Nghĩ nhỏ để làm lớn

28

Các nhà khoa học tại GE và MIT dùng dữ liệu lớn để phát triển mô hình lưới điện vi mô với hiệu quả đầu tư cao hơn đầu tư mở rộng lưới điện thông thường, hứa hẹn sẽ được áp dụng cho hàng trăm triệu người đang chưa có điện ổn định.

Ảnh: Getty Images.

Lưới điện không rẻ như chúng ta vẫn tưởng. Chi phí sản xuất và lắp đặt 1 dặm (1,6 km) lưới điện cao thế thường lên tới 300.000 đô-la Mỹ. Con số này khá tốn kém đối với một quốc gia phát triển như Hoa Kỳ nhưng có thể là quá lớn với nhiều nước đang phát triển. Hơn 1 tỷ người trên thế giới không có điện lưới ổn định, trong đó có 600 triệu người đang sinh sống ở vùng cận Sahara, châu Phi. Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu tại GE Power và Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này bằng cách “nghĩ nhỏ hơn”.

Cụ thể, chương trình Mô hình Cấp điện Tham khảo (Reference Electrification Model – REM) của họ tập trung vào lưới điện vi mô (microgrid). Đây là loại hình lưới điện quy mô nhỏ, hoạt động độc lập ngoài hệ thống lưới điện chính và cho phép sử dụng nhiều nguồn phát điện trong một lưới. Công nghệ này hứa hẹn sẽ tiết kiệm hơn nhiều so với lưới điện truyền thống. Chi phí cấp điện cho một hộ gia đình qua microgrid chỉ khoảng 1.200 đô-la Mỹ hoặc thấp hơn.

Thực tế, nghiên cứu “Energy for All” (Điện cho mọi người) của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho rằng minigrid (microgrid), được định nghĩa là “lưới điện dùng cho cộng đồng cư dân có chức năng phát và phân phối điện tại điểm tiêu thụ”, sẽ là “công nghệ tiết kiệm nhất để cấp điện cho 450 triệu người, ⅔ dân số vùng cận Sahara”. Nghiên cứu này cũng ước tính rằng minigrid cần “tổng vốn đầu tư khoảng 300 tỷ đô-la Mỹ cho giai đoạn từ nay đến năm 2030, tương đương 20-25 tỷ đô-la Mỹ mỗi năm”.

Các nhà nghiên cứu tại GE Power và MIT đang sử dụng dữ liệu lớn để xác định những phương pháp phân phối điện qua microgrid hiệu quả nhất. Họ sử dụng phần mềm để phân lớp dữ liệu dân số, thông tin lưới điện hiện hành, các khảo sát tài nguyên thiên nhiên, dữ liệu địa hình từ vệ tinh và những nguồn thông tin khác, từ đó tối ưu chi phí và lợi ích của việc mở rộng lưới điện hiện có hoặc xây dựng hệ thống microgrid mới.

“Công nghệ này đang làm thay nhiều phần việc của con người để có được thiết kế tối ưu thay vì các cách tiếp cận thông thường”, Robert Stoner, phó giám đốc khoa học và công nghệ của Sáng kiến Năng lượng MIT (MITEI) và là nghiên cứu trưởng dữ liệu của chương trình REM, nói.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, minigrid hay microgrid sẽ là lựa chọn tiết kiệm nhất để đấu nối điện cho 450 triệu người trên thế giới. Ảnh: Getty Images.

REM tạo ra các phương án phát điện độc đáo cho từng địa điểm. Nó có thể lựa chọn nguồn phát ít tốn kém nhất. Ví dụ, với khu vực nhiều nắng, REM sẽ đề xuất sử dụng điện mặt trời, còn với vị trí ở gần nguồn nước ổn định, nó sẽ lựa chọn thủy điện. Mô hình này thậm chí còn có thể lập ra một kế hoạch dự án chi tiết đến từng mét dây điện, loại số liệu rất cần thiết để lập dự toán cho một chương trình phát triển.

“Có thể tạo ra một kế hoạch và chương trình tối ưu, chặt chẽ với nhiều lựa chọn như mở rộng lưới điện, xây dựng lưới điện vi mô và hệ thống phát điện độc lập đủ hấp dẫn khối tư nhân là một ý tưởng mới mẻ”, Stoner cho biết. “Việc sử dụng các mô hình không gian địa lý như REM đang được chấp nhận rộng rãi”.

GE và MIT đang tham gia một dự án do World Bank tài trợ để ứng dụng mô hình REM vào thực tế tại Nigeria. Những kết quả ban đầu tại Sokoto, Nigeria cho thấy: Với một số giả thiết nhất định, việc lắp đặt microgrid tại 85% trong 1.500 địa điểm cần được cấp điện sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn phát triển lưới điện thông thường.

Trong số 85% này có làng Soron Yamma Alela, nơi 384 cư dân đang phải phụ thuộc vào ắc-quy sạc từ máy phát điện chạy diesel để có điện ngắt quãng. Chính phủ Nigeria dùng nghiên cứu của GE và MIT để thiết kế một hệ thống điện mặt trời 172 kW với 18 km dây cáp và cột điện, kết nối 273 hộ dân và 5 doanh nghiệp trong làng vào một lưới điện ổn định. Hình mẫu Soron Yamma Alela và các thử nghiệm microgrid khác ở Nigeria sẽ thúc đẩy tỷ lệ dân số có điện tăng thêm 23% trước năm 2020 để 75% dân số nước này được dùng điện ổn định.

“Điện là nền tảng cho tất cả các dịch vụ khác, từ tưới tiêu, lưu giữ thực phẩm qua đêm đến chăm sóc y tế”, Ricky Buch, giám đốc thương mại mảng kết nối và phân phối điện lai tại GE Power, nói.

GE đã cam kết đầu tư 7,5 triệu đô-la Mỹ cùng nguồn lực công nghệ và nhân sự cho bốn Trung tâm Năng lượng Carbon Thấp của MITEI để thúc đẩy nghiên cứu và phát triển những công nghệ chủ chốt, đáp ứng nhu cầu điện trong tương lai như điện mặt trời, lưu trữ điện, hệ thống điện và cố định và tích trữ carbon.

Khi thử nghiệm REM tại Ấn Độ, GE và MITEI đã hợp tác với chính quyền địa phương để đấu nối điện cho các cộng đồng trong và quanh khu vực sông Ganges, vốn không tiếp cận được với lưới điện truyền thống. Theo Buch, với mật độ dân số khu vực ngoài đô thị ít hơn Ấn Độ, Nigeria là một phép thử hoàn hảo để chứng minh tính khả thi của hệ thống microgrid phân tán tại châu Phi.

Đây không phải lần đầu tiên châu Phi khắc phục thành công những yêu cầu hạ tầng truyền thống. Theo Trung tâm Nghiên cứu Pew, viễn thông phân tán như điện thoại di động tại nhiều quốc gia vùng cận Sahara có tỷ trọng cao ngang với Hoa Kỳ, trong khi chỉ 2% dân số trong vùng sử dụng điện thoại cố định. Nhiều người tin rằng microgrid cũng có tiềm năng tương tự.

Thêm vào đó, microgrid còn tạo ra nguồn cung điện “sạch hơn”. Công nghệ này thay thế cho những hệ thống điện tự phát tại châu Phi vốn chủ yếu chạy bằng diesel, nguồn nhiên liệu có chi phí vận chuyển cao, tiềm ẩn nhiều rủi ro và có hại với môi trường. Buch nói người dân tại vùng cận Sahara hiện đang sử dụng tới hàng gigawatt điện từ các máy phát chạy diesel.

“Công nghệ microgrid còn non trẻ, cũng như có một số quan điểm chính sách cho rằng nó có nhiều hạn chế hơn so với mở rộng lưới điện”, Buch nói. “Chúng tôi đang cố gắng chứng minh rằng những hệ thống microgrid có thể cấp điện liên tục với chi phí tiết kiệm hơn, rằng đó là một biện pháp mới thực sự hiệu quả”.

Theo Brendan Coffey

 

BÌNH LUẬN CỦA BẠN