Năng lượng tái tạo giúp đáp ứng đủ nhu cầu điện của thế giới

Xung đột Ukraine khiến tích trữ năng lượng trở thành điểm then chốt nhất

Ngay trước khi Nga mở chiến dịch quân sự tại Ukraine, thị trường năng lượng toàn cầu đã phải vật lộn với vấn đề nguồn cung, trong khi chính phủ nhiều nước rốt ráo triển khai dịch chuyển năng lượng.

Châu Âu lắp đặt công suất điện gió cao kỷ lục. Ảnh: Innovation News Network

Giá dầu mỏ, khí đốt tiếp tục tăng cao, đi cùng đó là tăng đầu tư cho năng lượng tái tạo. Thế nhưng chính năng lực tích trữ điện năng là nhân tố then chốt cho chuyển đổi năng lượng. Năng lực tích trữ dài hạn là điều đang thiếu trầm trọng, khi mà các cơ sở tích trữ năng lượng bằng pin chỉ có thể cung ứng nguồn điện phát ra trong khoảng từ 45 phút đến một tiếng.

Căng thẳng cung-cầu đang đẩy giá dầu mỏ, khí đốt tăng. Cuộc chiến tại Ukraine càng làm leo thang giá hai mặt hàng này. Hệ quả là chính phủ nhiều nước bên hai bờ Đại Tây Dương đang chạy đua phát triển điện gió, điện mặt trời để giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Anh lên kế hoạch đưa điện gió đạt mức công suất 50GW vào năm 2030. Liên minh châu Âu (EU) đề ra mục tiêu năng lượng mặt trời đạt sản lượng điện 525GW vào năm 2030. Tại Mỹ, chính quyền Tổng thống Joe Biden dự định chi hàng tỉ USD để phát triển năng lượng tái tạo, nâng cấp hệ thống truyền tải điện để thích ứng với năng lực mới này.

Năng lượng gió, năng lượng mặt trời được ngợi ca là giải pháp thay thế năng lượng tái tạo, rẻ hơn và thân thiện hơn với môi trường. Luận điểm "năng lượng tái tạo giá rẻ hơn" đang bị đặt dấu hỏi, khi giá các mặt hàng nguyên liệu thô dùng để xây dựng, lắp đặt tăng mạnh. Nhưng rõ ràng điện gió, điện mặt trời vẫn được coi là giải pháp ít phát thải khí thải so với nhiên liệu hóa thạch, kèm theo đó là một ưu thế khác khi có thể xây dựng ở cấp độ địa phương tại gần như tất cả các nước.

Không khó hiểu khi EU chọn điện gió và điện mặt trời là hai trụ cột của an ninh năng lượng, cùng với những nhân tố khác như năng lượng hydrogen và biomass. Tuy nhiên, dù có những ưu điểm kể trên, các trạm điện gió, điện mặt trời không phải lúc nào cũng phát ra điện và đây là điểm khiến điện gió, điện mặt trời kém hoàn hảo.

Đó là lúc cần đến sức mạnh tích trữ năng lượng. Từng được gọi "Chén Thánh" của năng lượng tái tạo, tích trữ năng lượng nhanh chóng chuyển sang "Chén Thánh" của chuyển đổi năng lượng. Từng có ý tưởng về xây dựng dư thừa các trạm phát điện gió, điện mặt trời nhằm kết nối rộng, giúp xử lý điểm nghẽn phát điện không liên tục. Nhưng ý kiến này thường đến từ những người không phải là chuyên gia ngành năng lượng và vì thế không thu hút được sự chú ý. Trong khi đó gần như ai cũng đồng ý rằng tích trữ là vấn đề then chốt của chuyển đổi.

Tuy nhiên, khả năng trữ điện cần có để biến điện gió, điện mặt trời thành nguồn cung ứng điện thống trị trên thế giới lại chính là thách thức nổi bật. Hãng tư vấn Aurora Energy tại Anh cho biết chỉ riêng nước Anh cũng đã cần đến năng lực trữ điện ở mứ 24 GW nếu muốn hướng đến lưới điện trung hòa carbon. Nhưng mức trữ điện này không phải là trữ pin, mà là trữ dài hạn.

Tích trữ dài hạn là khái niệm dùng để chỉ mức trữ mà khi cần thiết có thể cung cấp điện vượt từ 45 phút đến một tiếng - một giới hạn thời gian mà cơ sở pin lưu trữ điện hiện nay có thể đảm nhận. Một cách để đạt mục tiêu nhanh chóng xây dựng năng lực lưu trữ là thiết lập các lớp pin trữ điện ở bất kỳ đâu có thể. Nhưng thách thức nằm ở chỗ tỉ suất hiệu quả trên chi phí của tích trữ pin liên tục thay đổi, khi giá thành các mặt hàng nguyên liệu thô tăng chóng mặt do căng thẳng nguồn cung, nhất là khoáng chất và kim loại dùng chế tạo pin.

Theo một số nguồn tin, trong đó có Phòng Thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ (NREL), chi phí có thể không phải là vấn đề. NREL cho rằng nhu cầu tăng đột biến đối với pin ô tô và pin trữ điện cho xe điện sẽ đưa tới những bước tiến về công nghệ đối với pin và từ đó giảm giá thành sản phẩm này. Theo NREL, Mỹ sẽ đẩy nhanh triển khai tích trữ năng lượng, từ mức 100 GW hiện nay lên 650 GW vào năm 2050, trong đó hình thức trữ chủ yếu là loại phát ra điện được khoảng 4-6 tiếng.

Quan trọng nhất, trước khi tiên phong chuyển đổi năng lượng, Mỹ, Anh hay châu Âu cần giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn cung lẫn giá thành các mặt hàng nguyên liệu thô dùng cho năng lượng tái tạo. Ngay cả khi yếu tố chi phí được xử lý nhờ bước tiến công nghệ, vẫn còn đó nỗ lo về nguồn cung nguyên liệu để xây dựng hàng loạt trạm tích trữ bằng pin nhằm xử lý điểm nghẽn không phát điện liên tục 24/24 của năng lượng gió, năng lượng mặt trời. Việc này có thể mất nhiều năm.