Trang chủ Tin tức Khoa học Công nghệ
 

Siêu lưới điện và toàn cầu hóa mạng điện thế giới

Khả năng trao đổi điện năng từ châu lục này qua châu lục kia hoàn toàn khả thi chỉ với một chút ít nguồn lực về tài chính và con người.

Mô hình lưới điện liên tỉnh: Các thợ điện đang làm việc trên đường dây cao áp một chiều dài 1680 kilomet, từ nhà máy thủy điện Xiloudu (nhà máy thuỷ điện trên cao lớn thứ 3 thế giới) tới tỉnh Chiết Giang (Trung Quốc).

Báo cáo ghi nhận từ các nước trên thế giới cho thấy có rất nhiều cá nhân và doanh nghiệp đã tự rút ra khỏi lưới điện và thay vào đó là tự phát điện và lưu trữ điện cho riêng mình. Điều này thực sự có ý nghĩa khi mà tại nơi họ sống giá điện và dịch vụ cao ngất ngưởng. Tuy nhiên, một phương án ngược lại tưởng chừng vô lý nhưng lại giải quyết một cách vô cùng hiệu quả những khó khăn này, đó là: Kết nối các lưới điện khu vực để tạo thành một siêu lưới điện bao phủ toàn thế giới.
 
Nhu cầu về năng lượng ngày càng tăng cao tại các quốc gia đang phát triển, việc đưa vào ứng dụng ngày càng nhiều các nguồn năng lượng sạch như gió và mặt trời và nhu cầu bảo vệ lưới điện khỏi các tác động điện và vật lý đã làm cho phương án này trở thành xu hướng chính của lưới điện ngày nay. Bên cạnh đó, việc chia nhỏ và cách ly một lưới điện khó khăn hơn nhiều so với việc duy trì sự cân bằng gần như tức thời giữa nhu cầu sử dụng và cung cấp điện.
 
Tuy nhiên, với công nghệ hiện nay, chúng ta có thể truyền một lượng lớn điện năng với khoảng cách xa mà tổn hao không đáng kể; điều đó cho phép các nhà máy điện cân bằng giữa điện năng phát và tiêu thụ trên toàn bộ lục địa hay toàn cầu. Nếu xảy ra mất điện tại một đất nước, sự thay đổi đột ngột về điện áp và tần số trên đường dây có thể kích hoạt một máy phát điện ở cách đó hàng ngàn kilomet để bù đắp cho sự thiếu hụt về điện này. Tương tự như thế, nếu gió tại những vùng dùng năng lượng gió mất đi thì điện từ những vùng xung quanh có thể nhanh chóng bù đắp vào. Một trường hợp khác nữa là nếu một khu vực đang trải qua mưa lớn, các đập thủy điện có thể tận dụng năng lượng để truyền đi những nơi khác khi cần. Siêu lưới điện sẽ đảm bảo tất cả hoặc gần như tất cả điện năng được phát ra sẽ được tiêu thụ, do đó tránh được lãng phí do phải trả tiền cho các nhà máy điện dùng năng lượng gió để tắt tuabin (theo tờ Telegraph tháng một năm 2015 [1], 53 triệu Bảng đã phải trả cho các nhà máy điện dùng năng lượng gió năm 2014 để giữ cho tuabin tắt nhằm điều chỉnh điện cung cấp cho lưới điện quốc gia tại Anh) hoặc bán phá giá điện năng dư thừa [2]. (Việc lưu trữ năng lượng dư thừa cũng giúp tránh được những vấn đề như vậy, tuy nhiên những kho lưu trữ năng lượng quy mô lớn vẫn chưa phổ biến).
 
Ngoài ra, siêu lưới điện toàn cầu cho phép điện năng được tạo ra ở xa khu vực dân cư. Ví dụ các vùng dân cư thưa thớt ở phía Nam Darwin (Úc) là nơi có nhiều ánh sáng mặt trời nhất thế giới [3] và theo ước tính, một nhà máy điện năng lượng mặt trời với kích thước bằng một trại chăn nuôi gia súc có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng cho cả nước Úc. Và chỉ cần một đường dây dưới biển kết nối với Đông Nam Á [4], điện năng tạo ra tại nhà máy này cũng có thể được truyền đến các nước như Indonesia, Papua New Guinea và Singapore. Và nếu thay thế nhà máy điện này bằng siêu lưới điện, các nhà vận hành còn có thể lưu trữ dự phòng điện năng cho những trường hợp đặc biệt như là nhu cầu về điện tăng đột biến.
 
Vậy ta cần những gì để xây dựng một siêu lưới điện toàn cầu? Về mặt công nghệ, đó là việc xây dựng một mạng lưới khép kín những hệ thống truyền tải điện cao áp một chiều (High Voltage Direct Current - HVDC) dựa trên những nút mạng có sẵn. Ngoài ra, các nhà điều hành điện của các quốc gia cũng phải đặt ra các thoả thuận chung về biểu giá bán điện, các chuẩn cũng như các quy tắc kĩ thuật để siêu lưới điện có thể vận hành một cách trơn tru, an toàn và tin cậy.
 
Cáp xuyên âm: Được xây dựng vào năm 2002, “Cáp xuyên âm” (Cross-Sound Cable) bao gồm 2 đường dây truyền tải điện cao áp một chiều chạy qua đảo Long Island kết nối điện giữa New York và New England [5].
 
Nguồn gốc của siêu lưới điện toàn cầu khởi phát từ thời kỳ đầu của công nghiệp năng lượng, khi mà “cuộc chiến dòng điện” (war of the currents) nổ ra giữa hai nhà phát mình vĩ đại: Thomas Edison và Nikola Tesla. Năm 1882, Edison đã mở nhà máy điện thương mại đầu tiên (Pearl Power Station Street) hoạt động dựa trên dòng điện một chiều. Tuy nhiên, năm 1884, Tesla đã phát minh ra máy phát điện xoay chiều và cho đến nay dòng điện xoay chiều vẫn đang thống trị các hệ thống điện. Năm 1895, ước mơ của Tesla về việc phát điện từ thác Niagara đã được thực hiện và trong vòng vài năm, năng lượng đã truyền được tới thành phố New York với quãng đường 700 kilomet, qua đó chứng minh tính ưu việt của dòng điện xoay chiều. Các hệ thống điện trên thế giới trong thế kỷ hai mươi đều hoạt động dựa trên dòng điện xoay chiều.
 
Chìa khóa dẫn tới thành công của dòng điện xoay chiều là năng lượng điện có thể được biến đổi lên điện áp cao hơn theo nguyên lý cảm ứng điện từ và sau đó được truyền trên khoảng cách xa với dòng điện thấp để giảm thiểu mất mát do trở khảng của đường dây; tại điểm cuối của đường dây, hệ thống sẽ được hạ áp để phân phối cho tiêu dùng. Tại thời điểm đó, không có cách nào để thực hiện tương tự với dòng điện một chiều. Tuy nhiên, các kỹ sư điện cũng biết rằng hệ thống dòng điện một chiều hoạt động ở điện áp cao sẽ tốt hơn dòng điện xoay chiều do lượng điện năng mất mát trong quá trình truyền tải điện một chiều ít hơn rất nhiều so với điện xoay chiều.
 
Thực tế truyền tải một chiều ít hơn xoay chiều là bao nhiêu? Với một lượng điện năng được truyền đi bằng điện cao áp một chiều: Nếu điện áp được nhân đôi lên thì dòng điện tương ứng sẽ được giảm đi một nửa so với hệ thống xoay chiều, do đó giảm được bốn lần công suất tiêu hao trên đường dây. Hơn nữa, số lượng và chiều dài dây cũng được giảm đi vì dòng một chiều sẽ chạy trên toàn bộ dây dẫn, trong khi dòng xoay chiều chỉ chạy ở bề mặt của dây dẫn. Nói cách khác, cùng một kích thước dây dẫn, trở kháng với dòng xoay chiều là cao hơn và năng lượng thất thoát ở dạng nhiệt sẽ nhiều hơn. Trong thực tế, điều đó có nghĩa là toàn bộ cơ sở hạ tầng truyền dẫn cho hệ thống xoay chiều vượt hơn nhiều so với hệ thống một chiều. Ví dụ để truyền 6000 MW sử dụng hệ thống áp xoay chiều 765 KV, bạn sẽ cần ba đường truyền riêng biệt với kích thước mỗi đường truyền khoảng 180 mét trong khi với hệ thống áp một chiều 800 KV thỉ chỉ cần một đường truyền 80 mét.
 
Hệ thống điện cao áp một chiều cũng cho phép truyền năng lượng một cách dễ dàng giữa các lưới hoạt động ở tần số khác nhau. Tuy nhiên, các bộ chỉnh lưu, dây cáp, cầu dao và các thành phần khác của hệ điện cao áp một chiều đều đắt hơn của hệ xoay chiều, vì thế, hệ này chỉ có lợi về mặt kinh tế với khoảng cách ít nhất 500 kilomet. Tuy nhiên, khi mà lợi nhuận của các công ty (có thể do cạnh tranh) tiếp tục đi xuống thì giá thành các thành phần của hệ một chiều cũng giảm theo. Với tư tưởng này, các kỹ sư điện đã thử nghiệm công nghệ truyền tải điện một chiều trong suốt thế kỷ hai mươi. Thành phần mấu chốt của hệ thống một chiều vẫn là các bộ biến đổi nằm ở hai đầu của đường dây. Chúng đóng vai trò chuyển đổi từ điện cao áp xoay chiều sang điện cao áp một chiều và ngược lại. Trong suốt những năm sáu mươi của thế kỷ 20, các bộ biến đổi như vậy được chế tạo dựa trên các van hồ quang thủy ngân (mercury-arc valves), một thiết bị chuyển mạch cơ bản chỉ có thể bật lên mà không thể tắt đi, do đó chức năng bị hạn chế và gây ra thiệt hại đáng kể.
 
Những năm 70 của thế kỷ 20 đã trở thành giai đoạn phát triển tiếp theo của công nghệ dòng một chiều: Thyristor làm lạnh bằng nước, một loại van chuyển mạch ở trạng thái rắn có thể bật tắt được và lần đầu tiên được thử nghiệm vào năm 1978 [6] ở hệ thống một chiều trên sông Nelson để truyền điện từ thủy điện bắc Manitoba tới phía bắc Canada. Từ đó đến nay, hệ thống một chiều chưa thực sự phổ biến ở Bắc Mỹ, nhưng nó đã phát triển ở nhiều nới khác trên thế giới, đặc biệt là Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ và Tây Âu. Từ cuối những năm 1990 đã có thêm những đợt triển khai các hệ một chiều thế hệ mới dựa trên các phần tử transistor lưỡng cực cổng cách ly (Insulated Gate Bipolar Transistor - IGBT) [7], loại transistor đặc biệt có khả năng chuyển mạch nhiều lần trong một chu kỳ. Các loại IGBT mới nhất có thể đóng mở trong thời gian ngắn hơn một phần tỷ giây.
 
Các bộ chuyển đổi cho hệ thống một chiều hiện nay được biết đến là các bộ đổi nguồn (Voltage-Source Converters - VSC). Mặc dù các bộ biến đổi truyền thống vẫn được sử dụng cho việc truyền công suất cao và điện áp cao, nhưng các bộ VSC giúp cho việc tích hợp các đường truyền tải một chiều vào lưới điện dễ dàng hơn. Khái niệm VSC được đưa ra đầu tiên vào tháng 3 năm 1997 giữa Hellsjön and Grängesberg, Thụy Điển, đã được thử nghiệm ở 3 megawatt và 10kiloVolt [8]. Năm năm sau đó bộ VSC cỡ lớn đầu tiên được cài đặt: Dự án Cross Sound Cable trên đảo Long Island, giữa New York và Connecticut. Dự án đó có mức truyền tải khá cao, 330 megawatt, nhưng mất mát công suất do chuyển đổi cũng cao theo, ở mức 2.5%. Với các bộ VSC mới nhất thì tỉ lệ mất mát đã được giảm xuống chỉ còn 1%. Hiện nay có thể có nhiều thiết bị đầu cuối dọc theo một đường dây cao áp một chiều, do đó bạn có thể lấy điện áp tại các điểm trung gian thay vì chỉ lấy tại cuối đường dây. Vượt ra khỏi đường truyền cao áp điểm - điểm, chúng ta phải kết nối các đường dây thành một mạng lưới [9], đương nhiên sẽ phức tạp hơn nhưng tầm kiểm soát sẽ mạnh mẽ hơn.
 
Bước đầu tiên triển khai một Siêu lưới điện toàn cầu
 
Một số siêu lưới điện đã được đề xuất trên thế giới.
 
Desertec: Hệ “lưới sa mạc” đã được đề xuất lần đầu tiên một tập đoàn điện lực của Đức vào năm 2009 nhằm mục đích thu hoạch năng lượng mặt trời ở Địa Trung Hải và các sa mạc khác trên thế giới và sử dụng hệ cao áp một chiều để truyền tải điện đến các khu dân cư (www.desertec.org).
 
Medgrid: Tương tự như Desertec, dự án Medgrid kêu gọi việc xây dựng nhà máy phát điện công suất lớn (20 gigawatt) điện mặt trời ở Bắc Phi, trong đó 5 gigawatt sẽ được xuất khẩu sang châu Âu. Mạng điện Medgrid sẽ trở thành xương sống của siêu lưới điện châu Âu (www.medgrid-psm.com).
 
Siêu lưới điện của Trung Quốc: Để đưa nguồn năng lượng mặt trời và gió từ phía Bắc và thủy điện từ phía Nam tới các thành phố ở phía đông nam, Trung Quốc đã lắp đặt mạng lưới điện cao áp xoay chiều và một chiều rộng lớn nhất trên thế giới và đang mở rộng lưới thêm 13 đến 20 đường truyền tải một chiều mới.
 
Gobitec: cũng như mô hình Desertec, dự án Gobitec sẽ phát triển các hệ thống gió và tấm quang điện ở sa mạc Gobi và cung cấp năng lượng sử dụng lưới điện cao áp một chiều để kết nối ba vùng: Bắc (Irkutsk, Nga) - Nam (Thượng Hải, Seoul) - Đông (Tokyo) (www.gobitec.org).
 
Siêu lưới điện Đông Nam Á: là một đường dây cao áp một chiều chạy ngầm dưới biển từ phía Bắc nước Úc dọc theo quần đảo Indonesia và tới Philippines, Malaysia, 3 nước Đông Dương và cuối cùng là Trung Quốc, với mục tiêu là xuất khẩu nguồn năng lượng mặt trời dồi dào phía bắc nước Úc đến Đông Nam Á [4].
 
Siêu lưới điện châu Á: Hệ thống này sẽ thiết lập kết nối giữa các lưới điện của Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mông Cổ, và có thể cả Nga. Nền tảng của siêu lưới điện châu Á cho phép mua bán điện tự do. Masayoshi Son, CEO của Softbank của Nhật Bản, được cho là người đề xuất chính của dự án này [10].
 
Lưới điện Bắc Âu: Đến năm 2030, Bắc Âu được kỳ vọng thấy được sự tăng trưởng đáng kể trong việc tạo ra năng lượng tái tạo từ gió và thủy điện. Trong khi nhiều trong số các nước Bắc Âu đã được liên kết với nhau, sự phát triển xa hơn của lưới điện Bắc Âu sẽ cần được xuất khẩu lượng điện dư thừa tới phần còn lại của châu Âu và có thể cả Nga (Nordic Development Plan 2014).
 
Lưới điện ngoài biển Bắc: Tương tự như lưới Bắc Âu, lưới điện này sẽ thu hoạch năng lượng gió tạo ra tại vùng biển Bắc và biển Baltic và mở rộng thị trường ra bên ngoài (www.northseagrid.info/project-description).
 
IceLink: Đây là hiện thân của một ý tưởng đã tồn tại 60 năm, để liên kết hệ thống điện của Iceland với châu Âu thông qua Scotland. Giá điện ngày càng cao ở châu Âu và mục tiêu năng lượng tái tạo đầy tham vọng đã làm sống lại sự quan tâm đến các dự án IceLink (www.landsvirkjun.com/submarinecabletoeurope/).
 
Siêu lưới điện Brazil: Để tận dụng nguồn thủy điện của đất nước, Brazil đang xây dựng lưới điện gồm cả điện cao áp một chiều và xoay chiều 600 kiloVolt, bao gồm cả đường dây Rio Madeira dài 2.385 kilomet, dài nhất thế giới (Brazil HVDC Transmission System Market Outlook to 2020).
 
Siêu lưới điện Hydrogen-Electric Energy: được hình dung như một mạng truyền tải điện cao áp một chiều ngầm trên toàn châu lục, dự án này dựa vào các lò phản ứng hạt nhân tiên tiến sản xuất hydro. Các đường dây làm từ cáp siêu dẫn sẽ mang điện cũng như hydro để làm mát cáp. Hydro cũng sẽ cung cấp năng lượng dự trữ vào ban ngày để cân bằng các giờ cao điểm tiêu thụ năng lượng. Hydro dư thừa có thể được bán trong thị trường điện tại địa phương hoặc cho sử dụng cho thương mại.
 
Atlantic Wind Connection: Một đường dây ngoài biển sẽ trải khắp trung Đại Tây Dương của Hoa Kỳ từ New Jersey đến Virginia để kết nối các nhà máy năng lượng gió được chính quyền chỉ định (www.atlanticwindconnection.com).
 
Siêu lưới điện toàn cầu sẽ cần bổ sung những công nghệ nào? Nhu cầu trước mắt là những chiếc cầu dao công suất lớn, phản ứng nhanh để có thể xử lý dòng ngắn mạch trên 60 kiloAmpe và có khả năng đáp ứng khi phát hiện lỗi trong vài mili giây. Ba năm trước đây, hãng ABB của Thụy Sĩ cho ra mắt loại cầu dao cơ điện để đáp ứng một phần nhu cầu đó. Đầu năm nay, Siemens đã công bố thử nghiệm thành công cầu dao cắt 5kA cho đường dây cao áp một chiều ở nhà máy thuỷ điện Xiloudu-Jinhua của Trung Quốc trên đường dây chạy từ tỉnh Sichuan tới tỉnh Zhejiang [11]. Hãng Alstom cũng đã báo cáo một mẫu thử cầu dao cắt trong dải này [12]. Tuy nhiên, để giảm giá thành, kích thước và tăng hiệu năng của các cầu dao này cần nhiều cải tiến hơn nữa.
 
Trong tương lai, dây cáp điện được làm từ vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao thay cho đồng hoặc nhôm sẽ thúc đẩy sự phát triển của siêu lưới điện toàn cầu do chúng có thể vận hành ở công suất cao hơn rất nhiều và sự thất thoát khi truyền tải bằng không. Mặc dù loại cáp này cần được làm mát bằng Nitro lỏng ở nhiệt độ dưới 77 độ K, nhưng mất mát từ việc làm lạnh và các nguyên nhân khác vẫn ít hơn một nửa so với đốt nóng trên đường dây thông thường. Dây cáp một chiều siêu dẫn cho đường dây cao áp một chiều còn yêu cầu ít hạ tầng cơ sở hơn nhiều so với dây cáp truyền thống. Một vài dự án đã thử nghiệm dây cáp siêu dẫn trên khoảng cách ngắn, như đường dây 80 kiloVolt một chiều dài 500 mét trên đảo Jeju, Hàn Quốc [13]. Tuy vậy, hiện nay loại dây này vẫn còn đắt hơn so với dây cáp thông thường.
 
Một cải tiến đầy hứa hẹn là cải tiến trên các vật liệu tiên tiến để làm các phần tử điện tử công suất. Những đặc điểm của Silicon (dễ kiếm, giá thành thấp, dễ chế tạo, hoạt động ở nhiệt độ phòng) khiến nó trở thành vật liệu thường được lựa chọn cho các thiết bị công suất và bán dẫn khác, nhưng các nghiên cứu về vật liệu mới như Cacbua Silic (silicon carbide) và gallium nitride cho thấy sự hứa hẹn về thế hệ các phần tử chuyển mạch mới cho mạng cao áp một chiều. Các phần tử bán dẫn với khoảng năng lượng vùng cấm (bandgap) rộng [14] có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với silicon chuẩn và chúng hỗ trợ dòng điện cao hơn, điện áp cao hơn và trở kháng thấp hơn. Nếu chúng được thương mại hóa, các thiết bị này sẽ giảm giá thành đồng thời tăng khả năng của các bộ biến đổi cao áp một chiều.
 
Nếu xây dựng một siêu lưới điện toàn cầu, nên bắt đầu ở đâu? Rõ rằng đó sẽ là Trung Quốc [15] vì họ đang dẫn đầu thế giới trong việc phát triển và triển khai công nghệ cho lưới điện, đặc biệt là điện cao áp một chiều. Quốc gia này đã bắt đầu khai thác nguồn năng lượng đầy tiềm năng là gió và mặt trời ở phía bắc và thủy điện ở phía nam để cung cấp xấp xỉ 1300 gigawatt điện cho các khu dân cư và khu công nghiệp ở phía đông và phía nam. Trung Quốc đã lắp đặt xong mạng lưới cao áp một chiều và xoay chiều rộng lớn nhất thế giới, và trong 5 năm tới, họ sẽ xây dựng 13-20 đường dây siêu cao áp một chiều (khoảng từ 800 kiloVolt tới 1100 kiloVolt). Vào năm 2014, Trung Quốc đã dành ra 65 tỉ Đô la cho những dự án như vậy và họ hy vọng sẽ duy trì được trên mức chi tiêu tối thiểu trong 5 năm tới. Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính rằng Trung Quốc sẽ cần dành ra hơn 4 nghìn tỷ Đô la từ nay cho tới 2040 để tu sửa các đường dây truyền tải và phân phối điện. Liangzhong Yao, Phó phòng Công nghệ lưới thông minh và Năng lượng tái tạo ở Viện Nghiên cứu Điện lực Trung Quốc, cho biết rằng nhóm của ông đang xem xét tính khả thi của lưới truyền tải giữa các châu lục để kết nối Trung Quốc với Châu Âu, Trung Đông và Bắc Phi. Một nơi khởi điểm cho siêu lưới điện toàn cầu khác là châu Âu, nơi mà Ủy ban châu Âu đã kêu gọi một siêu lưới điện châu Âu từ 2008 [16]. Việc quy hoạch lưới điện này đang được điều hành bởi Mạng lưới các nhà vận hành hệ thống truyền tải điện (ENTSO-E), đại diện cho 41 nhà vận hành hệ thống truyền tải điện trên 34 quốc gia châu Âu.
 
Ý tưởng chung là xây dựng lưới điện cao áp một chiều sẽ kết nối các nước châu Âu với các vùng lân cận, bao gồm Kazakhstan, Bắc Phi và Thổ Nhĩ Kỳ. Một nghiên cứu của Gregor Czish của Đại học Kassel, Đức, chỉ ra rằng với một lưới điện như vậy, nhu cầu năng lượng của châu Âu có thể được cung cấp rộng rãi bởi năng lượng gió và từ nhiên liệu sinh học. Một tập đoàn công nghiệp có tên Friends of Supergrid đã lên tiếng trong việc thúc đẩy các công nghệ, chế tài và tài chính cần thiết để thực hiện kế hoạch đầy tham vọng này.
 
Cho đến nay, một số mối liên kết chính trong dự án cao áp một chiều ở châu Âu đã được hoàn thành và vươn tới giai đoạn sau của dự án, bao gồm dự án 10 tỷ EUR kết nối nguồn năng lượng dồi đào ở phía bắc với nguồn năng lượng nghèo nàn ở phía nam nước Đức và hai dự án khác kết nối từ Đức tới Na Uy và từ Na Uy tới Đan Mạch, và một dự án vừa được thực hiện để kết nối Pháp và Tây Ban Nha.
 
Để đảm bảo đúng tiến độ phát triển, siêu lưới điện toàn cầu sẽ cần nhiều cơ sở hạ tầng hơn một chút: Khoảng một trăm nghìn kilomet đường dây cao áp một chiều và 115 trạm biến đổi sẽ cầm được lắp đặt dựa trên các dự án đã quy hoạch tại các khu vực. Một số trạm sẽ là siêu trạm (superstation) theo như hình dung của những nhà đầu tư Tres Amigas ở New Mexico. Tres Amigas sẽ là nơi kết nối 3 lưới điện chính của Bắc Mỹ (Đông, Tây và Texas) và cũng là các kho lưu trữ năng lượng. Lưới toàn cầu sẽ cần những siêu trạm như vậy tại các điểm nối các lưới điện lớn.
 
Thách thức lớn nhất khi xây dựng các siêu lưới điện toàn cầu là kinh phí. Thật khó để kết nối các công ty để gánh vác một công việc phức tạp và rộng lớn như vậy, nhưng những người ủng hộ chỉ ra rằng chi phí của nó sẽ được bù đắp lại bởi những ưu điểm của nó. Một bài báo năm 2013 trên tạp chí Năng lượng tái tạo (Renewable Energy) [17], các tác giả Spyros Chatzivasileiadis, Damien Ernst, and Göran Andersson đã dựa vào những nghiên cứu trước đây về siêu lưới điện cũng như các dự án đã hoàn thành để ước lượng rằng sẽ xây dựng đường cáp ngầm cao áp một chiều 800 kiloVolt, 3 gigawatt dài khoảng 5500 kilomet để kết nối thành phố New York với Oporto, Bồ Đào Nha. (Hiện tại, 800 kV là đã vượt xa khả năng của những loại cáp ngầm có sẵn trên thị trường.) Các tác giả kết luận rằng bản thân mỗi kilomet dây cáp sẽ có giá từ 1,15 triệu EUR tới 1,8 triệu EUR, và mỗi bộ biến đổi đầu cuối sẽ có giá khoảng 300 triệu EUR. Giả sử mất mát do nhiệt là 3% trong 40 năm, và nhiều thứ khác, các nhà nghiên cứu ước lượng rằng việc truyền tải điện trên một dây cáp như vậy sẽ mất từ 0.0166 EUR tới 0.0251 EUR (0.0189 USD tới 0.0286 USD) trên 1kWh; con số cho người dân Mỹ là khoảng 0.011USD/kWh cho việc truyền dẫn mà chưa tính đến việc phát công suất. Giá điện trên siêu lưới toàn cầu sẽ gần như chắc chắn thấp hơn nhiều so với hiện nay do người tiêu thụ có thể mua điện từ nhà cung cấp rẻ nhất. Đối với các nước trên thế giới ,để thiết lập và tài trợ cho một siêu lưới điện toàn cầu, cần hình thành sự thống nhất mạnh mẽ của quốc tế về năng lượng tái tạo (và có lẽ cả hạt nhân). Điều này có thể được đẩy mạnh nếu hiệp định trên toàn thế giới có thể đạt được từ việc đánh thuế khí thải nhà kính để thúc đẩy tài chính cho việc chuyển sang năng lượng vô cơ. Tài trợ của chính phủ sẽ cần thiết để hỗ trợ các phân đoạn đầu tiên của siêu lưới điện toàn cầu, nhưng thuế sẽ giúp thúc đẩy tài trợ từ các doanh nghiệp tư nhân.
 
Không chỉ là tài chính, chính phủ và các xí nghiệp lưới điện sẽ cần phải đồng ý với các quy định thương mại tự do. Kinh doanh điện thông qua thị trường bán buôn nên chia thành các khu vực vì nó sẽ tạo điều kiện cho việc luân chuyển điện một cách hiệu quả với các tính năng có sẵn mà siêu lưới điện tạo ra. Nỗ lực hợp tác cũng sẽ cần được thiết lập giữa những lưới điện đã có và các siêu lưới điện khu vực. Như đã đề cập ở trên, Trung Quốc và châu Âu cũng đã từ lâu thiết lập được một mạng lưới cao áp một chiều nhưng ở Mỹ, việc quy hoạch truyền điện chủ yếu vẫn là nhiệm vụ cấp nhà nước, một phần vì bang kiểm soát quyền sử dụng đất và điều chỉnh lợi ích giữa nhà đầu tư và chủ sở hữu. Những quyết định về mặt kỹ thuật và viện trợ như nơi đặt các điểm kết nối của siêu lưới điện, làm thế nào để cấu hình lưới điện cao áp một chiều, sử dụng điện áp nào, và ở đâu và liệu có sử dụng các hệ thống ngầm hoặc trên không, tất cả sẽ cần phải được chỉ rõ. Cuối cùng, tất cả các bên sẽ phải đồng ý các thông số kỹ thuật về đường truyền, trạm chuyển đổi, và máy phát để cho phép vận hành an toàn, tin cậy và ổn định các siêu lưới điện toàn cầu.
 
Như vậy, siêu lưới điện toàn cầu sẽ đòi hỏi rất nhiều tiền tài, công sức và có lẽ nhiều thập kỷ nữa để hoàn thành. Nhưng đã tồn tại những cam kết trong lĩnh vực giao thông vận tải và viễn thông quốc tế nên không có gì là không thể. Và thay vì không làm gì và tiếp tục phải dựa vào nhiên liệu hóa thạch, không hiệu quả, mạng điện không toàn cầu hoá thì chúng ta thấm chí sẽ còn tiêu tốn nhiều hơn.
 
Tài liệu tham khảo
 
[1] Robert Mendick, “Wind farms paid £1m a week to switch off”, Telegraph, 4 January 2015
 
[2] Sophie Cocke, “Power Play: A Plan to Connect the Electric Grids of Oahu and Maui”, Hufingtonpost, 30 October 2013
 
[3] Andrew Campbell, “The north’s future is electrifying powering Asia with renewables”, The Conversation, 21 August 2013
 
[4] Samantha Melia, “Does Australia Energy Export Future Lie with the Asian Supergrid?”, NAPSNET Policy Forum, 19 May 2015
 
[5] Peter Fairley, “TransEnergie: Playing Two Power Games”, MIT Technology Review, 1 April 2005
 
[6] N.S. Dhaliwal, J.R. McNichol, R.A. Valiquette, “Life extension of Nelson River HVDC system”, Cigre 2012
 
[7] Mackenzie Innman, “Switching it up: IGBTs”, VFDs, 15 August 2014
 
[8] K. Eriksson, “HVDC Light and development of Voltage Source Converters”, ABB Utilities, 1997
 
[9] Bjorn Jacobson, “Development in Multimedia HVDC”, IEEE EPEC 2011 (Manitoba)
 
[10] David von Hippel, “What Could an Asian Super Grid Mean for Northeast Asia?”, NAPSNET Policy Forum, 13 April 2015
 
[11] Erlangen, “DC commutation breaker successfully tested in 5000-A HVDC system in China”, SIEMENS, 29 Januray 2015
 
[12] Thierry Lartigau, “Alstom comfirms research findings, done with RTE, in high-voltage DC circuit-breaker technology”, ALSTOM, 24 January 2014
 
[13] Kerry Farrel, “Korea Energizes High Voltage Direct Current (HVDC) Superconductor Cable”, AMSC, 29 October 2014
 
[14] Ram Adapa, “Electronic Devices for HVDC”, T&D World Magazine, 1 April 2012
 
[15] “Report Says China Leading Power Transmission Line Additions to 2020”, T&D World Magazine, 17 June 2015
 
[16] Peter Fairley, “Probing for Fluff in Europe’s Supergrids Vision”, IEEE Spectrum, 2 December 2008
 
[17] Spyros Chatzivasileiadis, Damien Ernst, Goran Andersson, “The Global Grid”, Journal of Renewable Energy 2013
In      Trở về Theo icon.com.vn
 
Các Khoa học Công nghệ đã đưa
   Công nghệ HA: Tối ưu hiệu suất cho các nhà máy điện (15:14 - 02/08/2016)
   Hiệu quả cao nhờ thay thế giải pháp giám sát từ xa đập tràn Thủy điện Đại Ninh (16:29 - 28/07/2016)
   ABB ra mắt tủ điện thế hệ mới (16:29 - 28/07/2016)
   Bóng đèn 20.000 watt đủ sức chiếu sáng rực cả khu phố nhà bạn (16:01 - 21/07/2016)
   10 công nghệ nổi bật năm 2016 (15:51 - 21/07/2016)
   Đã có đột phá mới trong việc điều trị ung thư ruột (15:09 - 20/07/2016)
   Khám phá các bộ phận của cơ thể con người qua những con số (14:44 - 24/06/2016)
   Thảm họa thiên nhiên cũng phải chào thua trước sự thông minh của nhện ở Úc (14:32 - 21/06/2016)
   Phenol là chất gì, có độc không, tác hại ra sao? (14:32 - 21/06/2016)
   4 “đứa con lai” xinh không cưỡng nổi của tự nhiên (09:10 - 30/05/2016)
   Ăn bằng tay mới thật sự tốt cho sức khỏe (09:10 - 30/05/2016)
   10 sinh vật có thể sống sót sau chiến tranh hạt nhân (14:41 - 25/05/2016)
   Khoảnh khắc con ếch lặn dước nước như vận động viên chuyên nghiệp (16:26 - 24/05/2016)
   Chiếc bàn chải có thể thay đổi hoàn toàn cách bạn đánh răng từ trước tới nay (16:26 - 24/05/2016)
   3 thời điểm ăn khoai lang giúp tăng hiệu quả giảm cân gấp 2 đến 4 lần (16:11 - 23/05/2016)

Đầu trang