Tích hợp điện gió - mặt trời với trữ năng: Giải pháp không khí thải cho đô thị ven biển
Nhóm: SV ĐH Kiến trúc HCM và ĐH KH XH&NV HCM
Nhóm: SV ĐH Kiến trúc HCM và ĐH KH XH&NV HCM
Giới thiệu giải pháp:
- Giải pháp thúc đẩy biểu tượng và hình ảnh phát triển đô thị biển xanh tại Việt Nam.
- Là khẩu hiệu truyền thông cho cộng đồng chính sách và xu hướng phát triển bền vững hướng đến zero khí thải của Việt Nam trong tương lai.
Xuất xứ giải pháp:
Nhóm Sinh viên Trường ĐH Kiến trúc Tp.HCM và Trường ĐH KH XH&NV Tp.HCM
Tính sáng tạo và đổi mới:
1. Sáng tạo: Phát triển ý tưởng tích hợp các dạng NLTT cho đô thị không khí thải - giải pháp tương lai lâu dài
Nghiên cứu này gợi mở một mô hình tích hợp ĐG - ĐMT và hệ thống lưu trữ khí nén dưới biển, giúp tối ưu khai thác và sử dụng NLTT tại các khu đô thị ven biển. Hệ thống hoạt động bằng cách tận dụng nguồn điện sản xuất từ năng lượng gió và bức xạ mặt trời để nén khí vào các khoang chứa dưới đáy biển hoặc hồ nước sâu khi sản lượng điện vượt nhu cầu. Khi năng lượng từ ĐG&ĐMT suy giảm hoặc nhu cầu tiêu thụ điện tăng cao, khí nén được giải phóng để vận hành tua-bin cung cấp điện ổn định hệ thống. Với các phương pháp LTNL thông thường khác, như pin lithium-ion hoặc thủy điện tích năng, hệ thống khí nén dưới nước có lợi thế về khả năng lưu trữ lâu dài, chi phí vận hành thấp và không bị hạn chế bởi không gian địa hình. Tuy nhiên, để đảm bảo khả năng ứng dụng rộng rãi, cần tiến hành các nghiên cứu chuyên sâu, đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng và biến đổi môi trường của công nghệ đề xuất. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu NLTT không ngừng tăng đi kèm mục tiêu cắt giảm khí thải nhà kính cấp bách trong tương lai.
2. Đổi mới, công nghệ và các đóng góp
- Phát triển mô hình khai thác NLTT hiệu quả và tối ưu hóa lưu trữ: Nghiên cứu này giới thiệu một hệ thống kết hợp ĐG, ĐMT và công nghệ lưu trữ khí nén dưới đáy biển nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng NLTT. Sự tích hợp của ba nguồn này không chỉ tận dụng tối đa sản lượng điện từ gió và mặt trời mà còn giải quyết vấn đề gián đoạn nguồn cung bằng cách LTNL dư thừa dưới dạng khí nén. Hệ thống này không chỉ tối đa hiệu suất khai thác và sử dụng NLTT mà còn cho phép so sánh khả năng lưu trữ công nghệ khác như pin lithium-ion hay thủy điện tích năng, cung cấp dữ liệu giá trị giúp nâng hiệu suất vận hành và điều phối năng lượng.
- Cải thiện ổn định và hiệu suất hệ thống điện: Việc ứng dụng giải pháp điều khiển hiện đại, đặc biệt là công nghệ AI và ML, có thể giúp tối ưu hóa chu trình nạp-xả khí nén theo mức độ tiêu thụ điện, qua đó cải thiện hiệu suất lưu trữ và hạn chế tổn thất năng lượng. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng xem xét khả năng tích hợp hệ thống vào lưới điện hiện hành nhằm giảm thiểu sự dao động của các nguồn NLTT như ĐG và ĐMT, góp phần duy trì nguồn điện ổn định, đủ nguồn cung ổn định và tin cậy trong quá trình cung cấp điện cho các khu vực sử dụng.
- Kiểm soát ảnh hưởng môi trường và tăng khả thi kinh tế: Lợi ích kỹ thuật, nghiên cứu còn xem xét ảnh hưởng môi trường và hiệu quả đầu tư tài chính. Việc kỹ thuật lưu trữ khí nén dưới biển có thể ảnh hưởng hệ sinh thái, cần thiết kế thân thiện để giảm tác động. Bên cạnh đó, nghiên cứu sẽ phân tích chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng, đồng thời dùng dữ liệu để đối sánh các phương pháp khác nhau cho các nhà hoạch định chiến lược và doanh nghiệp. Điều này giúp họ quyết định đầu tư khả thi và thúc đẩy NLTT bền vững.
Tính ứng dụng:
- Phát triển đô thị xanh, bền vững cho đô thị lấn biển Cần Giờ;
- Tạo điều kiện phát triển đầu tư các lĩnh vực năng lượng gió, mặt trời và trữ năng. Giúp các nhà sản xuất trong lĩnh vực có cơ hội và định hướng đầu tư vào Việt Van.
Tính hiệu quả:
1. Hiệu quả chung:
- Phát triển chương trình chuyển đổi năng lượng xanh, phát triển bền vững;
- Tăng sử dụng năng lượng tái tạo, tạo điều kiện xây dựng chứng chỉ xanh quốc tế;
- Tăng giá trị du lịch xanh, phát triển đô thị biển hiện đại, quản bá hình ảnh thân thiện đến du khách quốc tế;
- Mang lại hiệu quả đầu tư các dự án biển, dự án năng lượng tái tạo.
2. Hiệu quả cụ thể:
- Việc kết hợp ĐG-ĐMT-REMORA đem lại nhiều giá trị to lớn, đặc biệt trong bối cảnh khí hậu toàn cầu ngày càng biến đổi khó lường. Một trong những lợi thế quan trọng của mô hình là khả năng giảm lượng phát thải ra môi trường nhờ việc sử dụng NLTT thay cho nhiên liệu không thân thiện. Đối chiếu với các cách lưu trữ điện thông thường như thủy điện tích năng – vốn có thể gây xáo trộn dòng chảy sông ngòi và ảnh hưởng không nhỏ đến môi sinh – công nghệ khí nén dưới nước có mức độ ảnh hưởng môi trường thấp hơn. Bên cạnh đó, do không phụ thuộc vào pin lithium-ion hay các vật liệu dễ gây ô nhiễm, hệ thống này góp phần hạn chế một lượng rác thải điện tử, tăng thân thiện với môi trường trong suốt quá trình hoạt động.
- Cùng với lợi ích môi trường, mô hình tích hợp này còn đóng góp vào sự phát triển xã hội và cộng đồng. Việc đảm bảo nguồn điện tái tạo liên tục góp phần cải thiện điều kiện sống, đặc biệt ở những vùng biển hoặc khu vực dễ bị tác động bởi thiên tai. Hơn nữa, nghiên cứu cũng mở ra cho quá trình thiết kế và triển khai hệ thống tạo ra nhiều cơ hội việc làm trong các lĩnh vực như đổi mới công nghệ, sản xuất thiết bị, cùng với giám sát và bảo dưỡng hệ thống. Đặc biệt, các cộng đồng ven biển có thể tận dụng điều kiện địa lý thuận lợi để ứng dụng công nghệ lưu trữ khí nén dưới nước mà không làm thay đổi đáng kể môi trường tự nhiên hoặc gây gián đoạn đến nguồn sinh kế của cộng đồng địa phương.
- Xét về khía cạnh kinh tế, việc kết hợp nguồn điện như đề xuất mang lại thu nhập nhờ giảm hao phí vận hành tổng thể trong dài hạn. So với các công nghệ pin lưu trữ, phương pháp khí nén dưới biển có tuổi thọ cao hơn và yêu cầu ít bảo trì hơn, giúp giảm thiểu đáng kể chi phí sửa chữa và thay thế. Bên cạnh đó, hệ thống này tích trữ điện dư thừa lúc cao điểm và cung cấp khi cần, giảm phụ thuộc vào lưới điện. Hơn nữa, việc giảm lệ thuộc nhiên liệu nhập khẩu không chỉ giúp củng cố sự tự chủ về năng lượng của quốc gia mà còn giúp duy trì sự ổn định kinh tế lâu dài, đặc biệt trong điều kiện giá nhiên liệu thế giới không ngừng biến động.
Tiềm năng phát triển:
- Mở rộng giải pháp cho các đô thị biển Việt Nam và Quốc tế;
- Cơ hội cho các nhà đầu tư bất động sản, nhà đầu tư điện gió, mặt trời và những nhà nghiên cứu phát triển trữ năng.
Tiêu chí về cộng đồng:
Cơ sở hạ tầng:
- Nghiên cứu triển khai giải pháp, thiết kế và đầu tư.
- Hạ tầng giao thông và biển hoàn thiện.
- Hạ tầng điện hoàn thiện.
Khoảng thời gian triển khai: 6 tháng
Tài liệu mô tả kỹ thuật https://drive.google.com/drive/folders/1gQj1P5lvPzx4AJR9qTuksUiK0lpx3hmc?usp=sharing
Số người tham gia: 6
