Cứu tinh lưới điện hỗn hợp ở California

38

Tua-bin khí điện lai, hay Hybrid EGT, giúp giải quyết sự phụ thuộc quá nhiều vào thiên nhiên của ngành công nghiệp năng lượng tái tạo.

 

SCE đang cấp điện cho 15 triệu dân ở California. Nguồn ảnh: Getty Images

Cùng ở Los Angeles nhưng nếu những giải thưởng ngành điện được chuyển thành giải điện ảnh, công ty này có thể khiến cả Warner Brothers cũng phát điên vì ganh tỵ. Southern California Edison (SCE), nhà cung cấp dịch vụ điện cho 15 triệu dân ở California, vừa thâu tóm sáu giải thưởng, trong đó có hai giải cho sự đột phá, một giải về môi trường sạch từ các nhà hoạt động môi trường và một giải thưởng từ báo Power Engineering cho Dự án điện Tốt nhất. Điều đáng nói là mọi giải thưởng này đều bắt nguồn từ sự ra đời của nhà máy điện hỗn hợp đầu tiên trên thế giới ở Los Angeles.

Các kỹ sư gọi công nghệ này là Tua-bin khí điện lai, hay theo ngôn ngữ chuyên ngành là Hybrid EGT. Nó đã giúp SCE giải quyết một vấn đề trăn trở từ khi ngành công nghiệp năng lượng tái tạo bắt đầu phát triển là sự phụ thuộc quá nhiều vào thiên nhiên. Chỉ một đám mây che kín mặt trời hoặc một buổi chiều không gió có thể khiến sản lượng điện giảm mạnh. Ngay cả những fan cuồng của năng lượng tái tạo cũng không thể chịu nổi điều này.

Khoảng 10 năm trước, những tua-bin khí tự nhiên thường được lắp đặt cạnh các nhà máy phong điện và điện mặt trời để dự phòng cho trường hợp thời tiết xấu. Chúng đã giúp phong điện và điện mặt trời thành phổ biến, vì người dùng đã có thể yên tâm về độ ổn định của nguồn cung điện. Tuy vậy, tua-bin vẫn cần ít nhất 10 phút để khởi động, khoảng thời gian quá lâu đối với một người đang xem một trận bóng bầu dục hoặc một sinh viên đang chạy đua để hoàn thành luận văn. Để tránh tình trạng mất điện diện rộng bất ngờ, các công ty cung cấp năng lượng phải liên tục chạy nhà máy không tải, ngay cả khi nhu cầu điện ở mức thấp. Điều này làm lãng phí lượng lớn nhiên liệu và giảm tuổi thọ máy móc, nhưng đó là giải pháp duy nhất để đảm bảo nguồn điện ổn định.

Mọi thứ dần thay đổi từ năm 2015 khi SCE lắp đặt những dàn pin lớn. Khi hợp tác với bộ phận Grid Solutions và Power Services thuộc GE Power, SCE kết hợp một bộ pin GE 10MW vào tua-bin khí LM6000 của GE. Bộ pin có thể cung cấp năng lượng cho lưới điện trong khoảng 30 phút trong khi tua-bin khí này (thực ra là một động cơ phản lực được cải tạo) chỉ cần khoảng 5 phút để đạt công suất 50 MW. Trong trường hợp trời không gió hoặc nhiều mây, bộ pin này sẽ được kích hoạt để ổn định nguồn cung điện trong khi chờ tua-bin có đủ thời gian để đạt công suất tối đa. Khi trời có gió, pin sẽ ngừng hoạt động và bắt đầu sạc để chuẩn bị cho những ngày gió lặng hoặc nhiều mây.

Hệ thống hoạt động tương tự xe ô tô điện lai vốn sử dụng động cơ xăng để sạc hệ thống pin và hai động cơ này sẽ thay phiên nhau vận hành xe. Điều quan trọng là sự chuyển đổi này nhuần nhuyễn tới mức người lái cũng không phân biệt được động cơ nào đang hoạt động.

Hệ thống tương tự như một chiếc ô tô điện lai, nơi pin (ở phía sau) sạc cho động cơ khí gas (màu xanh ở giữa), sau đó hai hệ thống thay phiên nhau nhịp nhàng. Nguồn ảnh: GE Power.

GE đã phát triển một phần mềm quản lý năng lượng phức tạp để tối ưu hóa quá trình hoạt động của Hybrid EGT khi chuyển đổi từ năng lượng gió sang pin rồi sang khí tự nhiên. Phần mềm này liên tục đối chiếu số liệu cung-cầu trên lưới điện.

“Trong thời gian nghỉ, chúng tôi sẽ theo dõi điện áp và tần số rồi ứng phó với những sai lệch như thể tua-bin đang hoạt động”, Joe Heinzmann, người quản lý sản phẩm hệ thống tua-bin khí điện pin lai tại GE Power Services, giải thích. “Và nếu có nhu cầu năng lượng, chúng tôi sẽ lập tức xả pin và khởi động hệ thống tua-bin khí để cung cấp năng lượng cần thiết”. Khi nhu cầu năng lượng giảm, nhân viên vận hành sẽ nhanh chóng ngừng động cơ tua-bin khí trong khi hệ thống pin vẫn đang hoạt động. Khi kết nối với hệ thống này, nhà máy chạy khí gas chỉ cần kích hoạt một nửa số lần so với trước đây, giảm thiểu khí thải và độ hao mòn máy móc.

Hệ thống tinh vi này mang lại rất nhiều lợi ích cho môi trường sống ở California. SCE dự đoán nó giúp tiết kiệm 2 triệu gallon nước cho mỗi nhà máy điện và giảm 60% lượng khí thải nhà kính trong vòng đời của một nhà máy. Điều đó giúp SCE tiết kiệm nhiều chi phí.

Loại năng lượng do Hybrid EGT sản xuất cũng đang có nhu cầu rất lớn. Dự phòng quay – từ chuyên môn dùng cho loại năng lượng có thể được sản xuất trong vòng 10 phút – đang được định giá từ 5 đến 7 đô-la Mỹ/megawatt/giờ, trong khi loại mô hình đối nghịch, thường được gọi là dự phòng không quay, chỉ có giá 10 cents/megawatt/giờ. Nhờ có hệ thống pin mới, SCE có thể dễ dàng tạo ra dự phòng quay với chi phí cực thấp cho lưới điện.

Tua-bin khí gas LM6000 sử dụng công nghệ của động cơ CF6 của GE. Nguồn ảnh: Rob Butler.

Vibhu Kaushik, giám đốc công nghệ lưới điện và hiện đại hóa của SCE, giải thích: “Công nghệ năng lượng tái tạo và khả năng lưu trữ tạo ra một sự kết hợp hoàn hảo. Bạn có thể khai thác năng lượng tái tạo và cân đối khả năng cung cấp với nhu cầu sử dụng trên lưới điện”.

Những tiến bộ này sẽ giúp California tiến gần hơn tới mục tiêu sử dụng 50% năng lượng tái tạo trên lưới điện vào năm 2030. Với mức sử dụng 28% hiện nay, bang này sẽ dễ dàng đạt mục tiêu 30% ngay từ năm 2020 hay 10 năm trước hạn.

Không có gì ngạc nhiên khi SCE nhận cơn mưa giải thưởng từ các chuyên gia trong ngành. Tuy nhiên, không giống với bất kỳ ngôi sao đạt giải nào ở Los Andeles, Hybrid EGT vẫn ít được biết đến. Ít ai để ý rằng ngành điện đang đạt tới đỉnh phát triển mới.

Theo Amy Kover

 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN