Bùng nổ thị trường lưới điện siêu nhỏ

Tính đến năm 2020, thị trường của các lưới điện siêu nhỏ dự kiến đạt doanh thu hàng năm khoảng 40 tỷ USD. Có thể nói thị trường này đã phát triển từ các nghiên cứu mang tính thử nghiệm và hiện nay đã dần đạt đến quy mô thương mại. 

Các nhà nghiên cứu về năng lượng cho rằng thị trường này sắp tới sẽ có hiện tượng bùng nổ, đồng thời sẽ mang đến nhiều điều lý thú cho các nhà đầu tư muốn đầu tư vào lĩnh vực này.

Khi siêu bão Sandy đổ bộ vào nước Mỹ trong tháng 10 năm ngoài, nó đã gây ra thiết hại rất lớn, ước tính lên đến 71 tỷ USD, trong đó có thiệt hại nặng nề của toàn bộ lưới điện trong khu vực mà cơn bão đi qua, gây mất điện trên diện rộng đối với 3,5 triệu hộ khách hàng sử dụng điện. Một hiệu ứng khác của siêu bão Sandy là từ thời gian đó đến nay đã diễn ra một cuộc tranh luận về hiệu quả của lưới điện phân tán so với lưới điện tập trung, đặc biệt là việc khai thác các lưới điện siêu nhỏ sẽ giảm thiểu thiệt hại của toàn bộ hệ thống điện, đồng thời giảm thiệt hại cho khách hàng sử dụng điện trong trường hợp xảy ra thiên tai.

Minh chứng cho nhận định trên là một nghiên cứu của Viện Perfect Power tại Hoa Kỳ: nếu 24 tiểu bang của Hoa Kỳ bị ảnh hưởng của siêu bão Sandy sử dụng khoảng 2.000 lưới điệu siêu nhỏ tại các cơ quan thiết yếu của xã hội như cảnh sát, cứu hỏa, y tế, trường học, trạm xăng, khách sạn v…v thì các tiểu bang đều có thể đảm bảo các sinh hoạt thiết yếu cho cộng đồng trong vòng một tháng mà không phải kết nối với lưới điện phân phối tập trung vốn đã bị thiệt hại nghiêm trọng do siêu bão Sandy gây ra.

Nghiên cứu này rất phù hợp với các nghiên cứu trước đây về lưới điện siêu nhỏ do hãng Navigant Research thực hiện. Navigan Research dự đoán rằng, thị trường của lưới điện siêu nhỏ sẽ đạt doanh thu khoảng 40 tỷ USD/năm vào năm 2020. Và vào tháng Ba năm nay, Diễn đàn toàn cầu về lưới điện siêu nhỏ được tổ chức tại California một lần nữa đã khẳng định sự quan tâm rất lớn đối với lưới điện siêu nhỏ nhờ vào đặc tính đảm bảo sự ổn định và độc lập về năng lượng cho các khách hàng sử dụng điện.

Vậy thì lưới điện siêu nhỏ là gì? Có thể có nhiều định nghĩa cho khái niệm này, nhưng một định nghĩa tương đối đầy đủ là của Navigan Research: “Lưới điện siêu nhỏ là một hệ thống năng lượng tích hợp bao gồm các nguồn năng lượng phân tán (DER - distributed energy resources), một số phụ tải và hệ thống đo đếm, hệ thống này có thể hoạt động như một lưới điện độc lập, tách khỏi lưới điện phân phối hiện hành”. Chính tính năng hoạt động độc lập đã tạo cho lưới điện siêu nhỏ sự quan tâm đặc biệt tại Châu Mỹ và một số thị trường khác.

Ngoài ra, khái niệm lưới điện siêu nhỏ được nhắc đến khi tại các quốc gia phát triển đã xuất hiện nhu cầu thay thế các lưới điện già cỗi bằng các hệ thống linh hoạt và thông minh hơn. Theo trang điện tử SBI Energy đánh giá thì lưới điện siêu nhỏ có thể được sử dụng như những khối cấu thành lưới điện thông minh.

Thị phần của lưới điện siêu nhỏ

Trong 2 năm qua, phát triển quan trọng nhất của thị trường lưới điện siêu nhỏ non trẻ là sự hình thành quy mô thương mại từ những nghiên cứu mang tính lý thuyết. Theo các nhà nghiên cứu năng lượng chính nhu cầu rất lớn về các hệ thống phát và phân phối năng lượng có thể hoạt động độc lập với lưới điện tập trung đã thúc đẩy sự phát triển của thị trường lưới điện siêu nhỏ.

Các nghiên cứu mở rộng của hãng Navigant Research thì có 5 phân khúc thị trường cơ bản về năng lượng đang được hưởng lợi từ sự phát triển của thị trường lưới điện siêu nhỏ, đó là:

Thương mại/Công nghiệp (5,6%).

Cộng đồng dân cư/Các ngành phục vụ (31,7%).

Các tổ chức/Ngành giáo dục (44,6 %).

Quân đội (6,3%).

Vùng sâu, vùng xa/Khu vực chưa có điện (11,8%).

(Tỷ lệ % thống kê của năm 2011).

Nếu chúng ta xem xét tỷ trọng của thị trường lưới điện siêu nhỏ theo khu vực địa lý thì sẽ thấy khu vực Bắc Mỹ chiếm tỷ trọng lớn nhất, đạt đến 2.088MW cho tất cả các dự án tiền khả thi, khả thi, đang xây dựng và đã đi vào hoạt động.

Các khu vực còn lại của thế giới chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường lưới điện siêu nhỏ từ 0,1% vào giữa năm 2011 lên đến 12,7%, tương đương 404MW vào cuối năm 2012.

Khu vực Châu Á – Thái Bình Dương có giảm sút về tỷ trọng, trong khi Châu Âu duy trì thị phần vào khoảng 12%. Theo một số nhà nghiên cứu thì Châu Âu có vẻ đang tập trung nghiên cứu các ý tưởng về cơ sở năng lượng ảo hơn là phát triển lưới điện siêu nhỏ.

Mặc dù có một số lưới điện siêu nhỏ đã và đang được khai thác nhưng chủ yếu vẫn là các thế hệ đầu tiên được vận hành nhân công và chạy bằng máy phát diesel. Trong khi đó thế hệ kế tiếp của lưới điện siêu nhỏ đang được nghiên cứu tích hợp các hệ thống quản lý bằng công nghệ thông tin, các phần mềm phức tạp và các bộ chuyển đổi mới phù hợp với các nguồn điện khác nhau, tất cả tạo nên một hệ thống có độ ổn định và tin cậy cao.

Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ theo dõi một số dự án tiêu biểu về lưới điện siêu nhỏ.

Lưới điện siêu nhỏ 42MW tại San Diego, Hoa Kỳ

Với công suất 42MW, lưới điện siêu nhỏ tại Đại học California, thành phố San Diego đang dẫn đầu trong lĩnh vực này.

Lưới điện siêu nhỏ tại đây gồm: một pin nhiên liệu có công suất 2,8MW sử dụng khí sinh học từ nhà máy xử lý nước thải của thành phố; một pin quang năng có công suất 1,2MW với 2 bộ tập trung quang năng; một hệ thống tồn trữ quang năng tích hợp công suất 30kWh; cộng với một nhà máy điện công suất 27MW có hệ thống làm mát và một hệ thống tồn trữ nhiệt năng có dung tích 15 triệu lít.

Lưới điện siêu nhỏ tại Đại học California còn có một trạm biến áp trung gian 69kV, 96 mạch feeder 12kV đi ngầm và 4 trạm biến áp phân phối phân bổ trên một diện tích khoảng 500 hecta. Theo đánh giá của Đại học California thì lưới điện siêu nhỏ này có hiệu suất rất ấn tượng, đáp ứng đến 92% nhu cầu về điện hàng năm của trường đại học này, bên cạnh đó cũng đảm bảo đáp ứng đến 95% nhu cầu sưởi ấm và làm mát của toàn bộ các khu nhà của trường Đại học California trong mùa Đông và mùa Hè..

Tuy nhiên, lợi ích ấn tượng nhất của việc triển khai lưới điện siêu nhỏ tại Đại học California với một cộng đồng lên đến 45.000 ngàn người là hàng tháng Trường đại học này đã tiết kiệm được một khoản tiền lên đến 850.000 USD nếu so với việc sử dụng điện trực tiếp từ lưới điện tập trung.

Đầu năm 2013, Đại học California đã nhận được một khoản tài trợ khoảng 1,6 triệu USD từ Ủy ban Năng lượng của tiểu bang California để hỗ trợ cho việc phát triển hệ thống lưới điện siêu nhỏ mang tính tiên phong tại đây. Và Đại học California cũng bỏ ra một khoản đối ứng là 1,5 triệu bảng Anh cho khoản tài trợ nói trên. Khoản tiền tài trợ sẽ được đầu tư từng phần vào việc phân tích các công nghệ tồn trữ năng lượng độc lập nhằm gia tăng hiệu suất hoạt động của hệ thống lưới điện siêu nhỏ.

Thúy Hằng