiệu suất lên tới 10%, góp phần nâng cao sự an toàn và điều độ tối ưu đến các thị trường năng lượng. Ngoài ra, các thông tin chi tiết và công nghệ đã phát triển trong dự án Di-Hydro sẽ được ứng dụng rộng rãi trên khắp châu Âu và xa hơn nữa. Các phương pháp chuẩn hóa và công cụ kỹ thuật số do Di-Hydro tạo ra có tiềm năng trở thành một mô hình số hóa các nhà máy thủy điện trên toàn cầu, đẩy nhanh quá trình chuyển dịch toàn cầu sang các hệ thống năng lượng sạch hơn, hiệu quả hơn.

Tuy nhiên, tác động của Di-Hydro không chỉ giới hạn ở những tiến bộ công nghệ. Bằng cách nâng cao hiệu suất và tính bền vững của các nhà máy thủy điện, dự án này cũng góp phần vào các mục tiêu xã hội rộng lớn hơn, bao gồm an ninh năng lượng, tăng trưởng kinh tế và bảo vệ môi trường. Khi châu Âu nỗ lực đạt được các mục tiêu khí hậu đầy tham vọng của mình, các dự án như Di-Hydro đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo rằng mọi hình thức năng lượng tái tạo, bao gồm cả thủy điện, đều được tối ưu hóa cho tương lai.

Tầm nhìn cho tương lai của thủy điện

Dự án Di-Hydro hình dung về tương lai của thủy điện, nơi số hóa đóng vai trò trung tâm trong việc đảm bảo nguồn năng lượng quan trọng này vẫn hiệu quả, đáng tin cậy và bền vững.

Bằng cách tích hợp các công nghệ số tiên tiến vào hoạt động cốt lõi của các nhà máy thủy điện, Di-Hydro không chỉ giải quyết những thách thức trước mắt của quá trình hiện đại hóa mà còn mở đường cho một tương lai năng lượng xanh hơn, bền vững hơn. Khi dự án tiếp tục tiến hoá, chắc chắn nó sẽ cung cấp những hiểu biết và đổi mới có giá trị, định hình tương lai của thủy điện ở châu Âu và xa hơn nữa.

1: Kịch bản Sử dụng Thực tế: cách người dùng (user/actor) tương tác với hệ thống để đạt được một mục tiêu cụ thể

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo “enlit”, tháng 5/2025