[responsivevoice_button rate=”1″ pitch=”1.2″ volume=”0.8″ voice=”Vietnamese Male” buttontext=”Play”]
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) cung cấp 65 triệu đô la cho “các cộng đồng đã được kết nối”, mở rộng các dự án để đưa năng lượng sạch và dịch vụ lưới điện vào các tòa nhà mới.
Các hộ gia đình và tòa nhà thương mại tại Hoa Kỳ tiêu thụ khoảng hai phần năm tổng lượng năng lượng và ba phần tư tổng lượng điện của nước này, đồng thời chiếm phần lớn nhu cầu điện cao điểm, yếu tố tạo ra các chi phí cho việc phát điện và cơ sở hạ tầng lưới điện. Mỗi thống kê này chỉ ra các giải pháp khác nhau để giảm lượng khí thải cacbon của các tòa nhà.
Xem thêm: Năng lượng mặt trời là gì?
Chuyển đổi hệ thống sưởi từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang điện có thể cắt giảm lượng khí thải trực tiếp. Sử dụng các vật liệu, thiết bị và thiết kế tòa nhà hiệu quả hơn có thể cắt giảm lượng điện tiêu thụ. Và việc quản lý sử dụng điện sao cho phù hợp với nhu cầu của lưới điện có thể giúp các công ty dịch vụ công cộng kiểm soát phần tốn kém nhất trong quá trình khử cacbon hệ thống của họ – giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch có thể điều chỉnh được.
Khoản tài trợ 65 triệu đô la của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ cho các dự án “cộng đồng được kết nối” được công bố vào tuần trước tập trung vào cả ba giải pháp này. Nó được xây dựng dựa trên các điểm số của các dự án trên toàn quốc trong đó kết hợp sử dụng các nguồn năng lượng hiệu quả cao, điện khí hóa và phân tán như năng lượng mặt trời trên mái nhà hoặc trong cộng đồng, pin lưu trữ, lưu trữ năng lượng nhiệt và sạc xe điện.
Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ Dan Brouillette nhấn mạnh sự cần thiết của các tòa nhà “chủ động” có lượng năng lượng tiêu thụ phù hợp với nhu cầu lưới điện khi ông công bố nguồn tài trợ tại một sự kiện ở Charlotte, Bắc Carolina do Viện Nghiên cứu Điện năng Hoa Kỳ (EPRI) và công ty tiện ích Duke Energy tổ chức. “Khi sự tinh vi của những ngôi nhà và nơi làm việc của chúng ta ngày càng tiến bộ, thì chúng sẽ có cơ hội để đóng một vai trò lớn hơn nữa”.
Brouillette đã đến thăm một ngôi nhà hiệu quả cao, sử dụng hoàn toàn điện do Meritage Homes xây dựng với tính năng cách nhiệt, lưu trữ nhiệt, pin lưu trữ, máy bơm nhiệt chạy bằng năng lượng mặt trời có hiệu quả cao cùng với các thiết bị có thể thay đổi mức sử dụng năng lượng dựa trên lệnh của chủ nhà hoặc công ty dịch vụ công cộng. Meritage là một trong số các công ty xây dựng nhà ở quốc gia trưng bày những sự kết hợp công nghệ này.
Đây vẫn chỉ là một phần rất nhỏ trong số hơn 1 triệu ngôi nhà được xây dựng tại Hoa Kỳ hàng năm. Nhưng bằng cách thu thập dữ liệu về cách điều chỉnh các ưu đãi dành cho người xây nhà, người mua nhà và các công ty dịch vụ công cộng, những dự án như vậy là những bước quan trọng để mở rộng các công nghệ này trên quy mô toàn quốc, theo Ram Narayanamurthy, phụ trách kỹ thuật cho chương trình Cộng đồng Năng lượng Tiên tiến của EPRI, chương trình này đã tiến hành hàng chục các dự án như vậy kể từ năm 2014.
“Trước đây, chúng tôi xem xét theo các silo riêng lẻ – hiệu suất năng lượng theo silo, đáp ứng nhu cầu trong một silo, năng lượng mặt trời của khách hàng trong một silo – và chúng đã được nghiên cứu và hiểu rõ theo các silo,” Narayanamurthy nói. Các Cộng đồng Năng lượng Tiên tiến nghiên cứu “tác động của chúng [lên] hệ thống điện như một tổng thể tích hợp, thay vì là các phần riêng biệt.”
Điều đó sẽ giúp thiết kế các gói hoàn chỉnh nhằm cắt giảm chi phí, đáp ứng kỳ vọng của chủ nhà về sự thoải mái và tiện lợi, đồng thời cung cấp khả năng đáp ứng chuyển đổi tải và lưới điện mà các công ty dịch vụ công cộng cần. Nguồn tài trợ mới từ DOE sẽ nhắm đến các trường hợp sử dụng mới như các khu phát triển và cơ sở chăm sóc sức khỏe được sử dụng hỗn hợp, đồng thời thu thập và chia sẻ dữ liệu để sử dụng với mục đích rộng hơn.
Cân bằng các tác động của lưới điện, chi phí cho việc điện khí hóa và những ngôi nhà tự cấp năng lượng
Hầu hết các dự án đầu tiên của EPRI được thực hiện tại California, một tiểu bang có mục tiêu giảm thiểu carbon tích cực phù hợp với nhiệm vụ đặt ra rằng tất cả các ngôi nhà mới phải sử dụng năng lượng mặt trời và đạt được “năng lượng bằng không” hoặc không sử dụng năng lượng từ lưới điện nhiều hơn là chúng tự tạo ra hàng năm.
Một trong những dự án đầu tiên của EPRI tại Fontana, California đã thử nghiệm những đề xuất này với các tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà, các máy bơm nhiệt và máy đun nước nóng sử dụng điện, cùng với đó là pin để chuyển mức tiêu thụ ra khỏi giờ cao điểm. “Chúng tôi muốn xem rằng liệu tương lai của hệ thống lưới điện sẽ như thế nào nếu mọi ngôi nhà đều có thể tự cấp năng lượng,” Narayanamurthy nói.
Một phát hiện quan trọng đó là “nếu điện khí hóa tất cả mọi thứ, ta có thể phải nâng cấp hệ thống dây điện [và] kích thước máy biến áp” và thực hiện các nâng cấp lưới điện tốn kém khác, ông nói. Nhưng chúng có “hiệu quả năng lượng rất sâu” – cách nhiệt và làm kín khí để giữ ấm và làm mát đồng thời giảm thiểu lượng năng lượng cần sử dụng cho điều hòa không khí – “dẫn đến sự giảm thiểu rất nhiều các cao điểm tiêu thụ điện, yếu tố đang thúc đẩy quy hoạch lưới điện.”
Tương tự như vậy, việc đạt được mức tự chủ năng lượng không nhất thiết yêu cầu phải điều chỉnh các hình thức tiêu thụ của tòa nhà sao cho phù hợp với nhu cầu cao điểm của lưới điện. Tuy nhiên, việc chạy điều hòa không khí và các thiết bị vào giữa ban ngày rồi sau đó cắt giảm vào thời gian cao điểm có thể làm giảm thiểu sự mất cân bằng cung – cầu theo “đường cong vịt”, vốn đang gây ra những thách thức về quản lý lưới điện tại California và các khu vực sử dụng nhiều năng lượng mặt trời khác, ông nói.
Một dự án khác tại Clovis, Calif hiện đang thử nghiệm các phương pháp này để dịch chuyển sang năng lượng mặt trời mà không cần sử dụng pin, giảm sâu hơn nữa chi phí để đạt được tự chủ năng lượng. Điều đó có thể giúp chi phí cho một ngôi nhà tự chủ năng lượng tiến gần hơn tới chi phí cho một ngôi nhà tiêu chuẩn, với chi phí năng lượng mặt trời tăng thêm được cân bằng nhờ vào việc tiết kiệm năng lượng dài hạn.
Đây là một tin tốt cho những người đề xuất điện khí hóa tại các bang như California, nơi các lệnh cấm sử dụng khí đốt tự nhiên đang được đề xuất ở cấp tiểu bang và địa phương. Một báo cáo mới từ Viện Rocky Mountain cho thấy rằng những ngôi nhà sử dụng hoàn toàn điện tốn ít chi phí xây dựng và cấp điện hơn, đồng thời thải ra ít cacbon hơn những ngôi nhà sử dụng nhiên liệu hỗn hợp. Điều này là chính xác tại Boston, New York City, Seattle và Austin, Texas, nơi mà các quy chuẩn xây dựng đang khuyến khích các tòa nhà sử dụng hoàn toàn điện, cũng như ở các khu vực không có quy chuẩn như vậy, bao gồm Minneapolis và Columbus, Ohio.
Chia sẻ cộng đồng trong lĩnh vực điện mặt trời và pin
EPRI cũng đang xem xét chi phí và lợi ích của việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, pin và thiết bị phát điện dự phòng tại các hộ gia đình hoặc tập trung chúng vào các lưới điện siêu nhỏ trong cộng đồng, thông qua hai dự án với đối tác là công ty dịch vụ công cộng Southern Company, một ở Georgia và một ở Alabama.
Dự án thứ nhất, 46 căn tại Altus at The Quarter của Pulte Homes tại Atlanta, bao gồm bộ điều khiển nhà thông minh được kích hoạt bằng giọng nói cùng với pin năng lượng mặt trời trên mái nhà và pin trong nhà. Các công ty xây dựng nhà ở đang ngày càng bổ sung năng lượng mặt trời và các loại pin vào các dự án mới, và việc chi phí giảm đang mở rộng cách tiếp cận từ các dự án cao cấp sang đối tượng thu nhập trung bình hơn và các ứng dụng đa gia đình.
Dự án thứ hai, 62 ngôi nhà tại Reynolds Landing của Signature Homes được thực hiện ở Hoover, Alabama, kết hợp các thiết bị thông minh và có hiệu quả cao với lưới điện siêu nhỏ 1 megawatt chạy bằng năng lượng mặt trời, pin và máy phát sửu dụng khí tự nhiên.
Theo Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge thuộc DOE, Reynolds Landing sử dụng ít hơn 44% năng lượng so với các cộng đồng sử dụng toàn điện tương đương bằng cách điều phối các hoạt động của lưới điện siêu nhỏ thông qua nền tảng phần mềm Volttron. Nó cũng đòi hỏi ít điện năng hơn 34% trong giờ cao điểm mùa đông – một yếu tố quan trọng tại vùng Đông Nam Bộ, nơi nhu cầu sưởi ấm trong mùa đông kéo dài sẽ khó có thể được đáp ứng do nguồn điện mặt trời và điện gió không liên tục.
Năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ và phát điện được bố trí tốt nhất tại các ngôi nhà riêng lẻ hay trong một lưới điện siêu nhỏ tập trung phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Một phần trong đó là “cảm nhận của khách hàng”, Narayanamurthy nói. “Mọi người thích nhìn thấy tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà của họ. Nhưng các nhà xây dựng phải vật lộn với việc làm thế nào để tăng thêm giá bán cho pin năng lượng mặt trời vì nó sẽ khiến cho họ trở nên kém cạnh tranh hơn về chi phí.”
Nhưng các lưới điện siêu nhỏ của công ty dịch vụ công cộng đòi hỏi các hệ thống để chia sẻ chi phí và lợi ích với các chủ nhà có thể chuyển đến và rời khỏi một cộng đồng. Những thách thức tương tự cũng tồn tại đối với năng lượng mặt trời cộng đồng, hình thức này có thể tiết kiệm chi phí hơn so với năng lượng mặt trời trên mái nhà, nhưng đòi hỏi sự đầu tư chung từ một danh sách thay đổi của các bên mua.
Đồng thời, các công ty dịch vụ công cộng đạt được lợi ích bằng cách tập trung năng lượng mặt trời và pin, vì “điều này giúp họ quản lý chất lượng điện năng [và] trình tự hoạt động,” ông nói. Các phương pháp để khai thác các nguồn năng lượng được phân phối từ từng ngôi nhà để hoàn thành các mục tiêu tương tự có thể phức tạp, mặc dù các công ty dịch vụ công cộng bao gồm Vermont’s Green Mountain Power đang cho thấy nó có thể được thực hiện với các hệ thống quy định phù hợp.
Duke Energy, một công ty đã đặt mục tiêu không phát thải cacbon vào năm 2050, sẽ cần một loạt các công nghệ có hiệu quả về mặt chi phí để cung cấp năng lượng khi các nguồn năng lượng tái tạo không phù hợp với nhu cầu, Doug Esamann, phó chủ tịch điều hành các giải pháp năng lượng của công ty, cho biết trong sự kiện tuần trước tại Bắc Carolina. “Nó phải là sự kết hợp của nhiều loại công nghệ: không chỉ là cách chúng tôi tạo ra năng lượng mà còn là cách chúng tôi phân phối và sử dụng nó.”
Theo Greentechmedia.com