Tối ưu hóa mô đun sản xuất điện tái tạo hòa lưới kết hợp mặt trời – gió – sinh khối ở đảo Cù Lao Chàm
Sản xuất điện năng là lĩnh vực đầu tiên cần quan tâm đến chuyển đổi năng lượng. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, vào năm 2050 điện năng sản xuất từ các nguồn năng lượng tái tạo dự kiến sẽ chiếm 90% tổng điện năng sản xuất trên toàn thế giới.
Ở Việt Nam, theo qui hoạch điện VIII, tỉ trọng điện từ năng lượng tái tạo sẽ chiếm trên 70% trong tổng nguồn điện quốc gia vào năm 2050. Sau lĩnh vực sản xuất điện năng, giao thông vận tải, lĩnh vực tiêu thụ chủ yếu xăng dầu hiện nay, cũng là đối tượng chính trong chuyển đổi năng lượng. Nhiều quốc gia đã đưa ra lộ trình chấm dứt sử dụng ô tô chạy bằng nhiên liệu hóa thạch để chuyển sang ô tô điện hay ô tô sử dụng nhiên liệu tái tạo. Khi chuyển ô tô và các phương tiện vận chuyển nói chung sang sử dụng điện thì vấn đề nguồn năng lượng để sản xuất điện mang ý nghĩa quan trọng. Việc giảm phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính của các phương tiện giao thông chỉ có ý nghĩa khi nguồn điện được sản xuất từ năng lượng tái tạo.

Năng lượng tái tạo có nhược điểm chung là không ổn định, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, mùa vụ. Công suất của chúng thay đổi ngẫu nhiên và không liên tục. Hệ thống năng lượng tái tạo lai (HRES) phối hợp sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau có thể hạn chế được những nhược điểm khi sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo riêng rẽ. HRES có thể loại trừ hoàn toàn hay giảm nhẹ công suất của hệ thống lưu trữ năng lượng. Điều này có thể giảm chi phí năng lượng của HRES đến 30% so với hệ thống năng lượng tái tạo truyền thống. Trên thị trường hiện đã có sẵn những cấu phần chính của HRES với nhiều cỡ công suất khác nhau. Việc tối ưu hóa các cấu phần của hệ thống có thể được thực hiện nhờ các phần mềm mô phỏng HRES. Tùy theo tình hình cụ thể, HRES có thể là hệ thống độc lập hay hệ thống hòa lưới. Những vùng chưa có điện lưới hoặc ở những vùng mà công suất nguồn điện lưới còn hạn chế thì HRES là một giải pháp cung cấp điện năng hữu hiệu. Những quốc gia sản xuất nông nghiệp ở vùng nhiệt đới có lợi thế về năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng biomass. Việc kết hợp sử dụng các nguồn năng lượng này trong hệ thống HRES, sau
đây gọi tắt là SWB-HRES, sẽ góp phần tích cực trong chiến lược chuyển đổi năng lượng, phát triển kinh tế xanh, kinh tế tuần hoàn, góp phần thực hiện mục tiêu Net-Zero.
Nguyễn Hữu Hiếu, Phạm Văn Quang và Bùi Văn Ga thuộc Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Trường Đại học Đông Á đã thực hiện nghiên cứu tối ưu hóa các cấu phần mô-đun điện tái tạo hòa lưới kết hợp điện mặt trời-điện gió-điện sinh khối nhờ phần mềm HOMER. Mô-đun năng lượng gồm pin mặt trời 10kW peak, turbine gió 7,5kW, máy phát điện 7,7kW và converter 15kW, cấp điện cho một nhóm hộ gia đình
có công suất đỉnh 6,62kW, tiêu thụ điện năng 20kWh/ngày ở Đảo Cù Lao Chàm. Kết quả mô phỏng cho thấy, hệ thống điện tái tạo kết hợp có ưu điểm nổi bật cả về tính năng kỹ thuật, kinh tế lẫn môi trường so với khi sử dụng từng nguồn năng lượng tái tạo riêng rẽ. Trong điều kiện tự nhiên ở Cù Lao Chàm thì điện mặt trời có lợi thế hơn điện gió. Khi kết hợp điện mặt trời, điện gió và điện sinh khối vào hệ thống điện hòa lưới thì cụm máy phát điện hoạt động ban đêm có lợi hơn hoạt động ban ngày. Thời gian thu hồi vốn đầu tư của hệ thống này từ 4-5 năm. Lợi nhuận thu được từ hệ thống khoảng gấp 3 lần vốn đầu tư ban đầu.
Tạp chí Khoa học và Công nghệ - ĐH Đà Nẵng, Số 11A – 2024 (ntbtra)