Năng lượng mặt trời đã trở thành loại phát điện mới được yêu thích trên thế giới, theo dữ liệu toàn cầu cho thấy công suất quang điện mặt trời (PV) được lắp đặt nhiều hơn bất kỳ công nghệ thế hệ nào khác.

Trên toàn thế giới, một số gigawatt công suất PV mặt trời mới đã được lắp đặt trong 73. Năng lượng gió đứng ở vị trí thứ hai (2016GW), với than xuống hạng thứ ba (55GW), tiếp theo là khí (52GW) và hydro (37GW).

Cùng nhau, PV và gió đại diện 5.5% của thế hệ năng lượng hiện tại (như ở cuối 2016), nhưng chủ yếu là chúng chiếm gần một nửa tổng công suất thế hệ mới được lắp đặt trên toàn thế giới trong năm ngoái.

Có thể là việc xây dựng các nhà máy điện than mới sẽ giảm, có thể khá nhanh chóng, bởi vì PV và gió hiện đang cạnh tranh về chi phí ở hầu hết mọi nơi.

Hydro vẫn quan trọng ở các nước đang phát triển vẫn có sông để đập. Trong khi đó, các công nghệ phát thải thấp khác như hạt nhân, năng lượng sinh học, nhiệt mặt trời và địa nhiệt có thị phần nhỏ.

PV và gió hiện có những lợi thế lớn về chi phí, quy mô sản xuất và chuỗi cung ứng. khó thấy công nghệ phát thải thấp nào khác thách thức họ trong vòng một thập kỷ tới.

Đó chắc chắn là trường hợp ở Úc, nơi PV và gió chiếm gần như toàn bộ công suất thế hệ mới, và nơi có công suất PV mặt trời được thiết lập để đạt được 12GW bởi 2020. PV gió và mặt trời đang được được cài đặt với tốc độ kết hợp khoảng 3GW mỗi năm, được thúc đẩy phần lớn bởi chính phủ liên bang Mục tiêu năng lượng tái tạo (RET).

Con số này gấp đôi đến ba lần tốc độ của những năm gần đây và là sự trở lại đáng hoan nghênh cho sự tăng trưởng sau vài năm hoạt động bị khuất phục do sự không chắc chắn chính trị đối với RET.

Nếu tỷ lệ này được duy trì, thì bằng 2030, hơn một nửa lượng điện của Úc sẽ đến từ năng lượng tái tạo và Úc sẽ đáp ứng cam kết theo thỏa thuận khí hậu Paris hoàn toàn thông qua tiết kiệm khí thải trong ngành điện.

Để đưa ra ý tưởng xa hơn, nếu Úc tăng gấp đôi tốc độ lắp đặt PV và gió hiện tại lên 6GW mỗi năm, thì nó sẽ đạt mức điện tái tạo 100% trong khoảng 2033. Mô hình hóa bởi nhóm nghiên cứu của tôi cho thấy điều này sẽ không khó, vì các công nghệ này hiện rẻ hơn so với điện từ than và khí xây dựng mới.

Tương lai tái tạo trong tầm tay

Đơn thuốc cho lưới điện tái tạo 100% giá cả phải chăng, ổn định và có thể đạt được là tương đối đơn giản:

1. Sử dụng chủ yếu PV và gió. Những công nghệ này rẻ hơn so với các công nghệ phát thải thấp khác và Úc có nhiều nắng và gió, đó là lý do tại sao các công nghệ này đã được triển khai rộng rãi. Điều này có nghĩa là, so với các năng lượng tái tạo khác, chúng có các dự báo giá đáng tin cậy hơn và tránh sự cần thiết phải đưa ra các giả định anh hùng về sự thành công của các lựa chọn năng lượng sạch đầu cơ hơn.

2. Phân phối thế hệ trên một diện tích rất lớn. Truyền bá các cơ sở gió và PV trên các khu vực rộng - ví dụ một triệu km vuông từ phía bắc Queensland đến Tasmania - cho phép truy cập vào một loạt các thời tiết khác nhau, và cũng giúp làm giảm nhu cầu của người dùng.

3. Xây dựng các kết nối. Liên kết mạng lưới rộng khắp của PV và gió với các đường dây điện cao thế thuộc loại đã được sử dụng để di chuyển điện giữa các trạng thái.

4. Thêm lưu trữ. Lưu trữ có thể giúp phù hợp với việc tạo ra năng lượng với các mẫu nhu cầu. Lựa chọn rẻ nhất là lưu trữ năng lượng thủy điện bơm (PHES), Với sự hỗ trợ từ pin và Quản lý nhu cầu.

Úc hiện có ba hệ thống PHES - Tumut 3, Thung lũng Kangaroovà Wivenhoe - tất cả đều trên sông. Nhưng có một số lượng lớn các địa điểm ngoài sông tiềm năng.

Trong một dự án được tài trợ bởi Cơ quan năng lượng tái tạo Úc, chúng tôi đã xác định về 5,000 các trang web ở Nam Úc, Queensland, Tasmania, quận Canberra và quận Alice Springs có khả năng thích hợp cho việc lưu trữ thủy điện được bơm.

Mỗi trang web này có từ 7 và 1,000 nhân với tiềm năng lưu trữ của Pin Tesla hiện đang được lắp đặt để hỗ trợ lưới điện Nam Úc. Hơn nữa, hydro được bơm có tuổi thọ 50 năm, so với năm 8-15 cho pin.

Điều quan trọng, hầu hết các địa điểm PHES tiềm năng đều nằm gần nơi mọi người sinh sống và nơi xây dựng các trang trại gió và PV mới.

Sau khi tìm kiếm các trang web ở New South Wales, Victoria và Tây Úc hoàn tất, chúng tôi hy vọng sẽ khám phá 70-100 gấp nhiều lần tiềm năng lưu trữ năng lượng PHES so với yêu cầu để hỗ trợ lưới điện tái tạo 100% ở Úc.

Quản lý lưới điện

Máy phát điện nhiên liệu hóa thạch hiện cung cấp một dịch vụ khác cho lưới điện, bên cạnh việc chỉ tạo ra điện. Chúng giúp cân bằng cung và cầu, trong khoảng thời gian xuống còn vài giây, thông qua năng lượng quán tính có thể được lưu trữ trong máy phát điện kéo sợi nặng của chúng.

Nhưng trong tương lai dịch vụ này có thể được thực hiện bởi các máy phát tương tự được sử dụng trong các hệ thống thủy điện được bơm. Và cung và cầu cũng có thể được kết hợp với sự trợ giúp của pin phản ứng nhanh, quản lý nhu cầu và quán tính tổng hợp của Hồi từ PV và các trang trại gió.

Wind và PV đang cung cấp sự cạnh tranh khốc liệt hơn bao giờ hết cho khí đốt trên thị trường năng lượng. Giá của gió và PV quy mô lớn ở 2016 là $ 65-78 mỗi megawatt giờ. Đây là dưới giá bán buôn điện hiện tại trong thị trường điện quốc gia.

Bằng chứng giai thoại dồi dào cho thấy giá năng lượng gió và PV đã giảm xuống còn $ 60-70 mỗi MWh trong năm nay khi ngành công nghiệp cất cánh. Giá có thể giảm xuống dưới $ 50 mỗi MWh trong vòng một vài năm, để phù hợp với giá chuẩn quốc tế hiện tại. Do đó, chi phí ròng khi chuyển sang hệ thống điện tái tạo 100% trong những năm tiếp theo là 0 so với việc tiếp tục xây dựng và bảo trì các cơ sở cho hệ thống nhiên liệu hóa thạch hiện tại.

Gas không còn có thể cạnh tranh với gió và PV để cung cấp điện. Bơm nhiệt điện đang lái khí ra khỏi nước và sưởi ấm không gian. Ngay cả để cung cấp nhiệt độ cao cho ngành công nghiệp, khí phải có giá thấp hơn A $ 10 mỗi gigajoule để cạnh tranh với các lò điện được cung cấp bởi gió và năng lượng PV có giá A $ 50 mỗi MWh.

Điều quan trọng là, PV và gió chi phí thấp được triển khai trong môi trường điện chi phí cao hiện nay, họ sẽ càng giảm giá.

Sau đó là vấn đề sử dụng năng lượng khác ngoài điện - như giao thông, sưởi ấm và công nghiệp. Cách rẻ nhất để làm cho các nguồn năng lượng này có màu xanh là điện khí hóa hầu như mọi thứ, sau đó cắm chúng vào lưới điện được cung cấp bởi năng lượng tái tạo.

Giảm lượng khí thải nhà kính ở Úc có thể đạt được bằng cách chuyển đổi lưới điện sang năng lượng tái tạo, cùng với việc áp dụng hàng loạt phương tiện điện cho giao thông đường bộ và bơm nhiệt điện để sưởi ấm và làm mát. Ngoài ra, chúng ta có thể phát triển các con đường chạy bằng điện có thể tái tạo để sản xuất nhiên liệu và hóa chất dựa trên hydrocarbon, chủ yếu thông qua quá trình điện phân nước để thu được hydro và carbon từ khí quyển, để giảm lượng khí thải 55% (với tỷ lệ 83 còn lại khí thải chủ yếu đến từ nông nghiệp và giải phóng mặt bằng).

Làm tất cả những điều này có nghĩa là tăng gấp ba lượng điện mà chúng ta sản xuất, theo ước tính sơ bộ của nhóm nghiên cứu của tôi.

Nhưng không thiếu năng lượng mặt trời và năng lượng gió để đạt được điều này, và giá đang giảm nhanh chóng. Chúng ta có thể xây dựng một tương lai năng lượng sạch với chi phí khiêm tốn nếu chúng ta muốn.

Giới thiệu về Tác giả

Andrew Blakers, Giáo sư Kỹ thuật, Đại học Quốc gia Úc (ANU)

Bài viết này là từ Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon