Giải pháp sáng tạo của Anh để giảm ùn tắc lưới điện và tăng cường năng lượng tái tạo

[Minh Nguyệt]

Chính phủ Công đảng của Thủ tướng Anh Keir Starmer đang đặt cược mạnh vào điện gió và các nguồn năng lượng carbon thấp, với mục tiêu giảm mạnh điện sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch vào năm 2030. London cho rằng điện tái tạo không chỉ rẻ hơn mà còn an toàn hơn so với khí tự nhiên nhập khẩu, phần lớn đến từ Na Uy qua tuyến đường ống dưới biển dài nhất thế giới, vốn dễ bị gián đoạn trong bối cảnh địa chính trị phức tạp.

Tuy nhiên, tham vọng xanh của Anh đang vấp phải một rào cản quen thuộc. Hệ thống truyền tải điện không theo kịp tốc độ phát triển của các trang trại gió, đặc biệt là ở Scotland, nơi sản lượng điện tăng nhanh nhưng không thể đưa xuống miền nam, nơi nhu cầu tiêu thụ lớn nhất. Kết quả là tình trạng tắc nghẽn lưới điện kéo dài, buộc nhà điều hành phải cắt giảm điện gió rẻ và thay thế bằng các nhà máy điện khí đắt đỏ hơn.

Để xử lý bài toán này, Anh đang trở thành một trong những phòng thí nghiệm lớn nhất thế giới cho các công nghệ nâng cao lưới điện, còn gọi là GETs. Trong số đó có SmartValves, các thiết bị điện tử công suất cao được lắp đặt tại các trạm biến áp ở miền bắc nước Anh như Penwortham, Harker và Saltholme, với một trạm khác đang được xây dựng tại South Shields.

Những thiết bị này cho phép các nhà điều hành điều hướng dòng điện trong tích tắc, chuyển điện khỏi các tuyến đang quá tải sang những hành lang còn dư công suất. Theo Cơ quan Điều hành Hệ thống Năng lượng Quốc gia Anh, các giải pháp như vậy giúp khai thác tốt hơn hạ tầng hiện có, trong khi chờ đợi các đường dây truyền tải mới, vốn thường mất nhiều năm để xây dựng.

Julian Leslie, kỹ sư trưởng của cơ quan này, cho biết các công nghệ mới cho phép hệ thống vận hành linh hoạt và hiệu quả hơn với chi phí thấp hơn rất nhiều so với việc mở rộng hạ tầng truyền thống. Trong bối cảnh các đường dây truyền tải ở vùng nông thôn Anh đã gần chạm giới hạn, những nút thắt này đang ngăn dòng điện sạch đến tay người tiêu dùng.

Sự tắc nghẽn đó không chỉ là vấn đề kỹ thuật. Trong năm 2024, nó khiến người tiêu dùng Anh phải gánh thêm khoảng 196 triệu bảng Anh chi phí, do nhà điều hành vừa phải trả tiền bồi thường cho các trang trại gió bị yêu cầu giảm sản lượng, vừa phải huy động thêm các nhà máy điện khí ở miền nam.

Tại trạm biến áp Penwortham ở Lancashire, nơi nằm ngay phía bắc một trong những điểm nghẽn lớn nhất của lưới điện quốc gia, SmartValves đã được lắp đặt từ năm 2021. Đây là một trong những trung tâm truyền tải then chốt, nơi hàng chục gigawatt điện phải đi qua để phục vụ nhu cầu ở miền nam nước Anh.

Theo các kỹ sư của National Grid, SmartValves có thể phản ứng trong vài mili giây trước các sự cố lớn, như khi một đường dây cao áp bất ngờ ngừng hoạt động. Bằng cách thêm hoặc giảm trở kháng trên các tuyến nhất định, thiết bị này giúp ngăn nguy cơ quá tải dây dẫn và tránh các sự cố mất điện lan rộng.

Nhờ đó, nhà điều hành có thể an toàn truyền thêm khoảng 350 megawatt điện qua điểm nghẽn này, tương đương lượng điện gió đủ cấp cho hàng trăm nghìn hộ gia đình. Theo ước tính của National Grid, các thiết bị này đang giúp người tiêu dùng Anh tiết kiệm hơn 100 triệu bảng Anh mỗi năm và có thể hoàn vốn chỉ trong vài năm, một khoảng thời gian ngắn hiếm thấy trong ngành tiện ích.

Song song với SmartValves, Anh cũng đang triển khai các công nghệ khác như dây dẫn tiên tiến chịu nhiệt cao hơn, hệ thống đánh giá dòng điện động dựa trên cảm biến thời tiết, và phần mềm tối ưu hóa dòng chảy. Những giải pháp này cho phép các đường dây hiện hữu mang nhiều điện hơn khi điều kiện cho phép, thay vì bị ràng buộc bởi các ngưỡng an toàn cố định.

Châu Âu hiện là khu vực đi đầu trong việc áp dụng các công nghệ này, khi các quốc gia tìm cách tích hợp ngày càng nhiều năng lượng gió và mặt trời vào lưới điện cũ kỹ được thiết kế cho thời kỳ nhà máy nhiệt điện tập trung.

Tuy vậy, sự đổi mới cũng đi kèm thận trọng. Các nhà điều hành lưới điện Anh thừa nhận họ chưa khai thác hết tiềm năng của các công nghệ mới, một phần vì bản chất bảo thủ của ngành, một phần vì lo ngại những tương tác phức tạp giữa các thiết bị tự động có thể gây ra hiệu ứng ngoài dự đoán.

Hiện tại, phần lớn các thiết bị vẫn được kích hoạt thủ công và phối hợp hạn chế, dù về mặt kỹ thuật chúng có thể tự phản ứng trong thời gian rất ngắn. Các thử nghiệm đang được tiến hành để tăng mức độ tự động hóa, song từng bước được triển khai chậm rãi.

Trong khi đó, áp lực tiếp tục gia tăng. Anh đã đóng cửa hầu hết các nhà máy điện than và cam kết giảm tỷ trọng điện khí xuống còn tối đa 5% vào năm 2030. Khi sản lượng điện gió ở Scotland tiếp tục tăng, các điểm nghẽn trên hành lang truyền tải xuống London ngày càng trở nên rõ rệt.

Đối với các nhà hoạch định chính sách, câu hỏi không còn là có nên đầu tư vào các công nghệ nâng cao lưới điện hay không, mà là họ có thể đi nhanh đến đâu mà vẫn đảm bảo an toàn cho hệ thống điện quốc gia. Như lời Julian Leslie, tiềm năng là rất lớn, nhưng con đường phía trước vẫn cần được mở ra từng bước.