Sự phát triển năng lượng tái tạo tiếp tục với tốc độ chóng mặt, với 644 tỷ USD sẽ được chi để phát triển công suất mới vào năm 2024, nhưng lưới điện lỗi thời và không đầy đủ có thể là trở ngại đáng kể cho quá trình chuyển đổi năng lượng.
Ảnh minh họa (Nguồn: Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ)
Theo nghiên cứu của Rystad Energy, nếu thế giới muốn hạn chế sự nóng lên toàn cầu ở mức 1,8 độ C so với mức tiền công nghiệp thì cần phải đầu tư 3,1 nghìn tỷ USD vào cơ sở hạ tầng lưới điện trước năm 2030.
Trong kịch bản đó, sẽ cần thêm 18 triệu km mạng lưới điện để theo kịp quá trình điện khí hóa đang diễn ra trên khắp các thành phố và các hạt, bao gồm công suất năng lượng tái tạo mới và việc áp dụng nhanh chóng các phương tiện chạy bằng điện. Điều này sẽ nâng tổng chiều dài của tất cả các lưới điện trên toàn thế giới lên 104 triệu km vào năm 2030, mở rộng lên 140 triệu km vào năm 2050 – gần bằng khoảng cách từ Trái đất đến mặt trời. Việc mở rộng ngay lập tức thêm 18 triệu km sẽ cần gần 30 triệu tấn đồng, một mặt hàng vốn đang thiếu hụt.
Nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng là yếu tố chính thúc đẩy nhu cầu cải tiến lưới điện. Sự gia tăng này được thúc đẩy bởi sự mở rộng dân số, công nghiệp hóa và đô thị hóa ở các nước đang phát triển và nỗ lực giảm thiểu biến đổi khí hậu thông qua điện khí hóa.
Một chiếc xe điện được cắm vào trạm sạc ở Bilbao, Tây Ban Nha (Nguồn: Reuters)
An ninh mạng, địa chính trị và ưu tiên ngày càng tăng để đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng quốc gia đáng tin cậy cũng góp phần đáp ứng nhu cầu này. Tuy nhiên, các khung pháp lý không hiệu quả có thể làm trì hoãn đáng kể sự phát triển lưới điện và kéo theo đó là quá trình chuyển đổi năng lượng.
“Lưới điện sẽ vừa là yếu tố thúc đẩy vừa là trở ngại cho quá trình chuyển đổi năng lượng. Lưới điện phát triển đã cho phép mở rộng nhanh chóng công suất năng lượng mặt trời và gió trong những năm gần đây, nhưng nhiều lưới điện quốc gia hiện đã ở gần hoặc ở điểm không thể kết nối thêm nếu không nâng cấp hoặc mở rộng chúng. Mức đầu tư hàng năm phải tăng nếu xu hướng xây dựng năng lượng tái tạo hiện nay tiếp tục,” theo ông Edvard Christoffersen, nhà phân tích cấp cao tại Rystad Energy.
Dự báo đầu tư lưới điện theo từng vùng (Nguồn: Rystad Energy)
Châu Á dẫn đầu
Tổng chiều dài kết hợp của tất cả các mạng lưới truyền tải và phân phối trên toàn cầu là khoảng 86 triệu km, khoảng cách đủ dài để bao quanh hành tinh này hơn 2.100 lần. Lưới điện truyền tải bao gồm 6 triệu km đường dây cao thế (trên 70 kilovolt [kV]). Trong khi đó, lưới phân phối lớn hơn nhiều bao gồm khoảng 8 triệu km đường dây trung thế (10 đến 70 kV) và một mạng lưới khổng lồ các đường dây điện áp thấp (dưới 10 kV) trải dài khoảng 72 triệu km, đến các hộ gia đình ở tất cả các khu vực trên thế giới.
Chiều dài lưới điện dự kiến sẽ mở rộng lên 104 triệu km vào năm 2030 và 140 triệu km vào năm 2050. Châu Á dự kiến sẽ đóng góp hơn một nửa lượng bổ sung toàn cầu trong thập kỷ này, với Trung Quốc và Ấn Độ dẫn đầu với tư cách là quốc gia tiêu thụ điện lớn thứ nhất và thứ ba trên thế giới.
Tổng chiều dài lưới điện truyền tải và phân phối theo từng vùng (Nguồn: Rystad Energy)
Tổng đầu tư vào lưới điện toàn cầu được dự đoán sẽ đạt 374 tỷ USD trong năm nay, trong đó Trung Quốc chiếm khoảng 30% Châu Á sẽ dẫn đầu về đầu tư mở rộng lưới điện, nhưng các khu vực khác đang cố gắng bắt kịp để theo kịp việc bổ sung công suất năng lượng tái tạo. Đạo luật Việc làm và Đầu tư Cơ sở hạ tầng Hoa Kỳ (IIJA) bao gồm 65 tỷ USD để nâng cấp và mở rộng cơ sở hạ tầng điện quốc gia, trong khi Ủy ban Châu Âu đưa ra Kế hoạch hành động cho Lưới điện vào cuối tháng 11 năm 2023, kêu gọi đầu tư 584 tỷ euro (626 tỷ USD) từ năm 2020 đến năm 2030.
Ủy ban và Ngân hàng Đầu tư Châu Âu (EIB) cũng đang tìm cách hợp lý hóa nguồn tài chính để hỗ trợ các khoản đầu tư vào lưới điện quan trọng này. Tại Anh, National Grid đã đưa ra kế hoạch hành động nhằm cải tiến mạng lưới của mình lần đầu tiên sau nhiều thập kỷ, với khoản đầu tư hơn 16 tỷ bảng Anh (20,16 tỷ USD) vào việc nâng cấp từ năm 2022 đến năm 2026.
Ảnh minh họa (Nguồn: Reuters)
Nhu cầu đồng và nhôm
Việc mở rộng nhanh chóng lưới điện sẽ đòi hỏi khối lượng lớn nguyên liệu thô, đặc biệt là đồng và nhôm. Đồng chủ yếu được sử dụng làm dây dẫn trong cáp phân phối ngầm, truyền tải và cáp ngầm dưới biển, trong khi đường dây trên không sử dụng nhôm. Mặc dù nhôm chủ yếu được sử dụng trong đường dây trên không nhưng nó có thể được thay thế làm chất dẫn điện trong các đường dây ngầm.
Nhu cầu về đồng và nhôm dự kiến sẽ tăng gần 40% vào cuối thập kỷ này, nhưng lưới điện không phải là động lực chính. Những kim loại này cũng rất quan trọng đối với vô số ứng dụng khác trong ngành xây dựng, vận tải, năng lượng tái tạo và sản phẩm tiêu dùng. Lưới điện chỉ chiếm khoảng 14% nhu cầu đồng trên toàn cầu, tương đương khoảng 4 triệu tấn vào năm 2024.
Một nhân viên giám sát cáp đồng đường kính 8 mm được cuộn lại trước khi đi qua máy cán để trở thành cáp điện tại nhà máy Nexans ở Lens (Nguồn: AFP)
Giải pháp thay thế
Việc mở rộng mạng lưới là cần thiết để hỗ trợ việc phát điện tái tạo không liên tục và từ xa cũng như để kết nối các khu công nghiệp, thương mại và dân cư mới, nhưng cũng tồn tại các giải pháp thay thế để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng. Việc triển khai lưu trữ pin quy mô lớn có thể giải quyết sự ngắt quãng liên quan đến năng lượng tái tạo và cho phép tải lưới trung bình cao hơn, giảm nhu cầu về đường dây mới.
Một hệ thống lưu trữ năng lượng pin phân phối ở Irvine, California (Nguồn: Reuters)
Ngoài ra, việc đại tu và nâng cấp lưới điện hiện có sẽ giúp tăng công suất trên mỗi km và số hóa có thể giải phóng công suất bằng cách giải quyết các vấn đề về tính linh hoạt. Đồng thời, các nguồn năng lượng phân tán như năng lượng mặt trời trên mái nhà có thể làm giảm nhu cầu về đường dây mới. Điều rõ ràng là cơ sở hạ tầng lưới điện hiện tại của thế giới không đáp ứng được nhu cầu của hệ thống năng lượng trong tương lai.
Các quy trình cấp phép phức tạp đã gây ra tắc nghẽn ở nhiều quốc gia, bao gồm cả Hoa Kỳ và Vương quốc Anh. Việc áp dụng các giải pháp lưu trữ pin quy mô lớn và số hóa lưới điện có thể giải quyết một số vấn đề về cường độ lưới điện, nhưng điện khí hóa xã hội sẽ thu hút sự chú ý và nỗ lực nhiều hơn nhằm hợp lý hóa các khung pháp lý và khuyến khích đầu tư để lưới điện có thể là yếu tố tăng cường thay vì là yếu tố cản trở quá trình chuyển đổi năng lượng.
Đỗ Khánh
Nguồn:https://nangluongquocte.petrotimes.vn/van-de-31-nghin-ty-usd-cua-cuoc-cach-mang-nang-luong-tai-tao-706750.html