Triển vọng xây dựng cơ sở năng lượng sạch hỗn hợp

Quản trị viên 04/11/2022 Khối công nghệ thông tin

Năm 2018, công ty Vattenfall của Thụy Điển với sứ mệnh đi tiên phong trong lĩnh vực khử carbon đã khởi công xây dựng tại Hà Lan Công viên Haringvliet Zuid - một công viên năng lượng sạch kết hợp các nguồn năng lượng gió, năng lượng mặt trời và pin lưu trữ. Trọng tâm hàng đầu của dự án này là chứng minh sức mạnh tổng hợp của các nguồn năng lượng sạch có tính kinh tế và đáng tin cậy. Sau khi hoàn thành, dự án năng lượng công suất 72 MW này đã trở thành bản kế hoạch chi tiết cho sự phát triển của Vattenfall trong tương lai, đồng nhất với mục tiêu “sống không năng lượng hóa thạch trong vòng một thế hệ” của Vattenfall - một trong những nhà sản xuất và bán lẻ điện và nhiệt lớn nhất Châu Âu hiện nay.

Công viên năng lượng Haringvliet Zuid ở tỉnh Nam Hà Lan kết hợp trang trại năng lượng mặt trời quy mô lớn (38 MW)

với trang trại gió 22 MW và hệ thống lưu trữ pin 12 MW. Nguồn: Vattenfall

Công viên năng lượng Haringvliet Zuid được xây dựng ở Goeree-Overflakkee, một hòn đảo nằm ở đồng bằng sông Hà Lan, tỉnh Nam Hà Lan (Zuid-Holland), vốn luôn hứng chịu lũ lụt qua nhiều thế kỷ. Nhận thức sâu sắc về các mối đe dọa do mực nước biển dâng, Goeree-Overflakkee luôn tích cực ủng hộ chính sách thích ứng với biến đổi khí hậu của Hà Lan, đồng thời đi đầu trong các nỗ lực giảm thiểu khí thải gây hiệu ứng nhà kính ở quốc gia vốn lâu nay phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để cung cấp điện và sưởi ấm. Từ hơn một thập kỷ trước, Goeree-Overflakkee, nổi tiếng với cảnh quan thiên nhiên hoang sơ, đã đặt mục tiêu trở thành hình mẫu cho sự bền vững, hướng tới đích đến đầy tham vọng là đạt được sự trung lập về năng lượng và khả năng tự cung tự cấp vào năm 2020.

Nhằm hỗ trợ Goeree-Overflakkee đạt được các mục tiêu này, tháng 11-2018, Công ty Vattenfall đã công bố khoản đầu tư đầu tiên của dự án gồm 26 triệu euro để xây dựng một trang trại điện gió ở phía bắc hòn đảo này. Vattenfall đã mua 06 tuabin gió N117 với tổng công suất 22 MW của Tập đoàn Nordex. BAM Infra - đối tác số một về kết nối cơ sở hạ tầng ở Hà Lan, chịu trách nhiệm về các công trình dân dụng của dự án, bao gồm đặt cáp và đường ống cho trang trại gió. Tháng 8-2019, Vattenfall tiếp tục đầu tư thêm 35 triệu euro cho công viên quang điện mặt trời (PV) 38 MW được xây dựng liền kề và triển khai lắp đặt pin lưu trữ quy mô 12 MW dùng chung lưới điện với các tuabin gió.

Quyết định phát triển Công viên năng lượng Haringvliet Zuid như một dự án hỗn hợp - một trong những dự án năng lượng quy mô lớn nhất châu Âu vào thời điểm đó - là một điều mới lạ đối với Vattenfall nhưng mang tính chiến lược. Việc phát điện, lưu trữ và kết nối lưới điện sử dụng cùng một cơ sở hạ tầng giúp cho quy trình vận hành hoạt động kinh tế hơn nhờ hiệu ứng sức mạnh tổng hợp.

Tích hợp ba công nghệ

Việc xây dựng tại dự án ban đầu diễn ra trôi chảy, bắt đầu bằng việc lắp đặt 06 tuabin gió Nordex, được vận chuyển bằng đường bộ vào ban đêm từ Đức sang Hà Lan. Đến tháng 2-2020, khi các cánh quạt của tuabin gió đầu tiên được lắp ráp, công ty đã bắt đầu chuẩn bị cho việc lắp đặt các tấm pin mặt trời. Quá trình lắp đặt các tuabin gió kéo dài hai tháng trong khi 115.000 tấm pin mặt trời trên 40 ha bề mặt đất mất sáu tháng mới lắp đặt xong.

Tháng 4-2021, trang trại năng lượng mặt trời sẵn sàng đi vào hoạt động. Đối tác xây dựng và vận hành hệ thống điện mặt trời của dự án là chuyên gia năng lượng mặt trời của Đức BELECTRIC. Công ty này đã phát triển và triển khai thành công các giải pháp tối ưu hóa nhằm giám sát và kiểm soát công viên năng lượng mặt trời, có tính đến diễn biến giá thị trường, dự báo thời tiết và các yêu cầu về lưới điện. Theo hợp đồng, công ty sẽ đảm trách việc vận hành và bảo trì dự án năng lượng mặt trời trong hai năm.

Công tác chuẩn bị cũng bắt đầu song song với việc lắp đặt hệ thống pin lưu trữ năng lượng 12 MW trong 12 container đường biển, trong đó, 06 container chứa 288 pin BMW và 06 container với các thiết bị phụ trợ, bao gồm biến tần và máy biến áp. Ngoài ra, dự án còn bao gồm một trạm biến áp pin. Nhà thầu chính cho hệ thống pin lưu trữ là nhà sản xuất thiết bị lưới điện của Hà Lan Alfen.

Các kỹ thuật viên đang lắp đặt các tấm pin mặt trời tại Công viên năng lượng Haringvliet Zuid. Nguồn: Vattenfall

Trở ngại: COVID và hỏa hoạn

Tháng 3-2020, tiến độ dự án đột ngột bị dừng lại khi chính phủ Hà Lan đưa ra các quy định nghiêm ngặt hơn nhằm ngăn chặn đại dịch COVID-19. Để duy trì sự an toàn, Vattenfall buộc phải thận trọng tiếp tục thi công xây dựng dự án với ít lao động hơn nhưng ca làm việc dài hơn.

Dự án cũng gặp phải một trở ngại quan trọng khác vào tháng 12-2020 khi một đám cháy bùng phát tại một tuabin gió. Một cuộc điều tra sau đó cho thấy nguyên nhân gây cháy là do sự ngưng tụ hơi nước trên các thiết bị đầu cuối dẫn đến sự phóng điện bề mặt. Sự cố trong bộ phân chia điện trung thế cũng khiến lỗi không khắc phục đủ nhanh. Các hư hỏng nặng bao gồm cần phải xây dựng lại tuabin với bộ phân phối điện áp trung thế mới, máy biến áp, bộ chuyển đổi, lớp vỏ của động cơ và trụ đỡ. Tuy nhiên, các cánh quạt có thể tái sử dụng. Tháng 8-2021, tua bin gió hoàn tất việc sửa chữa và lắp đặt.

Định hướng cho tương lai

Sau quá trình kiểm tra nghiêm ngặt, cuối cùng, Công viên năng lượng Haringvliet chính thức mở cửa thương mại vào tháng 3-2022. Mặc dù cơ sở này được thiết kế để tạo ra 140 GWh điện hàng năm nhưng hoạt động của nó phụ thuộc vào các điều kiện theo mùa. Thông thường, các tấm pin mặt trời sản xuất năng lượng vào ban ngày, trong khi các tuabin gió sản xuất nhiều hơn vào ban đêm. Do đó, cả hai bổ sung cho nhau trong các mùa: tuabin gió cung cấp nhiều điện nhất vào mùa đông còn các tấm pin mặt trời đạt năng suất cao nhất vào mùa hè.

Chính vì vậy, có thể sử dụng cùng một kết nối lưới điện với nhu cầu dự trữ điện ít hơn và tần suất kết nối thường xuyên hơn trong năm. Pin lưu trữ đảm bảo rằng việc sản xuất điện mặt trời và gió luôn ở mức cân bằng. Tùy từng trường hợp, có thể cấp thêm điện năng cho lưới điện hoặc ngược lại, điện năng thừa sẽ được tích trữ. Một hệ thống phần mềm do Công ty Vattenfall phát triển sẽ đảm bảo sự hoạt động tối ưu của đồng thời nhiều yếu tố.

Cơ sở năng lượng hỗn hợp đã chứng tỏ các lợi ích hiệu quả then chốt liên quan đến phát triển dự án. Trong đó bao gồm việc tiết kiệm đáng kể thời gian thi công lắp đặt. Thông thường, việc phát triển một trang trại gió có thể mất tới 10 năm để chuẩn bị, trong khi dự án Haringvliet chỉ mất có 4 năm bằng cách đưa năng lượng mặt trời và pin lưu trữ vào kế hoạch phát triển ngay từ đầu. Hơn nữa, xây dựng một công viên năng lượng kết hợp ba công nghệ này sẽ rẻ hơn so với xây dựng ba dự án riêng biệt. Bởi xét cho cùng, chúng dùng chung một trạm biến áp, hệ thống dây cáp, đường bảo trì, kết nối lưới điện và mặt bằng cho dự án chỉ phải chuẩn bị một lần.

Ngoài ra, do kết nối lưới điện được sử dụng hiệu quả hơn nên công suất dự trữ trên lưới giảm bớt và việc gia cố lưới điện chỉ giới hạn ở một vị trí. Một lợi thế nữa là chỉ phải triển khai đội ngũ nhân viên kỹ thuật một lần cho việc nối lưới, điều này có nghĩa là quá trình chuyển đổi năng lượng có thể được đẩy nhanh.

Đa dạng sinh học, lợi ích cộng đồng là trọng tâm chính

Một lợi ích khác của dự án hỗn hợp là không gian được sử dụng một cách hiệu quả. Thiết kế chặt chẽ đã để lại nhiều không gian hơn cho các chức năng khác trong khu vực, chẳng hạn như nông nghiệp và giải trí. Đồng thời, cảnh quan địa phương cũng ít chịu tác động hơn.

Đáng chú ý là Vattenfall đã lấy ý kiến đóng góp rộng rãi cho thiết kế công viên năng lượng cuối cùng thông qua các cuộc hội thảo khu vực với người dân địa phương, các nhóm lợi ích, chính quyền thành phố, tỉnh và nhà điều hành mạng. Kết quả là thiết kế của Công viên Năng lượng Haringvliet Zuid đã được phát triển thành một cơ sở “hòa nhập với thiên nhiên”. Công ty chấp nhận các yêu cầu của cộng đồng cho phép xây dựng đường dành cho xe đạp và một “đồi ngắm cảnh”, đồng thời giữ chiều cao của các tấm pin năng lượng mặt trời ở mức dưới 1,5 mét để người qua đường có thể dễ dàng nhìn thấy ngọn đồi từ xa.

Để phù hợp với mục tiêu bảo vệ môi trường và cảnh quan của Goeree-Overflakkee, công viên năng lượng cũng được thiết kế để phù hợp với sự đa dạng sinh học và vẻ đẹp cảnh quan nơi đây. Bao quanh công viên được gieo sậy và các loại cỏ có hoa nhằm tạo môi trường sống cho các loài động vật thủy sinh, chim sậy và côn trùng. Các phần đất trống trong công viên cũng được gieo trồng các loại cỏ bản địa. Vattenfall còn  tạo điều kiện cho những người nuôi ong địa phương đặt các đàn ong trong công viên năng lượng.

Ngoài ra, Vattenfall đã kết hợp với các nhà phát triển dự án gió trong khu vực để thành lập “quỹ gió”. Được tài trợ bởi sự đóng góp hàng năm của chủ sở hữu các trang trại gió được xây dựng sau năm 2016, sáng kiến ​​này cho phép người dân và các tổ chức địa phương sử dụng tiền thu được để hỗ trợ các dự án địa phương. Vattenfall cũng xác nhận rằng họ trả phí hàng năm cho các hộ gia đình sống ngay gần trang trại điện gió.

Theo nhận định của Vattenfall, kết quả của dự án Công viên Năng lượng Haringvliet Zuid là rất khả quan: “Chính quyền địa phương rất hài lòng với thiết kế nhỏ gọn mà vẫn mang lại năng lượng bền vững tối đa. Nhà vận hành lưới điện đánh giá cao việc sử dụng hiệu quả lưới điện chung và sự tích hợp nhịp nhàng của dự án. Người dân địa phương cảm thấy được quan tâm và hài lòng với sự hòa nhập vào cảnh quan.” Với kết quả này, Công viên Năng lượng Haringvliet Zuid có thể trở thành hình mẫu cho các dự án năng lượng sạch hỗn hợp trong tương lai của Vattenfall cũng như cho nhiều công ty năng lượng khác. Điều mấu chốt là ngay từ đầu cần xem xét triển vọng sử dụng nhiều công nghệ song song với nhau, tạo điều kiện nắm bắt cơ hội trong các chiến lược năng lượng khu vực./.

Tác giả: Đỗ Thanh Hương (Theo Power Magazine)