Kết nối Lưới điện thông minh và Biến đổi khí hậu: Mở đường cho một Tương lai bền vững

Giới thiệu

Mối quan tâm toàn cầu vềkhí hậubiến đổi khí hậu đã đạt đến mức quan trọng, thúc đẩy hành động khẩn cấp để giảm thiểu tác động và chuyển đổi hướng tới một tương lai bền vững hơn. Biến đổi khí hậu, do các hoạt động của con người gây ra, đòi hỏi hành động khẩn cấp để giảm phát thải khí nhà kính và chuyển đổi hướng tới một bối cảnh năng lượng carbon thấp. Một trong những yếu tố chính góp phần vào phát thải khí nhà kính là lĩnh vực năng lượng truyền thống, chủ yếu dựa vào nhiên liệu hóa thạch. Như một biện pháp đối phó, sự phát triển và hội nhập của lưới điện thông minh đã nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn. Lưới điện thông minh không chỉ nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của việc phân phối năng lượng mà còn đóng một vai trò then chốt trong việc giải quyết các thách thức về biến đổi khí hậu. Lưới điện thông minh nổi lên như một mô hình chuyển đổi, cung cấp khả năng giao tiếp, tự động hóa và kiểm soát tiên tiến để hiện đại hóa hệ thống phân phối điện.

Mở khóa Thông tin chi tiết: Nhận Báo cáo Nghiên cứu Mẫu về Thị trường Lưới điện thông minh –https://univdatos.com/get-a-free-sample-form-php/?product_id=6162

Tìm hiểu về Lưới điện thông minh

Một lưới điện thông minh là mộtnăng lượng tiên tiếncơ sở hạ tầng hiện đại hóa lưới điện truyền thống bằng cách kết hợp các công nghệ tiên tiến như cảm biến, đồng hồ đo, mạng truyền thông và phân tích dữ liệu để nâng cao việc quản lý sản xuất, phân phối và tiêu thụ điện. Khác với lưới điện truyền thống, lưới điện thông minh tạo điều kiện giao tiếp hai chiều giữa người tiêu dùng và nhà cung cấp tiện ích, cho phép giám sát theo thời gian thực, trao đổi dữ liệu, cơ chế phản hồi theo nhu cầu, cân bằng tải hiệu quả, sử dụng tối ưu các nguồn năng lượng tái tạo và ra quyết định thông minh. Sự chuyển đổi kỹ thuật số này trao quyền cho người tiêu dùng đưa ra các lựa chọn sáng suốt về mức tiêu thụ năng lượng của họ, từ đó thúc đẩy hiệu quả năng lượng và phản hồi theo nhu cầu.

Hình 1: Mạng lưới điện thông minh

Lưới điện thông minh theo dõi tải và quản lý sạc thông minh đã được giới thiệu ở nhiều quốc gia như Mỹ và Bồ Đào Nha. Việc triển khai ít nhất một phần lưới điện thông minh vào cuối thập kỷ dự kiến sẽ giúp giảm nhu cầu nâng cấp lưới do sạc xe điện gây ra bằng cách giảm hoặc tránh các sự kiện tải cao điểm. Về lâu dài, với việc xe điện chiếm hơn một phần ba tổng số, việc triển khai lưới điện thông minh sẽ cần thiết để tránh nhu cầu đầu tư rất lớn. Về lâu dài, công nghệ xe với lưới (V2G) sẽ cho phép xe được kết nối với bộ sạc thông minh để giúp cân bằng hệ thống. Xe điện sẽ hỗ trợ sự ổn định của lưới điện thay vì là một nút thắt cổ chai đối với các yêu cầu cân bằng mạng.

Tích hợp Lưới điện thông minh và Giảm thiểu Biến đổi khí hậu

·Tích hợp Năng lượng tái tạo: Tạo điều kiện cho Quá trình khử cacbon

Năng lượng tái tạocác nguồn, chẳng hạn như năng lượng mặt trời và gió, đóng một vai trò then chốt trong việc giảm lượng khí thải carbon. Lưới điện thông minh cho phép tích hợp và quản lý liền mạch các nguồn năng lượng không liên tục này, thúc đẩy sự kết hợp năng lượng xanh hơn.

o Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), năng lượng tái tạo có thể cung cấp tới 86% điện năng toàn cầu vào năm 2050, góp phần đáng kể vào việc giảm thiểu biến đổi khí hậu.

Đầu tư vào lưới điện đang tăng lên, với các kế hoạch mạng tham vọng hơn để tạo điều kiện điện khí hóa nền kinh tế và tích hợp năng lượng tái tạo

Đầu tư vào mạng lưới điện tăng khoảng 8% vào năm 2022, khi cả các nền kinh tế phát triển và mới nổi đều đẩy nhanh đầu tư để hỗ trợ và cho phép điện khí hóa các tòa nhà, công nghiệp và giao thông vận tải và bao gồm năng lượng tái tạo biến đổi trong hệ thống điện.

·Lưu trữ năng lượng và Tính linh hoạt của lưới điện: Giảm thiểu tính không liên tục

Hệ thống lưu trữ năng lượng rất quan trọng để ổn định lưới điện và đảm bảo cung cấp điện liên tục từ năng lượng tái tạo. Lưới điện thông minh tối ưu hóa việc sử dụng lưu trữ năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào dự phòng nhiên liệu hóa thạch.

o Việc triển khai các hệ thống lưu trữ năng lượng có thể dẫn đến giảm 50% lượng khí thải carbon từ ngành điện vào năm 2050, theo báo cáo của Liên minh Pin Toàn cầu.

·Tài nguyên năng lượng phân tán (DER): Trao quyền cho các Giải pháp địa phương

Tài nguyên năng lượng phân tán, chẳng hạn như tấm pin mặt trời trên mái nhà và tuabin gió nhỏ, tăng cường khả năng phục hồi của lưới và giảm tổn thất truyền tải bằng cách sản xuất điện gần các điểm tiêu thụ hơn.

o Một nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) ước tính rằng việc tích hợp DER có thể giảm phát thải khí nhà kính từ 5-10% trong thập kỷ tới.

·Giám sát thời gian thực và Phân tích dữ liệu: Độ chính xác trong Hành động

Lưới điện thông minh sử dụng giám sát thời gian thực và phân tích dữ liệu để tối ưu hóa việc phân phối năng lượng, giảm lãng phí và cải thiện hiệu quả tổng thể.

o Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) cho thấy rằng phân tích dữ liệu nâng cao có thể giúp tiết kiệm năng lượng lên đến 10% trong các tòa nhà, tác động trực tiếp đến lượng khí thải carbon.

Đầu tư vào cơ sở hạ tầng kỹ thuật số trong lưới điện truyền tải và phân phối điện, 2015-2022

Lưới điện thông minh có thể cho phép tích hợp lướisạc xe điệnbằng cách cung cấp khả năng hiển thị và kiểm soát để khắc phục các vấn đề tắc nghẽn lưới. Cơ sở hạ tầng kỹ thuật số ngày càng trở nên quan trọng trong lưới điện, cả trong phân phối và truyền tải. Đầu tư vào cơ sở hạ tầng lưới điện tăng khoảng 7% vào năm 2022, so với năm 2021. Đã có những khoản đầu tư và tiến bộ đáng kể vào cơ sở hạ tầng công cộng cho xe điện, tiếp tục mở rộng vào năm 2022, tăng hơn 75% trong năm.

Lợi ích và Tác động

·Giảm lượng khí thải carbon thông qua Vận hành hiệu quả

Lưới điện thông minh cho phép quản lý nhu cầu tốt hơn và cân bằng tải, giảm sự cần thiết phải vận hành các nhà máy điện dự phòng kém hiệu quả và thâm dụng carbon trong thời gian nhu cầu cao điểm.

o Ủy ban Châu Âu ước tính rằng việc áp dụng rộng rãi lưới điện thông minh có thể dẫn đến giảm 9% lượng khí thải nhà kính vào năm 2030.

o Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc cải thiện hiệu quả năng lượng thông qua các công nghệ lưới điện thông minh có thể giảm mức tiêu thụ điện toàn cầu khoảng 10% và giảm lượng khí thải carbon dioxide khoảng 1,5 tỷ tấn.

·Khuếch đại khả năng phục hồi trước các điều kiện thời tiết khắc nghiệt

Lưới điện thông minh tăng cường khả năng phục hồi của lưới bằng cách nhanh chóng xác định và cô lập các lỗi, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động trong các sự kiện thời tiết khắc nghiệt và giảm lượng khí thải carbon liên quan đến việc bảo trì lưới.

o Viện Nghiên cứu Điện lực (EPRI) gợi ý rằng lưới điện thông minh có thể ngăn chặn tới 80% sự cố mất điện, do đó giảm thiểu việc phát thải CO2 do sự gián đoạn lưới điện.

·Nâng cao hiệu quả năng lượng để tăng trưởng bền vững

Đồng hồ thông minh và dữ liệu thời gian thực cho phép người tiêu dùng theo dõi và quản lý mức tiêu thụ năng lượng của họ, dẫn đến giảm lãng phí năng lượng và giảm phát thải.

o Hội đồng Mỹ về Nền kinh tế sử dụng năng lượng hiệu quả (ACEEE) tuyên bố rằng riêng đồng hồ thông minh có thể tiết kiệm năng lượng từ 5-15%, dẫn đến giảm phát thải CO2.

o Ví dụ, Liên minh châu Âu đã đặt mục tiêu có ít nhất 80% hộ gia đình được trang bị đồng hồ thông minh vào năm 2020, có thể tiết kiệm năng lượng lên đến 9% trong tiêu thụ điện

Những thách thức và cân nhắc

Mặc dù những lợi ích tiềm năng của việc tích hợp lưới điện thông minh với việc giảm thiểu biến đổi khí hậu là rất lớn, nhưng cần phải giải quyết một số thách thức:

Đầu tư cơ sở hạ tầng: Việc chuyển đổi sang lưới điện thông minh đòi hỏi một khoản đầu tư ban đầu đáng kể vào công nghệ và cơ sở hạ tầng. Chính phủ, các công ty điện lực và các bên liên quan phải hợp tác để tài trợ cho những tiến bộ này.

Quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu: Lưới điện thông minh tạo ra một lượng lớn dữ liệu, làm dấy lên những lo ngại về quyền riêng tư và an ninh mạng. Việc đảm bảo bảo vệ dữ liệu người tiêu dùng và hoạt động của lưới là tối quan trọng.

Khả năng tương tác và tiêu chuẩn: Việc phát triển các tiêu chuẩn chung cho các giao thức truyền thông và định dạng dữ liệu là rất cần thiết để cho phép tích hợp liền mạch các thành phần lưới điện thông minh khác nhau.

Khung thị trường không đầy đủ: Thiết kế thị trường và khuôn khổ pháp lý ở hầu hết các quốc gia không cung cấp một cơ chế để ký kết các dịch vụ linh hoạt giữa các nhà điều hành hệ thống phân phối (DSO) và người tiêu dùng

Chính sách và Khung pháp lý:

Chính phủ đóng một vai trò then chốt trong việc tạo ra một môi trường thuận lợi cho việc triển khai lưới điện thông minh. Các chính sách hỗ trợ, chẳng hạn như các ưu đãi cho việc áp dụng công nghệ, cơ chế định giá carbon và các quy định về năng lượng tái tạo, có thể đẩy nhanh việc tích hợp lưới điện thông minh và thúc đẩy việc giảm thiểu biến đổi khí hậu. Việc phát triển một khuôn khổ chính sách toàn diện là rất quan trọng để thực hiện thành công và tối đa hóa lợi ích của lưới điện thông minh trong việc giảm phát thải khí nhà kính (GHG). Dưới đây là một số khuyến nghị và cân nhắc chính sách để tạo ra một chính sách lưới điện thông minh hiệu quả:

Đặt mục tiêu năng lượng tái tạo rõ ràng: Thiết lập các mục tiêu đầy tham vọng cho việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo vào cơ cấu năng lượng. Các mục tiêu này nên phù hợp với các mục tiêu khí hậu rộng lớn hơn và khuyến khích việc áp dụng các công nghệ lưới điện thông minh tạo điều kiện cho việc tích hợp năng lượng tái tạo.

Ưu đãi cho việc áp dụng công nghệ: Cung cấp các ưu đãi tài chính, trợ cấp, giảm thuế hoặc trợ cấp cho các công ty điện lực và người tiêu dùng để áp dụng các công nghệ lưới điện thông minh. Điều này có thể giúp bù đắp chi phí triển khai ban đầu và đẩy nhanh việc triển khai công nghệ.

Quy định về quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu: Thiết lập các quy định về quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu mạnh mẽ để đảm bảo rằng việc thu thập, truyền và lưu trữ dữ liệu tiêu thụ năng lượng được bảo vệ khỏi các mối đe dọa mạng và truy cập trái phép.

Hỗ trợ cho lưu trữ năng lượng: Cung cấp các ưu đãi cho việc triển khai các hệ thống lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như pin, có thể lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa để sử dụng trong thời gian nhu cầu cao điểm hoặc khi nguồn cung tái tạo thấp.

Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển: Phân bổ kinh phí cho các dự án nghiên cứu và phát triển tập trung vào việc thúc đẩy các công nghệ lưới điện thông minh, lưu trữ năng lượng, thuật toán ứng phó nhu cầu và tích hợp các công nghệ mới nổi như xe điện.

Bằng cách áp dụng một khuôn khổ chính sách toàn diện và có khả năng thích ứng, giải quyết các khía cạnh pháp lý, kinh tế, kỹ thuật và xã hội, chính phủ có thể tạo ra một môi trường thuận lợi cho việc áp dụng rộng rãi các công nghệ lưới điện thông minh và giảm đáng kể lượng khí thải GHG từ lĩnh vực năng lượng.

Kết luận

Sự hội tụ của lưới điện thông minh và giảm thiểu biến đổi khí hậu không chỉ là điều bắt buộc mà còn là một cơ hội để cách mạng hóa bối cảnh năng lượng. Bằng cách thúc đẩy việc tích hợp năng lượng tái tạo, thúc đẩy hiệu quả năng lượng và tăng cường khả năng phục hồi của lưới điện, lưới điện thông minh có thể đóng góp đáng kể vào việc giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy cuộc chiến toàn cầu chống biến đổi khí hậu. Mối quan hệ giữa biến đổi khí hậu và lưới điện thông minh là một mối quan hệ then chốt và cộng sinh, hứa hẹn đáng kể trong việc giải quyết những thách thức do biến đổi khí hậu của chúng ta đặt ra. Lưới điện thông minh, với các công nghệ tiên tiến và hệ thống thông minh của chúng, cung cấp một cách tiếp cận đa diện để vừa giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu vừa thích ứng với hậu quả của nó.

Sự hội tụ của các công nghệ mới nổi như 5G, Internet of Things (IoT) và trí tuệ nhân tạo (AI) với lưới điện thông minh mang đến tiềm năng to lớn để giảm thiểu biến đổi khí hậu lớn hơn nữa. Các công nghệ này có thể tăng cường tính linh hoạt của lưới, tối ưu hóa giao dịch năng lượng và cho phép quản lý phía cầu tinh vi hơn. Khi chính phủ, các ngành công nghiệp và các cá nhân đón nhận sự chuyển đổi này, một tương lai sạch hơn, bền vững hơn sẽ trở thành hiện thực có thể đạt được.

Tài liệu tham khảo –

1.https://www.pewresearch.org/global/2015/11/05/1-concern-about-climate-change-and-its-consequences/

2.https://www.forbes.com/sites/globalcitizen/2021/10/28/increasing-global-concern-about-the-climate-is-a-message-to-world-leaders/?sh=5819ad2ac11f

3.https://smartgrid.ieee.org/bulletins/january-2021/climate-change-decarbonization-and-smart-grid

4.https://iea.blob.core.windows.net/assets/e0d2081d-487d-4818-8c59-69b638969f9e/GlobalElectricVehicleOutlook2022.pdf

5.https://seors.unfccc.int/applications/seors/attachments/get_attachment?code=W045A8IU0TO9N7RK6PTDP7XKX40IAV7H

6.https://bridges.monash.edu/articles/journal_contribution/Smart_Grids_Opportunities_for_Climate_Change_Mitigation_and_Adaptation/10064450/1

7.https://www.lumenci.com/post/smart-grid-technology

8.https://www.elprocus.com/overview-smart-grid-technology-operation-application-existing-power-system/

9.https://www.nanowerk.com/smart/smart-grids-explained.php