Xúc tiến nguồn cung bền vững và sử dụng năng lượng vì lợi ích lớn nhất của cộng đồng

Ngành điện mà chúng ta từng biết cả 100 năm qua đang chuyển mình mạnh mẽ

Năng lượng tái tạo. Xe điện. Người tiêu dùng trở thành nhà sản xuất. Lưới điện mini. Bộ điều nhiệt thông minh. Công-tơ thông minh. Dữ liệu khổng lồ. COP21 – Hội nghị về Biến đổi khí hậu của Liên Hiệp Quốc 2015. Những công nghệ, xu hướng và cam kết toàn cầu đang thay đổi toàn bộ ngành điện tới mức chúng ta không còn nhận ra nó như thời Thomas Edison phát minh ra điện.
Chuỗi giá trị điện một chiều của Edison, trong đó các electron di chuyển từ máy biến áp qua hệ thống truyền tải rồi phân phối tới người dùng, đã có đóng góp lớn cho sự phát triển của nền công nghiệp trong thế kỷ qua. Nhưng thiết kế của ngành công nghiệp điện sẽ khác trong thế kỷ tới. Và, nhiều khả năng nó sẽ khác ngay trong 5 năm tới.
Chúng ta cùng xem mô hình hiện đang được thử nghiệm thay đổi lớn đến mức nào.
Các tổ chức và khách hàng từng tiêu thụ điện năng sẽ sớm trở thành các nhà sản xuất điện. Hiện nay, nguồn điện được phân phối có công suất phát điện 136 gigawatts. Trong 10 năm tới, con số này sẽ tăng gấp bốn lần, lên mức 531 gigawatts.
Ví dụ chứng minh khả năng tăng cung có ở mọi nơi. Ngân hàng của Anh HSBC sẽ cung cấp 40% nhu cầu điện năng của Anh quốc bằng hai nhà máy phong điện ở miền Đông nước Anh. Nhà cung cấp dịch vụ điện toán Amazon Web Services cho rằng đến cuối năm 2016, họ sẽ tự cung tự cấp 40% nhu cầu sử dụng điện của chính họ nhờ vào các dự án đầu tư năng lượng tái tạo (NLTT).
Và chính NLTT đang tự thử nghiệm mô hình mới.
Với người bình thường, nỗ lực hòa NLTT vào hỗn hợp nhiên liệu1 của chúng tôi dường như là chuyện đâu đâu, nhưng thực tế, khả năng tiếp nhận NLTT hạn chế hay việc lưới điện không thể nhận thêm nguồn cung điện sạch là một vấn đề ngày càng nghiêm trọng. Riêng nước Đức trong năm 2014 đã cắt giảm khoảng 1.581 gigawatt giờ năng lượng xanh, gấp 3 lần con số này trong năm 2013.
Nhưng hãy thử xem ảnh hưởng của “phản ứng cầu” – một mô hình điều tiết tiêu thụ điện năng theo định hướng khách hàng.
Khi New York chuẩn bị dự án Tái phát triển 60 tòa nhà ở Hudson Yards, người ta cho rằng nhu cầu điện năng sẽ ở mức 200-megawatt. Hệ thống nhà ở thông minh mới với một lưới điện quy mô nhỏ và việc quản lý chặt chẽ đã xóa bỏ hoàn toàn nhu cầu phải có thêm một nguồn cung điện năng mới.
Electrons không còn di chuyển theo hướng trước kia. Người tiêu dùng đang có ảnh hưởng tới các mô hình kinh doanh điện hơn bao giờ hết. Các cơ sở sản xuất, máy phát điện và lưới điện đang cố gắng bắt kịp với sự thay đổi từng ngày của hỗn hợp năng lượng. Và chúng ta mới chỉ đang ở giai đoạn đầu của cái có-vẻ-như-sẽ-là một cuộc cách mạng điện năng.
Trong bối cảnh đó, mô hình sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng cần phải thay đổi. Dòng chảy số liệu và electrons cần trở nên năng động hơn và đa chiều hơn, tận dụng được tối đa dữ liệu để tự chủ hơn.
Tôi nhìn nhận tình trạng đó như thể chuỗi giá trị điện năng đang tiêm morphine vào Mạng lưới Giá trị Điện năng.
Trong một Mạng lưới Giá trị Điện năng, bất cứ đầu nút node nào cũng có thể là một máy phát điện hoặc một người tiêu thụ điện; càng nhiều trí tuệ được chia sẻ trên mỗi đầu nút (và càng nhiều sự hợp tác và điều phối giữa các chủ sở hữu), hiệu quả của cả mạng lưới sẽ càng cao.
Tại GE, chúng tôi đã dành cả năm vừa qua để tưởng tượng và thiết kế Mạng lưới Giá trị Điện năng này cùng với các khách hàng của chúng tôi.
Chúng tôi bắt đầu bằng việc áp dụng các nguyên tắc của “Internet vạn vật” và phần mềm cho phong điện. Với nhà máy phong điện công nghệ số của GE, chúng tôi áp dụng các phân tích về cảm biến dữ liệu từ các tuabin nhằm giám sát, dự đoán và tối ưu hóa công suất của chúng. Kết quả thật đáng kinh ngạc: sản lượng từ những tuabin giống nhau tăng tới 20%!
Sau đó, chúng tôi áp dụng các nguyên tắc này và các công nghệ tương tự với tuabin chạy bằng khí gas và một lần nữa chúng tôi chứng kiến những kết quả không thể tin được: Năng suất tăng 50 triệu đô la Mỹ đối với các nhà máy hiện hành và tăng hơn 200 triệu đô la Mỹ với các nhà máy mới.
Trong sự kiện Minds and Machines (Trí tuệ và Máy móc) của GE tại Paris, chúng tôi giới thiệu phần mềm Nhà máy Điện Công nghệ số mới, giúp mở rộng hơn nữa mạng lưới các hình thức sản xuất kết nối bằng công nghệ số tới các nhà máy nhiệt điện.
Phần mềm mới cho Nhà máy Nhiệt điện Công nghệ số của GE sẽ giám sát và phân tích các dữ liệu từ hơn 10.000 đầu thu dữ liệu tại một nhà máy điện than hiện đại. Nó sẽ dự đoán hiệu suất và đề xuất kế hoạch hành động (có thể được thực hiện thông qua một hệ thống kiểm soát phản hồi tiên tiến) để tăng hiệu suất và sản lượng, giảm lượng phát thải, giảm thời gian dừng máy và giúp các nhà máy nhiệt điện linh hoạt và nhanh nhạy hơn trước các nhu cầu của thị trường điện năng.
Một lần nữa, các kết quả sẽ rất ấn tượng. Với một nhà máy điện than 1.000-megawatt, chúng tôi sẽ giảm được 67.000 tấn than đá mỗi năm trong khi vẫn duy trì sản lượng tương đương.
Chúng tôi đạt được kết quả đó bằng cách tăng được 1.5% hiệu suất nhờ phần mềm và giảm được 3% khí thải CO2, 10-15% lượng khí thải NOX (các loại ôxít nitơ) và SOX (các loại ôxít sunfua). Nếu công nghệ này được áp dụng cho các nhà máy điện than trên toàn cầu, nó sẽ cắt giảm được lượng khí thải tương đương với lượng phát thải của 120 triệu ô tô chạy xăng hay tương đương với lượng CO2 một khu rừng có diện tích bằng Tây Âu có thể hút đi trong một năm. Chúng tôi tin rằng giá trị mang lại cho mỗi nhà máy sẽ là 50 triệu đô la Mỹ.
Vì vậy, chúng tôi giải quyết vấn đề lớn của các Nhà máy Nhiệt điện Công nghệ số, nhưng quan trọng hơn, chúng tôi đang nâng cao tầm nhìn về một Mạng Lưới Giá trị Điện năng.
Cùng lúc, chúng tôi sẽ giới thiệu các giải pháp tương tự cho thủy điện, điện hạt nhân, điện mặt trời và hơn thế nữa. Và cuối cùng, chúng tôi sẽ tạo ra những hệ thống hoàn thiện và liên kết thông minh, giúp khách hàng của chúng tôi hướng tới một Chuỗi Giá trị Điện năng liên kết thực sự.
Đó là tầm nhìn và, đối với GE, là sứ mệnh. Sứ mệnh đó thôi thúc tôi mỗi ngày. Chúng tôi cung cấp năng lượng cho thế giới nhưng đồng thời chúng tôi cũng bảo vệ hành tinh này của chúng ta cho các thế hệ tương lai.
Về tác giả
Ganesh Bell là Giám đốc phụ trách Công nghệ số và Trưởng bộ phận Giải pháp Công nghệ số của GE Power. Ông có hơn 13 năm kinh nghiệm trong ngành công nghiệp phần mềm, thiết kế và phát triển sản phẩm. Chuyên môn của ông bao gồm các sản phẩm có nền tảng kỹ thuật, mô hình lập trình ứng dụng, công nghệ điện thoại di động… Ông có bằng Cử nhân Khoa học của Đại học Madras (Ấn Độ) và bằng Thạc sỹ Khoa học máy tính của Đại học North Dakota (Mỹ).
*Tất cả các quan điểm trong bài là của tác giả.

Bài viết cùng chuyên mục