Châu Âu đang đẩy nhanh quá trình số hóa các nhà máy điện mặt trời tập trung nhằm tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu về chất lượng công nghệ và khung chính sách trong năng lượng tái tạo toàn cầu.

Châu Âu thúc đẩy chuyển đổi số các nhà máy điện mặt trời.

Dù không phải khu vực dẫn đầu thế giới về tổng công suất lắp đặt, châu Âu vẫn giữ vị thế trung tâm về công nghệ năng lượng tái tạo, khi đi đầu trong phát triển điện gió ngoài khơi, CSP, hydro xanh và hệ thống lưới điện thông minh. Lợi thế của châu Âu nằm ở năng lực công nghệ, khuôn khổ chính sách và hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, những yếu tố đang định hình tiêu chuẩn toàn cầu cho ngành năng lượng sạch.

Việc đẩy mạnh số hóa các nhà máy điện mặt trời tập trung (CSP) đang trở thành bước đi chiến lược của khu vực này nhằm nâng cao hiệu suất, giảm chi phí và duy trì lợi thế công nghệ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Dự án SUN-DT, một chương trình nghiên cứu - đổi mới do Liên minh châu Âu tài trợ, chính thức khởi động từ tháng 10/2025, hướng tới số hóa vận hành các nhà máy điện CSP dạng tháp.

Dự án do chương trình Horizon Europe tài trợ, với sự tham gia của 9 tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp quốc tế, dưới sự điều phối của Trung tâm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Tây Ban Nha (CENER). Mục tiêu cốt lõi của SUN-DT là thúc đẩy số hóa toàn diện các nhà máy CSP dạng tháp - một trong những công nghệ năng lượng mặt trời phức tạp nhưng giàu tiềm năng nhất hiện nay.

Theo nhận định của ông Joerg Widmer, điều tra viên chính của dự án và Giám đốc Nghiên cứu tại IMDEA Networks, SUN-DT sẽ đưa các nhà máy điện mặt trời dạng tháp bước vào kỷ nguyên kỹ thuật số thực thụ. Việc kết hợp trí tuệ nhân tạo, bảo trì dự đoán và tối ưu hóa thời gian thực không chỉ giúp hệ thống vận hành ổn định hơn mà còn nâng cao đáng kể hiệu suất khai thác năng lượng. “Dự án này sẽ góp phần củng cố vị thế dẫn đầu của châu Âu trong lĩnh vực công nghệ năng lượng tái tạo”, ông Widmer nhấn mạnh.

Hiện đại hóa công nghệ CSP dạng tháp

Các nhà máy CSP dạng tháp hoạt động dựa trên hàng nghìn tấm gương heliostat, liên tục xoay theo quỹ đạo Mặt Trời để hội tụ bức xạ về một bộ thu nhiệt đặt trên đỉnh tháp trung tâm. Lượng nhiệt cực cao tạo ra sẽ được chuyển đổi thành điện năng hoặc lưu trữ dưới dạng nhiệt. Tuy nhiên, khi quy mô ngày càng mở rộng, việc phối hợp chính xác giữa hàng nghìn tấm gương, bộ thu nhiệt và hệ thống lưu trữ nhiệt năng trở nên phức tạp hơn, làm gia tăng chi phí vận hành và nguy cơ sụt giảm hiệu suất.

Trước làn sóng đầu tư mạnh mẽ vào công nghệ CSP dạng tháp tại nhiều khu vực ngoài châu Âu, chuyển đổi số được xem là chìa khóa để châu Âu giữ vững vị thế cạnh tranh toàn cầu. Dự án SUN-DT được kỳ vọng sẽ thu hẹp “khoảng cách số” trong lĩnh vực CSP, bảo đảm các nhà máy điện do châu Âu phát triển không chỉ tiên tiến về mặt kỹ thuật mà còn hiệu quả về kinh tế, phù hợp với Chiến lược Công nghệ Năng lượng của EU.

5G - “xương sống” của nhà máy điện mặt trời thông minh

Một trong những đối tác then chốt của dự án là IMDEA Networks, viện nghiên cứu hàng đầu châu Âu về mạng và viễn thông. Đơn vị này chịu trách nhiệm xây dựng hạ tầng truyền thông 5G cho các trường năng lượng mặt trời, cho phép truyền dữ liệu tốc độ cao và giám sát hoạt động của từng tấm gương theo thời gian thực.

Mạng 5G đóng vai trò quan trọng trong mở rộng quy mô công nghệ, hỗ trợ hiệu chuẩn tự động, phát hiện sai lệch tức thời và đưa ra phản hồi trong vài giây - yếu tố then chốt để nâng cao độ chính xác và giảm sự phụ thuộc vào kiểm tra thủ công. Với bề dày kinh nghiệm trong lĩnh vực cảm biến không dây, kiến trúc mạng và các nền tảng thử nghiệm, cùng sự hỗ trợ từ cơ sở nghiên cứu như phòng thí nghiệm NEXTONIC, IMDEA Networks đảm nhiệm khâu thiết kế và thẩm định các hệ thống truyền thông trong điều kiện vận hành sát thực tế. Những đóng góp này tạo nền tảng để các chiến lược điều khiển tiên tiến được triển khai ổn định và hiệu quả tại các nhà máy điện CSP đang hoạt động.

Bộ công cụ số hóa toàn diện

Trọng tâm của dự án SUN-DT là bộ công cụ kỹ thuật số tích hợp, cho phép hiện đại hóa toàn bộ chuỗi vận hành nhà máy CSP dạng tháp. Hệ thống bao gồm phần mềm hiệu chuẩn heliostat tự động, mô hình bản sao kỹ thuật số (digital twin) phục vụ ra quyết định theo thời gian thực, công cụ tối ưu điều phối năng lượng và các tính năng bảo trì dự đoán.

Thông qua một nền tảng thống nhất, người vận hành có thể theo dõi hiệu suất, dự báo sự cố và tối ưu hoạt động trong thời gian thực. Cách tiếp cận này giúp giảm thiểu thời gian ngừng máy cũng như chi phí vận hành - bảo dưỡng, đồng thời nâng cao khả năng hòa lưới của các nhà máy CSP - yếu tố ngày càng quan trọng trong hệ thống điện hiện đại.

Thử nghiệm trên quy mô toàn cầu

Dự án sẽ được kiểm nghiệm tại hai cơ sở thử nghiệm và hai nhà máy CSP dạng tháp thương mại quy mô lớn, gồm Nhà máy năng lượng mặt trời số 1 tại Nam Phi và Cerro Dominador ở Chile, do hai đối tác của dự án là COX và ACCIONA vận hành. Đây là những mô hình đại diện cho các cấu hình thiết kế khác nhau, giúp đánh giá toàn diện hiệu quả của giải pháp.

Một trong những kết quả được kỳ vọng là hệ thống hiệu chuẩn tự động có thể phát hiện sai lệch của heliostat ngay khi phát sinh, thay thế các đợt bảo trì định kỳ tốn kém bằng can thiệp có mục tiêu, chính xác và kịp thời.

Với cách tiếp cận toàn diện từ hạ tầng số đến công cụ vận hành và thử nghiệm thực tế, giới chuyên gia tin rằng dự án SUN-DT sẽ đưa các nhà máy điện mặt trời tập trung dạng tháp của châu Âu bước sang giai đoạn phát triển mới – thông minh hơn, bền vững hơn và cạnh tranh hơn trên thị trường năng lượng toàn cầu./.