Tại sao lưới điện đang lãng phí hàng triệu megawatt năng lượng sạch

Hiện tượng này, được gọi là tiết giảm (curtailment), đang gia tăng với tốc độ đáng báo động tại những khu vực từng đi đầu về năng lượng tái tạo. Dữ liệu từ Cơ quan Vận hành Hệ thống Độc lập California, đơn vị quản lý lưới điện cho bang đông dân nhất nước Mỹ, tiết lộ rằng hàng triệu megawatt giờ năng lượng gió và mặt trời đang bị cắt giảm mỗi năm. Tại Vương quốc Anh, các đơn vị vận hành lưới điện thường xuyên trả tiền cho các trang trại gió ở Scotland để họ ngừng phát điện khi gió thổi mạnh nhất, đồng thời lại trả tiền cho các nhà máy khí đốt ở Anh để hoạt động và đáp ứng nhu cầu tại chỗ. Các nghiên cứu theo dõi cơ sở hạ tầng năng lượng toàn cầu chỉ ra rằng hàng ngàn dự án năng lượng mặt trời và năng lượng gió quy mô lớn hiện đang mắc kẹt trong tình trạng bế tắc thủ tục được gọi là hàng đợi đấu nối. Nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley phát hiện ra rằng công suất điện đang chờ hòa lưới ở Mỹ đã tăng lên vượt quá tổng công suất của tất cả các nhà máy điện hiện đang hoạt động. Khối lượng năng lượng sạch bị mắc kẹt khổng lồ này chứng minh rằng khâu sản xuất không còn là nút thắt chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.

Nguyên nhân sâu xa của sự lãng phí quy mô lớn này nằm dưới lòng đất và vắt ngang qua các cột kim loại, ẩn chứa trong kiến trúc già cỗi của lưới điện. Điện phải được tiêu thụ ngay khi tạo ra trừ khi được lưu trữ, trong khi đại đa số lưới điện của chúng ta được thiết kế từ thế kỷ 20 cho một mô hình năng lượng hoàn toàn khác. Trong quá khứ, các nhà máy than, khí đốt hoặc hạt nhân tập trung quy mô lớn thường được xây dựng tương đối gần các khu dân cư, và dòng điện truyền đi theo con đường một chiều, dễ dự đoán để đến tay người tiêu dùng. Tuy nhiên, năng lượng tái tạo lại phụ thuộc vào vị trí địa lý. Những cơn gió mạnh nhất thổi qua các đồng bằng hẻo lánh và vùng biển xa bờ, trong khi ánh sáng mặt trời gay gắt nhất lại chiếu xuống các sa mạc khô cằn. Để thu hoạch nguồn năng lượng đó, cần phải vận chuyển điện qua những khoảng cách khổng lồ. Đáng tiếc là, số lượng đường dây truyền tải cao thế cần thiết để đưa điện từ các trang trại năng lượng xanh xa xôi đến các thành phố khát năng lượng lại không hề đủ. Hơn thế nữa, việc xây dựng hạ tầng truyền tải mới nổi tiếng là vô cùng khó khăn, thường đòi hỏi một thập kỷ hoặc lâu hơn để giải quyết những luật lệ phân vùng phức tạp của địa phương, các đánh giá tác động môi trường và sự phản đối từ cộng đồng xung quanh.

Hậu quả của sự cố truyền tải này lan rộng khắp nền kinh tế và môi trường, làm suy yếu nghiêm trọng các mục tiêu khí hậu toàn cầu. Mỗi khi một trang trại điện mặt trời bị cắt giảm công suất do lưới điện địa phương quá tải, các đơn vị vận hành lưới điện phải bù đắp bằng cách khởi động các nhà máy nhiên liệu hóa thạch nằm gần những khu vực thực sự cần điện. Thực tế vật lý này buộc xã hội phải tiếp tục phát thải khí nhà kính ngay cả khi có sẵn một lượng lớn năng lượng sạch dồi dào ở gần đó. Vượt ra ngoài thiệt hại về môi trường, việc tiết giảm công suất còn tạo ra tác động tiêu cực đến tính khả thi tài chính của các dự án hạ tầng xanh trong tương lai. Các nhà phát triển năng lượng dựa vào việc bán lượng điện họ tạo ra để trang trải chi phí vốn khổng lồ cho việc xây dựng trang trại gió và mặt trời. Khi họ thường xuyên bị buộc phải tắt thiết bị, nguồn doanh thu của họ sẽ bốc hơi. Sự khó lường về tài chính này làm nản lòng các khoản đầu tư tương lai, tạo ra một vòng lẩn quẩn tự chuốc lấy thất bại, nơi việc không thể phân phối điện sạch làm đình trệ quá trình cấp vốn cho thế hệ công nghệ năng lượng tái tạo tiếp theo. Nó cũng khiến các cộng đồng phải trả giá điện cao một cách bất hợp lý, bởi vì nguồn năng lượng xanh giá rẻ, dồi dào đã bị chặn lại về mặt vật lý, không thể tiếp cận thị trường địa phương của họ.

Việc giải quyết tình trạng bế tắc này đòi hỏi một sự thay đổi mang tính bước ngoặt trong cách các chính phủ và công ty điện lực tiếp cận hạ tầng năng lượng. Dù việc xây dựng hàng ngàn dặm đường dây truyền tải cao thế mới vẫn là điều cần thiết trong dài hạn, các cơ quan quản lý phải ngay lập tức ưu tiên các công nghệ nâng cao năng lực lưới điện để tối đa hóa công suất của các đường dây hiện có. Những đổi mới như định mức đường dây động (dynamic line rating) – sử dụng cảm biến để xác định chính xác lượng điện mà một đường dây cụ thể có thể tải an toàn trong điều kiện thời tiết thực tế – có thể giải phóng công suất đáng kể trên lưới điện hiện tại mà không cần đến hàng thập kỷ xây dựng. Thêm vào đó, các công ty điện lực phải tăng tốc triển khai các vật liệu composite tiên tiến để thay thế các đường dây lõi thép cũ, chùng nhão. Quá trình này, được gọi là thay dây dẫn, có thể tăng gấp đôi lượng điện mà một hành lang truyền tải có thể vận chuyển mà vẫn sử dụng lại chính các cột điện hiện tại. Ở cấp độ chính sách, chính quyền quốc gia và khu vực phải tinh giản quy trình cấp phép cho các đường dây điện xuyên biên giới, coi các hành lang truyền tải là ưu tiên khẩn cấp của quốc gia tương tự như hệ thống đường cao tốc liên bang hay cơ sở hạ tầng quốc phòng.

Cuộc đua khử cacbon nền kinh tế toàn cầu phần lớn được xem như một cuộc cạnh tranh nhằm xây dựng nhiều tấm pin mặt trời và tuabin gió nhất, nhưng việc tạo ra năng lượng sạch mới chỉ là một nửa chặng đường. Nếu các xã hội tiếp tục coi việc sản xuất điện và truyền tải điện là hai vấn đề tách biệt, thì quá trình chuyển đổi năng lượng xanh sẽ chững lại ở điểm cuối của một đường dây tắc nghẽn. Chúng ta đang thu hoạch gió và mặt trời ở một quy mô chưa từng thấy trong lịch sử nhân loại, nhưng lại quên xây dựng những con đường để đưa vụ mùa đó ra thị trường. Việc công nhận lưới điện là ưu tiên hàng đầu về khí hậu không còn là một lựa chọn có thể trì hoãn. Trong thời gian tới, thước đo đích thực cho cam kết của một quốc gia đối với năng lượng sạch sẽ không nằm ở việc họ có thể xây dựng bao nhiêu nhà máy năng lượng tái tạo, mà ở việc họ có thể kết nối chúng một cách thông minh và hiệu quả đến nhường nào với những người đang cần chúng nhất.