Điện khí hóa Thông minh với Năng lượng Tái tạo: Thúc đẩy Chuyển đổi Năng lượng Bền vững
Nhu cầu điện khí hóa ngày càng cao trong một thế giới tự động hóa và điện khí hóa trên diện rộng. Một nguồn cung cấp điện linh hoạt, phù hợp với mục đích và có thể điều chỉnh được là rất quan trọng đối với các doanh nghiệp, công trình và cơ sở hạ tầng do 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 ngày càng trở nên quan trọng hơn trong kỷ nguyên số hóa. Từ thiết bị đóng cắt, tủ điện, hệ thống phân phối và hệ thống thanh dẫn điện đến thiết bị bảo vệ và chất lượng điện năng, thiết bị đóng cắt và đo lường, công nghệ đóng cắt và điều khiển 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 CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG
Nói một cách đơn giản, chuyển đổi năng lượng biểu thị một sự chuyển đổi đáng kể của hệ thống năng lượng. Các điều chỉnh lớn được thực hiện đối với nguồn cung cấp năng lượng, cách nó được sản xuất, chuyển đổi, phân phối và tiêu thụ, cũng như một loạt các 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 ra ngoài chính 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 các 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 vànăng lượng tái tạocó thể được hình dung và tạo ra như là kết quả của 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 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 cung cấp sự gia tăng đáng kể về hiệu quả sử dụng năng lượng cùng một lúc. 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 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 tăng cường cả chất lượng không khí và sức khỏe.
- Những sự hợp lực mới giữa điện khí hóa thông minh và các nguồn năng lượng tái tạo cũng được tạo ra.
- Một hệ thống khác biệt rất lớn được tạo ra bởi điện khí hóa thông minh. Với hệ thống này, sẽ có sự gia tăng lớn trong tổng nhu cầu điện năng 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 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, mở ra khả năng linh hoạt hơn và thúc đẩy tăng trưởng năng lượng tái tạo và tiến bộ công nghệ bổ sung.
ĐIỆN KHÍ HÓA THÔNG MINH VỚI CÁC LĨNH VỰC KHÁC NHAU
CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG
Hiện tại, 30% tổng 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 tự nhiên hoặc dầu. Khoảng 70% năng lượng được sử dụng trong các tòa nhà được sử dụng bởi nhà ở và các công trình 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% cho các công trình dân cư.
CÔNG NGHIỆP
Khoảng 28% trong số 119 EJ năng lượng đã 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 được chiếm bởi bốn mặt hàng công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng: xi măng, sắt và thép, amoniac và ethylene.Nhiên liệu hóa thạch là nguồn tiêu thụ phi năng lượng duy nhất; trong số này, 70% được sử dụng làm nguyên liệu đầu vào cho sản xuất ethylene (chủ yếu sử dụng dầu), trong khi 30% còn lại được sử dụng để sản xuất methanol và amoniac (chủ yếu sử dụng khí 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 cả 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 sự hợp lực hấp dẫn giữa năng lượng tái tạo và điện khí hóa trên các lĩnh vực, bài báo phạm vi này đã vạch ra các nguyên tắc cơ bản của điện khí hóa thông minh với năng lượng tái tạo trong lĩnh vực giao thông vận tải, xây dựng và công nghiệp. Nghiên cứu cũng mô tả các chiến lược để tận dụng những lợi thế của sự 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 có khả năng thảm khốc thấp hơn. Sẽ cần lập 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 thách thức.
Tác giả: Sachetanand