Điện khí hóa thông minh với năng lượng tái tạo: Thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng bền vững
Nhu cầu điện khí hóa ngày càng cao hơn bao giờ hết trong một thế giới phần lớn tự động hóa và điện khí hóa. Một nguồn cung cấp điện linh hoạt, phù hợp với mục đích và có thể điều chỉnh là rất quan trọng đối với các doanh nghiệp, công trình và cơ sở hạ tầng do những nhu cầu và khó khăn riêng của từng ứng dụng. Vì điện là đòn bẩy để tăng tính khả dụng và lợi nhuận, đồng thời rất cần thiết để thúc đẩy chuyển đổi kỹ thuật số, nên điều này càng trở nên quan trọng hơn trong kỷ nguyên số hóa. Từ tủ điện, bảng điện, hệ thống phân phối và hệ thống thanh dẫn đến thiết bị bảo vệ và chất lượng điện, thiết bị đóng cắt và đo lường, công nghệ điều khiển và đóng cắt công nghiệp và thiết bị lắp đặt điện, các thiết bị này bao gồm một loạt các ứng dụng.
ĐIỆN KHÍ HÓA THÔNG MINH VỚI NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
NHỮNG HIỂU BIẾT CƠ BẢN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG
Nói một cách đơn giản, quá trình chuyển đổi năng lượng biểu thị một sự biến đổi đáng kể của hệ thống năng lượng. Những điều chỉnh lớn được thực hiện đối với nguồn cung cấp năng lượng, cách thức sản xuất, chuyển đổi, cung cấp và tiêu thụ, cũng như nhiều thị trường và luật pháp. Nó cũng có những tác động và hậu quả đáng kể đến các khía cạnh khác của nền kinh tế, văn hóa và môi trường, vượt xa khỏi hệ thống năng lượng.
CÁC YẾU TỐ THÚC ĐẨY QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG HIỆN TẠI
Trong thế kỷ XXI, ngày càng trở nên rõ ràng rằng việc sản xuất và sử dụng rộng rãi nhiên liệu hóa thạch đang góp phần gây ra những vấn đề lớn, bao gồm biến đổi khí hậu và tổn hại sinh thái và môi trường. Một quá trình chuyển đổi năng lượng mới dựa trên hiệu quả năng lượng và năng lượng tái tạo có thể được hình dung và tạo ra nhờ sự tăng tốc đổi mới toàn cầu trong nghiên cứu và công nghệ năng lượng.
PHONG TRÀO ĐIỆN KHÍ HÓA THÔNG MINH MANG LẠI NHIỀU LỢI ÍCH QUAN TRỌNG
- Điện khí hóa thông minh có thể tăng tính linh hoạt và khả năng phục hồi của mạng lưới điện, đồng thời tăng cường an ninh và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch của hệ thống năng lượng lớn hơn. Nó cũng đồng thời cung cấp những sự gia tăng đáng kể trong hiệu quả sử dụng năng lượng. Điện khí hóa thông minh thực sự sẽ làm giảm tổng nhu cầu năng lượng cho cùng một lượng dịch vụ năng lượng và tăng năng suất kinh tế vì sử dụng điện cho các mục đích cuối cùng như giao thông vận tải và hệ thống sưởi ấm tòa nhà hiệu quả hơn so với sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Ngoài ra, nó làm giảm ô nhiễm, từ đó nâng cao cả chất lượng không khí và sức khỏe.
- Các mối quan hệ hợp lực mới giữa điện khí hóa thông minh và các nguồn năng lượng tái tạo cũng trở nên khả thi.
- Một hệ thống hoàn toàn khác biệt được tạo ra bởi điện khí hóa thông minh. Với hệ thống này, sẽ có sự gia tăng lớn trong tổng nhu cầu về điện trong các tòa nhà, công nghiệp và giao thông vận tải, điều này mở ra các thị trường mới. Các nhà cung cấp chính cho các thị trường mới này sẽ là năng lượng mặt trời và năng lượng gió.
Do đó, điện khí hóa thông minh sử dụng năng lượng tái tạo tạo ra một vòng phản hồi tích cực trong đó điện khí hóa thúc đẩy các ứng dụng và thị trường mới cho năng lượng tái tạo, sau đó đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang điện cho các mục đích cuối cùng, mở ra khả năng linh hoạt hơn và thúc đẩy tăng trưởng năng lượng tái tạo và tiến bộ công nghệ hơn nữa.
ĐIỆN KHÍ HÓA THÔNG MINH VỚI CÁC NGÀNH KHÁC NHAU
CÁC TÒA NHÀ
Hiện tại, 30% mức tiêu thụ cuối cùng trên toàn thế giới được sử dụng bởi các tòa nhà. Hơn nữa, một nửa năng lượng của nó được cung cấp bởi sinh khối, khí đốt tự nhiên hoặc dầu. Khoảng 70% năng lượng được sử dụng trong các tòa nhà được sử dụng bởi các hộ gia đình và các khu dân cư khác, với 40% còn lại dành cho các công trình thương mại và chính phủ. Hiện tại, 51% năng lượng được sử dụng trong các tòa nhà thương mại và công cộng đến từ điện, so với 24% đối với các công trình dân cư.
CÔNG NGHIỆP
Khoảng 28% trong số 119 EJ năng lượng được tiêu thụ dưới dạng điện đã được sử dụng để cung cấp năng lượng là tổng mức tiêu thụ cuối cùng toàn cầu của khu vực công nghiệp. Khoảng 60% nhu cầu năng lượng công nghiệp là do bốn mặt hàng công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng là xi măng, sắt thép, amoniac và etylen. Nhiên liệu hóa thạch là nguồn tiêu thụ phi năng lượng duy nhất; trong số này, 70% được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất etylen (chủ yếu sử dụng dầu), trong khi 30% còn lại được sử dụng để sản xuất metanol và amoniac (chủ yếu sử dụng khí đốt tự nhiên).
GIAO THÔNG VẬN TẢI
Hiện tại, chỉ khoảng 1% trong số khoảng 121 EJ năng lượng cần thiết cho giao thông vận tải—bao gồm việc di chuyển người và hàng hóa bằng đường bộ, đường hàng không và đường biển—được cung cấp bởi điện (IEA, 2020a). Trên toàn cầu, hơn hai phần ba lượng điện đó được sử dụng cho vận tải đường sắt, với xe điện và tàu điện ngầm sử dụng phần lớn phần còn lại.
KẾT LUẬN
Để minh họa cho các mối quan hệ hợp lực hấp dẫn giữa năng lượng tái tạo và điện khí hóa trên các lĩnh vực, bài viết nghiên cứu phạm vi này đã phác thảo những điều cơ bản về điện khí hóa thông minh với năng lượng tái tạo trong các lĩnh vực giao thông vận tải, xây dựng và công nghiệp. Nghiên cứu cũng mô tả các chiến lược để tận dụng những mối quan hệ hợp lực này và tạo ra một tương lai với hệ thống năng lượng tốt hơn, sức khỏe tốt hơn, mức sống cao hơn và nguy cơ biến đổi khí hậu thảm khốc thấp hơn. Sẽ cần có kế hoạch cẩn thận, ý chí chính trị và các chiến lược và lộ trình năng lượng quốc gia toàn diện để thực hiện sự thay đổi này vì việc cung cấp các con đường hiệu quả để điện khí hóa bằng các nguồn năng lượng tái tạo có thể là một thách thức.
Tác giả: Sachetanand