“Pin nước tích năng” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu

Không giống như những nhà máy thuỷ điện lộ thiên, công trình “pin nước tích năng” của Thuỵ Sĩ hoạt động sâu dưới lòng đất, vừa tạo ra điện lại có thể lưu trữ cho lúc thiếu hụt.

Pin nước khổng lồ chính là một bước tiến lớn đối với hệ thống năng lượng tái tạo của Thuỵ Sĩ. Bắt đầu đi vào hoạt động từ tháng 7, pin nước dưới lòng đất của nhà máy thủy điện Nant de Drance có khả năng lưu trữ năng lượng tương đương với 400.000 pin xe điện.

Robert Gleitz, một đại diện của hội đồng quản trị Nant de Drance, cho biết nhà máy thuỷ điện nằm trên dãy Alps của Thuỵ Sĩ được trang bị các tuabin linh hoạt và có thể đảo chiều. Điều đó giúp nhà máy có thể chuyển từ dự trữ năng lượng sang cung cấp điện năng.

Thuỵ Sĩ mất 14 năm để hoàn thành dự án đồ sộ. Khoảng 17km đường hầm được đào dưới lòng đất, xuyên qua dãy Alps. Sáu tuabin được đặt trong một hầm ngầm khổng lồ có chiều dài gấp đôi sân bóng đá, ở độ sâu 600m dưới lòng đất.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 2.

Nước đổ xuống một ống thép cao hơn tháp Eiffel để cung cấp năng lượng cho 6 tuabin.

Nant de Drance đã tái sử dụng hai hồ chứa sẵn có, nâng hồ cao thêm 21,5m để tăng gấp đôi sức chứa. Hiện hồ này chứa được lượng nước lớn gấp 6.500 bể bơi đạt tiêu chuẩn Olympic.

Là một trong những nhà máy thuỷ điện lớn nhất, dự án pin nước trị giá 2 tỷ USD có thể đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định lưới điện của châu Âu, khi châu lục này chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 3.

Các nhà máy thuỷ điện tích năng đã tồn tại hơn một thế kỷ. Chúng có vai trò đặc biệt quan trọng đối với năng lượng tái tạo. Năng lượng gió và mặt trời phụ thuộc nhiều vào thời tiết và không cung cấp nguồn điện một cách ổn định.

Gleitz nói: “Chúng ta có thể lấy năng lượng (từ lưới điện) khi dư thừa và có thể tái tạo lại khi cần“.

Pascal Radue, CEO của GE Renewable Energy Hydro, đơn vị cung cấp thiết bị cho nhà máy, cho biết rằng Nant de Drance khác với nhiều nhà máy trước đây là sử dụng tuabin thuận nghịch.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 4.

Theo như sơ đồ trên, pin nước hoạt động dựa trên sự tương tác của dòng nước ở hai bể chứa có sự chênh lệch về độ cao. Với nguồn điện dư thừa từ các trại năng lượng gió hay mặt trời, nước sẽ được bơm nước từ hồ chứa thấp lên hồ chứa cao hơn. Khi cần tăng cường sản xuất điện, nước từ hồ chứa cao sẽ được xả xuống, chảy qua tuabin và tạo ra điện.

Radue cho biết các tuabin giúp ổn định lưới điện. “Với tuabin tốc độ cố định, bạn phải chờ đến khi nhà máy điện hoạt động với tốc độ chính xác mới có thể hoà vào lưới điện“, Radue giải thích. Điều này sẽ gây lãng phí thời gian và năng lượng. Các tuabin tốc độ linh hoạt hơn có thể cung cấp điện cho lưới điện ngay lập tức. Nguy cơ mất điện theo đó cũng giảm đi.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 5.

Trước đây, các trạm thuỷ điện tích năng “lộ thiên” thường được xây dựng trên các hệ thống sông ngòi và cần phải xây đập. Điều này đã làm ảnh hưởng đến đời sống của động vật hoang dã và phá huỷ hệ sinh thái.

Ở Thuỵ Sĩ, nơi xây dựng nhà máy thuỷ điện tích năng đầu tiên vào năm 1890, gần một nửa chiều dài sông đã bị tác động. Các con sông tự nhiên ở dãy Alps còn lại rất ít.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 6.

Nant de Drance đã sử dụng cơ sở hạ tầng đập và hồ chứa sẵn có. Phần lớn công việc xây dựng khác được thực hiện dưới lòng đất, hạn chế tác động của nhà máy đến cảnh quan.

Andrew Blakers, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Quốc gia Australia, cho biết đó là lý do tại sao các dự án hiện đại ưu tiên các hệ thống khép kín. Như Nant de Drance, nhà máy điện đã sử dụng cơ sở hạ tầng đập và hồ chứa sẵn có. Bên cạnh đó, phần lớn công việc xây dựng được thực hiện dưới lòng đất, hạn chế tác động của công trình đến cảnh quan và hệ thống sông trên mặt đất.

Blakers nói: “Thời đại xây đập sắp kết thúc“. Ông cho biết các nhà máy thuỷ điện khép kín chiếm một khoảng không gian không quá lớn mà lại đảm bảo an ninh năng lượng.

Ông ước tính rằng để cung cấp điện cho một thành phố 1 triệu dân trong 24 giờ, phương pháp cũ cần đến khoảng 2km vuông đất ngập nước. Thuỷ điện tích năng là một trong những giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả nhất hiện nay.

Gleitz cho biết Nant de Drance trả lại lưới điện khoảng 80% lượng điện năng mà nó sử dụng và lưu trữ được khoảng 20 giờ năng lượng dự phòng.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 7.

Với hy vọng trở thành “lục địa đầu tiên trung hoà khí hậu”, châu Âu ôm nhiều tham vọng lớn về năng lượng tái tạo. Vào năm 2020, chỉ 1/5 tổng năng lượng của châu Âu là từ nguồn tái tạo. Đến tháng 5 năm nay, Uỷ ban châu Âu (EC) đã nâng mục tiêu năng lượng tái tạo lên 40-45%.

Blakers nói rằng các cơ sở mới với khả năng lưu trữ cao là rất cần thiết để đạt được mục tiêu đó. Hiệp hội Lưu trữ Năng lượng châu Âu ước tính rằng châu lục này sẽ cần 200 gigawatt điện dự trữ vào năm 2030, tức gấp 4 lần khả năng lưu trữ hiện tại. Trong thập kỷ từ năm 2010 đến năm 2020, chỉ có 8 gigawatt lưu trữ được hoà vào lưới điện.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 8.

Các tuabin được đặt trong một hầm ngầm dài gấp đôi sân bóng đá.

Đó là lý do vì sao Nant de Drance trở nên cực kỳ quan trọng. Rebecca Ellis, nhà quản lý chính sách năng lượng tại Hiệp hội phi lợi nhuận Thủy điện Quốc tế, cho biết Thuỵ Sĩ có thể giúp ổn định lưới điện của toàn châu Âu vì nước này nằm ở vị trí trung tâm lục địa.

Ellis cho biết nhà máy điện Nant de Drance đã giúp tăng công suất của các nhà máy Thuỵ Sĩ lên 33%. Điều đó thể hiện vị thế dẫn đầu của Thuỵ Sĩ trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.

Tuy nhiên, Gleitz cho biết vì quốc gia này không thuộc Liên minh châu Âu, các quy định hiện hành chính là một rào cản. Ông nói: “Những quy định thị trường rất khắt khe. Chúng tôi vẫn cần có những thoả thuận chặt chẽ hơn với EU“.

Gleitz tiết lộ thêm rằng thuỷ điện tích năng có thể giúp đảm bảo an ninh năng lượng bên ngoài châu Âu. Blakers và nhóm của ông đã xác định được khoảng 600.000 địa điểm tiềm năng cho các hệ thống khép kín. 1% trong số này cũng đủ đáp ứng cho nhu cầu dự trữ năng lượng toàn cầu.

Khi cuộc khủng hoảng khí hậu gia tăng, Gleitz hy vọng rằng châu Âu sẽ nắm bắt được tiềm năng “tích trữ năng lượng sạch” nhờ các nhà máy thủy điện tích năng. “Nếu chúng ta muốn đi theo hướng sản xuất điện sạch, thì Nant de Drance là một trong những bước đệm trên con đường này“, Gleitz nói.

Những sáng kiến khác giúp giải quyết vấn đề lưu trữ năng lượng tái tạo

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 9.

Pin nước không phải cách duy nhất để lưu trữ năng lượng. Công ty khởi nghiệp Energy Vault của Mỹ – Thuỵ Sĩ đã thiết kế một hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học khổng lồ tận dụng trọng lực và những phiến đá 35 tấn. Thiết kế này bao gồm một cần trục 6 tay sẽ nâng phiến đá lên bằng điện dư thừa. Khi các khối đá được hạ xuống, động năng sẽ được biến đổi trở lại thành điện năng.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 10.

Công ty Polar Night Energy của Phần Lan lắp đặt “pin cát” đầu tiên trên thế giới để lưu trữ năng lượng từ điện gió và mặt trời dưới dạng nhiệt trong một silo cách nhiệt chứa 100 tấn cát.

“Pin nước” khổng lồ xây 14 năm dưới lòng đất hứa hẹn thay đổi cuộc đua năng lượng tái tạo châu Âu - Ảnh 11.

Một phương pháp khác để lưu trữ điện là nén không khí. Năng lượng dư thừa được sử dụng để nén khí và lưu trữ dưới lòng đất. Khi nhu cầu sử dụng điện tăng, khí nén sẽ được giải phóng qua một tuabin để tạo ra điện. Công ty Hydrostor của Canada đang xây dựng một cơ sở lưu trữ năng lượng nhờ khí nén tại California.

Nguồn: CNN

Việt Nam từng bước hiện thực hóa đưa phát thải ròng về “0”

Theo Chiến lược quốc gia về Ứng phó với biến đổi khí hậu đến năm 2050 vừa được phê duyệt, Việt Nam đặt mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050. Cụ thể, tổng phát thải các-bon trong các lĩnh vực phát thải chủ yếu là năng lượng, nông nghiệp, chất thải, các quá trình công nghiệp chỉ còn khoảng 185 triệu tấn CO2 tương đương (CO2tđ) – cân bằng với lượng hấp thụ các-bon đạt được từ lĩnh vực lâm nghiệp, sử dụng đất.

Xây dựng và thực hiện kế hoạch hành động giảm phát thải

Để đạt được mục tiêu này, Chiến lược đã đề ra các nhiệm vụ trải rộng trên nhiều lĩnh vực và cần sự phối hợp đồng bộ, thực chất. Các Bộ, cơ quan ngang Bộ, cơ quan thuộc Chính phủ và Ủy ban nhân dân các tỉnh, thành phố trực thuộc trung ương sẽ tổ chức thực hiện Chiến lược trên phạm vi cả nước. Các bên phải xây dựng và thực hiện nhiều kế hoạch liên quan đến giảm phát thải khí nhà kính đến năm 2030, giai đoạn sau năm 2030 – 2050, trong đó đề ra các mục tiêu cụ thể cho các địa phương, tiểu ngành để góp phần vào mục tiêu chung quốc gia.

Từ năm 2022, các cơ sở phát thải hằng năm từ 3.000 tấn CO2tđ trở lên bắt buộc phải kiểm kê và giảm phát thải khí nhà kính. Bên cạnh đó, Chiến lược cũng khuyến khích các cơ sở phát thải khác, đặc biệt là các cơ sở thuộc khu vực công thực hiện công tác này. Bởi càng về sau, đối tượng sẽ được mở rộng hơn đến các cơ sở phát thải hàng năm từ 2.000 tấn CO2tđ trở lên từ năm 2030 trở đi; 500 tấn CO2tđ trở lên từ năm 2040; 200 tấn CO2tđ trở lên từ năm 2050. Mọi cơ sở thuộc khu vực công phải thực hiện kiểm kê khí nhà kính và giảm phát thải khí nhà kính từ năm 2050.

Chiến lược cũng yêu cầu các cơ quan nhà nước, tổ chức chính trị – xã hội, doanh nghiệp sẽ thực hiện các biện pháp giảm phát thải khí nhà kính trong các hoạt động hằng ngày và trong đầu tư mới, mua sắm công, bao gồm các biện pháp sử dụng tiết kiệm, hiệu quả năng lượng, các công trình xanh, làm mát bền vững, sử dụng xe điện chạy pin và các thiết bị ít tiêu hao năng lượng. Khuyến khích các dự án đầu tư mới và các dự án đã đầu tư chuyển đổi, áp dụng các công nghệ, quy trình sản xuất, cung cấp dịch vụ ít phát thải khí nhà kính và tham gia vào các cơ chế, phương thức hợp tác về giảm phát thải khí nhà kính phù hợp với quy định của pháp luật và với điều kiện, hoạt động của mình. Trên cơ sở này, việc thực hiện giảm phát thải khí nhà kính trong các hoạt động hằng ngày sẽ dần trở thành vấn đề đạo đức kinh doanh, trách nhiệm xã hội của các tổ chức, doanh nghiệp.

Sắp tới, các quy định hướng dẫn về giảm phát thải khí nhà kính, kiểm kê khí nhà kính, hệ thống “đo đạc, báo cáo, thẩm định” hoạt động giảm nhẹ phát thải khí nhà kính; thể chế hóa mô hình phát triển các-bon thấp, kinh tế tuần hoàn; áp dụng hiệu quả các công cụ định giá các-bon, cơ chế phối hợp liên vùng, liên ngành trong ứng phó với biến đổi khí hậu… sẽ dần được hoàn thiện. Bên cạnh đó, cơ quan chức năng cũng sẽ từng bước ban hành các chính sách khuyến khích đầu tư giảm phát thải trong các lĩnh vực, chính sách thương mại và thúc đẩy phát triển bền vững; nông nghiệp bền vững, bảo đảm an ninh lương thực và tránh gây hại cho môi trường…

Nhiệm vụ cụ thể theo lĩnh vực

Theo báo cáo câp nhật hai năm một lần lần thứ 3 của Việt Nam, tổng phát thải ròng khí nhà kính trong năm 2016 là 316,7 triệu tấn CO2 tđ, trong đó, ngành năng lượng chiếm tỷ trọng phát thải cao nhất. Trên cơ sở các nghiên cứu và dự báo phát thải, Chiến lược quốc gia về biến đổi khí hậu đã đề ra các nhiệm vụ cụ thể cho những lĩnh vực phát thải và hấp thụ các-bon chủ yếu của Việt Nam.

Đối với lĩnh vực năng lượng, nhiệm vụ căn bản nhất là đẩy mạnh thực hiện các giải pháp phát triển năng lượng sạch, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả và các giải pháp công nghệ đột phá trong tương lai đồng thời bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia. Đến năm 2030, tỷ lệ các nguồn năng lượng tái tạo bao gồm thủy điện, điện gió, điện mặt trời, sinh khối cần chiếm ít nhất 33% tổng sản lượng điện phát và tăng đến 55% vào năm 2050. Để làm được điều này, Chiến lược nhấn mạnh cần chuyển đổi dần điện than sang các nguồn năng lượng sạch hơn; giảm tỷ trọng các nguồn nhiên liệu hóa thạch, không phát triển các dự án nhiệt điện than mới sau năm 2030, giảm dần quy mô công suất điện than sau năm 2035. Những ngành tiềm năng cao chuyển đổi sử dụng năng lượng sạch là công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, dịch vụ, thương mại và dân dụng.

Các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch sẽ từng bước áp dụng công nghệ chuyển đổi sang nhiên liệu sạch, không phát thải và tiến tới giảm tối đa lượng nhiên liệu hóa thạch cho phát điện vào năm 2050; xem xét phát triển điện hạt nhân với công nghệ hiện đại và bảo đảm an toàn vào thời điểm phù hợp. Ngành điện sẽ phát triển các công nghệ lưu trữ năng lượng, nâng cấp hệ thống truyền tải và nghiên cứu, ứng dụng công nghệ thu giữ, lưu trữ các bon (CCS) cho các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch và các cơ sở sản xuất công nghiệp.

Lĩnh vực nông nghiệp được định hướng giảm phát thải thông qua áp dụng các biện pháp quản lý, đổi mới công nghệ trong trồng trọt, chăn nuôi, thay đổi phương thức sử dụng đất, phát triển chuỗi giá trị nông nghiệp phát thải thấp và chế biến, bảo quản sau thu hoạch. Trong khi đó, lĩnh vực lâm nghiệp và sử dụng đất có nhiệm vụ quan trọng nhất là giảm phát thải, tăng hấp thụ các bon từ rừng, bằng cách: bảo vệ diện tích rừng tự nhiên hiện có; trồng mới rừng phòng hộ, rừng đặc dụng bằng các loài cây bản địa; quản lý rừng bền vững và chứng chỉ rừng để giảm phát thải từ kiểm soát mất rừng và suy thoái rừng, cháy rừng và đốt sinh khối; tăng chất lượng rừng, bảo tồn đa dạng sinh học và nâng cao dịch vụ hệ sinh thái. Phát triển, nhân rộng các mô hình nông – lâm kết hợp…

Lĩnh vực chất thải sẽ triển khai thực hiện các biện pháp quản lý, giảm thiểu phát sinh chất thải từ sản xuất đến tiêu dùng, mở rộng trách nhiệm của nhà sản xuất; tăng cường tái sử dụng, tái chế chất thải. Phát triển các mô hình quản lý tổng hợp chất thải rắn. Áp dụng các biện pháp tiên tiến trong xử lý chất thải rắn gồm: chôn lấp có thu gom khí (LFG), chôn lấp bán hiếu khí; sản xuất phân compost từ chất thải hữu cơ; đốt chất thải rắn để phát điện; sản xuất viên nén nhiên liệu từ chất thải rắn. Áp dụng các biện pháp tiên tiến trong xử lý chất thải, nước thải nhằm giảm phát thải khí mê-tan.

Lĩnh vực các quá trình công nghiệp và sử dụng sản phẩm công nghiệp sẽ cải tiến, phát triển và ứng dụng công nghệ trong sản xuất vật liệu xây dựng; phát triển và sử dụng vật liệu xây dựng tiết kiệm năng lượng, vật liệu xanh trong lĩnh vực nhà ở và thương mại. Thay than đá bằng khí tự nhiên trong sản xuất gạch ốp lát; sử dụng vật liệu thay thế trong sản xuất kính. Thực hiện các giải pháp nghiền xỉ lò thổi, nghiền tro bay, nghiền Puzzolana và nghiền đá vôi thay thế, giảm tỷ lệ clinker trong sản xuất xi măng. Áp dụng công nghệ phân hủy nhiệt độ cao và các công nghệ mới để giảm phát thải N2O trong lĩnh vực hóa chất. Áp dụng công nghệ thu giữ các-bon trong các lĩnh vực sản xuất xi măng, hóa chất – phân bón và luyện thép. Áp dụng công nghệ điện phân ô-xít nóng chảy trong lĩnh vực luyện thép; sử dụng hydro thay thế coke trong luyện thép “xanh” từ năm 2035.

Bên cạnh đó, hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn về toà nhà xanh, khu đô thị xanh cũng cần được hoàn thiện, bảo đảm đến năm 2050 sẽ áp dụng bắt buộc đối với tất cả các công trình xây dựng mới. Các môi chất lạnh Hydro-cloro-fluoro-carbon (HCFC) và Hydro-fluoro-carbon (HFC) cũng sẽ được giảm dần trong chuỗi lạnh, hệ thống lạnh và điều hòa không khí tòa nhà; nâng cao hiệu quả làm lạnh, giảm nhu cầu làm mát và tiêu hao môi chất lạnh thông qua các giải pháp thiết kế tòa nhà và làm mát thụ động; thúc đẩy việc thu hồi, tái sử dụng, tiêu hủy, tái chế môi chất lạnh và tiến tới sử dụng môi chất lạnh có tiềm năng nóng lên toàn cầu (GWP) thấp.

Lượng phát thải của Việt Nam cần đạt đỉnh vào năm 2035 và sau đó giảm nhanh. Trước mắt, đến năm 2030, tổng lượng phát thải khí nhà kính quốc gia phải giảm 43,5% so với kịch bản phát triển thông thường (BAU). Trong đó, lĩnh vực năng lượng giảm 32,6%, không vượt quá 457 triệu tấn CO2 tương đương; lĩnh vực nông nghiệp giảm 43%, không vượt quá 64 triệu tấn CO2tđ.

Lĩnh vực chất thải giảm 60,7%, không vượt quá 18 triệu tấn CO2tđ; lĩnh vực các quá trình công nghiệp giảm 38,3%, không vượt quá 86 triệu tấn CO2tđ; lĩnh vực lâm nghiệp, sử dụng đất giảm 70% lượng phát thải và tăng 20% lượng hấp thụ các-bon, tổng lượng phát thải và hấp thụ đạt ít nhất -95 triệu tấn CO2tđ. Bên cạnh đó, các cơ sở có mức phát thải khí nhà kính hằng năm từ 2.000 tấn CO2tđ trở lên phải thực hiện giảm phát thải khí nhà kính.