Đăng ký thành viên

Mô hình tiên đoán nhu cầu tích trữ năng lượng tái tạo

Hiểu được các nhu cầu năng lượng trong tương lai có thể giúp quá trình chuyển dịch sang năng lượng tái tạo trở nên dễ dàng hơn.

Mục tiêu tham vọng nhất về phát thải ròng bằng 0 là thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng các hệ thống năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió. Tuy nhiên, năng lượng tái tạo quy mô lưới điện phụ thuộc vào các hệ thống tích trữ năng lượng.

Các nhà nghiên cứu do Đại học bang North Carolina (Mỹ) dẫn đầu đã phát triển một mô hình để dự báo nhu cầu tích trữ năng lượng của một quốc gia nếu quốc gia đó chuyển hoàn toàn từ nhiên liệu hóa thạch sang các nguồn năng lượng tái tạo. Mô hình này có thể giúp các nhà hoạch định chính sách đưa ra quyết định sáng suốt về lập kế hoạch năng lượng ngắn hạn và dài hạn. 

Các nguồn năng lượng tái tạo (Ảnh st)

Xác định nhu cầu năng lượng

Nghiên cứu ban đầu tập trung vào hệ thống năng lượng của Italia, nơi đang phải đối mặt với những thách thức trong việc có được khí tự nhiên với giá cả phải chăng. Mục tiêu là xác định nhu cầu tích trữ năng lượng của Italia nếu chỉ dựa vào các nguồn năng lượng tái tạo. Mặc dù sơ đồ khối này tập trung vào Italia nhưng cũng có thể sử dụng mô hình này để ước tính nhu cầu tích trữ năng lượng cho bất kỳ hệ thống năng lượng nào.

Tích trữ năng lượng là một yếu tố quan trọng trong việc phát triển sơ đồ khối do bản chất không thể đoán trước của các nguồn năng lượng tái tạo. Các nguồn năng lượng tái tạo không phát ra năng lượng một cách nhất quán. Ví dụ, các tấm pin mặt trời phát ra điện khi mặt trời chiếu sáng nhưng không sản xuất ra năng lượng vào ban đêm. Cũng vậy, các tuabin gió phát ra điện khi gió thổi nhưng không thể phát điện khi lặng gió. Các hệ thống tích trữ sẽ tích trữ năng lượng phát ra trong các khoảng thời gian thời tiết hoạt động để sử dụng sau này khi các nguồn này không có sẵn. Điều này đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định. 

Sơ đồ khối mà các nhà nghiên cứu đã phát triển để dự báo nhu cầu tích trữ năng lượng (Ảnh st)

Các sửa đổi bổ sung 

Các nhà nghiên cứu hướng đến mục tiêu tạo ra một mô hình chính xác hơn về đặc tính tích trữ của hệ thống tích trữ năng lượng bằng cách sửa đổi mô hình tối ưu hóa Temoa. Một sửa đổi quan trọng là phản ánh cách năng lượng tái tạo sản xuất năng lượng ở các tốc độ khác nhau trong suốt cả ngày và cả năm. Ví dụ, năng lượng mặt trời dồi dào hơn vào những ngày hè dài nhưng giảm đáng kể vào ban đêm. Họ cũng tính đến cách tiêu thụ năng lượng thay đổi. Ví dụ, sử dụng lò sưởi làm tăng mức tiêu thụ điện trong những đêm mùa đông lạnh giá. 

Biến động năng lượng tái tạo hàng ngày của năng lượng mặt trời (trái) và gió (phải) ở Italia (Ảnh st)

Phản ánh về năng lượng ngắn hạn

Những thay đổi này phản ánh một số hành động ban đầu mà Italia có thể thực hiện để phát triển các hệ thống tích trữ.

Phản ánh trung tâm cho thấy rằng Italia phải tích trữ khoảng 10% năng lượng phát ra trong các thiết bị tích trữ năng lượng ngắn hạn. Tích trữ năng lượng ngắn hạn đề cập đến khoảng thời gian mà một thiết bị có thể duy trì công suất đầu ra tối đa. Ví dụ, một thiết bị 2kW trong ba giờ có thể giải phóng 2kW trong ba giờ. Nếu công suất đầu ra tối đa giải phóng vượt quá bốn giờ, thiết bị không còn được coi là thiết bị năng lượng ngắn hạn nữa. 

Các hệ thống tích trữ ngắn hạn có thể phản ứng nhanh với những thay đổi đột ngột về cầu hoặc cung điện, giúp duy trì sự ổn định của lưới điện và ngăn ngừa tình trạng mất điện. Bằng cách triển khai các giải pháp tích trữ ngắn hạn này, Italia có thể quản lý tốt hơn các nguồn năng lượng tái tạo của mình, đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng đáng tin cậy và dẻo dai khi quốc gia này chuyển dịch khỏi nhiên liệu hóa thạch.

Lợi ích của việc chuyển sang năng lượng tái tạo 

Việc chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và xã hội. 

Một số lợi ích về môi trường bao gồm chất lượng không khí và nước tốt hơn và giảm phát thải khí nhà kính. Việc khai thác và đốt nhiên liệu hóa thạch giải phóng các chất ô nhiễm làm suy giảm chất lượng không khí và nước. Các nguồn năng lượng tái tạo không tạo ra các chất ô nhiễm, giúp giảm thiểu các vấn đề về sức khỏe như hen suyễn, viêm phế quản và các bệnh tim mạch. Các nguồn năng lượng tái tạo cũng tạo ra ít hoặc không tạo ra khí nhà kính trong quá trình hoạt động. Điều này làm giảm đáng kể lượng phát thải cacbon so với nhiên liệu hóa thạch.

Biên dịch: Bùi Thị Thu Hường

Theo “eepower”, tháng 10/2024