Những trụ tháp của một đường dây UHV ở Trung Quốc. Ảnh: Bloomberg

Trung Quốc, quốc gia có mức phát thải khí nhà kính lớn nhất thế giới, sẽ không thể đáp ứng các mục tiêu về môi trường nếu không kết nối các nguồn năng lượng tái tạo dồi dào với các siêu đô thị ven biển. Đến năm 2030, nước này có kế hoạch có đủ công suất năng lượng mặt trời và gió để tạo ra 1.200 gigawatt- tương đương với tất cả nhu cầu điện của Mỹ.

Để kết nối nguồn năng lượng tái tạo này với lưới điện, Trung Quốc cần đầu tư vào một mạng lưới điện quốc gia mà theo ước tính sẽ mất 30 năm và tiêu tốn 300 tỷ USD; so với mức phân bổ ngân sách là 65 tỷ USD cho cơ sở hạ tầng lưới điện trong 10 năm gần đây của Mỹ.

Mục tiêu truyền tải điện năng cho các siêu đô thị

Ngày càng có nhiều đường dây điện chằng chịt trên khắp đất nước này. Chúng gây tốn kém, ồn ào và đối với nhiều người chúng làm xấu cảnh quan. Nhưng hầu hết các nước đều có chung tình trạng khó khăn tương tự Trung Quốc khi những nơi tốt nhất để thu hoạch năng lượng gió và mặt trời lại xa những nơi cần chúng.

Hiện tại, đường dây siêu cao áp (UHV) là giải pháp truyền tải điện năng hiện đại duy nhất, trong khi hầu hết ngành điện năng tại nhiều nước đang bị tụt hậu. Brazil là đất nước đang sở hữu các tuyến UHV đang hoạt động hoàn chỉnh, với hai tuyến đều do một công ty Trung Quốc đã xây dựng (Trung Quốc có 30 tuyến UHV).

Hiện tại, đường dây siêu cao áp (UHV) là giải pháp truyền tải điện năng hiện đại duy nhất, trong khi hầu hết ngành điện năng tại nhiều nước đang bị tụt hậu.

“Nếu bạn muốn nguồn điện rẻ, an toàn và sạch, tôi không biết làm thế nào để đạt được mà không có đường dây UHV”, Michael Skelly, cố vấn cấp cao của Lazard Ltd. ở Houston (Mỹ) và là người sáng lập tập đoàn năng lượng Grid United cho biết.

Vấn đề đặt ra ở đây là khoảng cách và cách lưu trữ. Việc khai thác than cũng thường diễn ra xa các trung tâm đô thị, nhưng than và các nhiên liệu hóa thạch khác có thể được vận chuyển đến các nhà máy điện gần các thành phố hơn. Trong khi điều đó không hiệu quả với năng lượng tái tạo vì nắng, gió không thể chất lên xe tải để giao đi nơi khác.

Việc truyền các phân tử điện năng đi qua hàng nghìn kilomet cần có dòng điện một chiều, càng dài càng tốt. Điện áp càng cao, điện năng bị mất dần dần trên đường đi càng ít. Các đường dây UHV chạy từ Thanh Hải, Tân Cương và Vân Nam đến Bắc Kinh, Trùng Khánh và Giang Tô mang lượng điện tương đương với 10 nhà máy điện. Đó là lý do tại sao chúng phải được lắp đặt rất cao khỏi mặt đất. Ngoài ra, vì điện áp rất cao, điện trường phá vỡ các phân tử không khí nên chúng tạo ra âm thanh rất ồn ào.

Năng lượng nắng và gió là lợi thế lớn

Vào tháng 10, Chủ tịch Tập Cận Bình đã công bố một loạt các dự án năng lượng mặt trời và gió. Trong giai đoạn đầu, dự kiến sẽ bổ sung thêm khoảng 100 gigawatt điện – con số này đủ để cung cấp điện cho cả Mexico. Trong số sáu khu vực đã được khai thác để xây dựng các loại trang trại năng lượng gió và năng lượng mặt trời mới, Thanh Hải có những lợi thế quan trọng. Khu vực này có số giờ nắng trung bình lớn nhất của Trung Quốc, dân cư thưa thớt và là thượng nguồn của sông Hoàng Hà.

Một góc trang trại điện mặt trời ở Gonghe, Trung Quốc. Ảnh: Bloomberg

Vào một ngày cuối tháng 9, Yang Xueli đứng nhìn ra đập Longyangxia (tỉnh Thanh Hải), một nhà máy thủy điện có vai trò không thể thiếu trong ngành điện lực; cách đó không xa là các cánh đồng pin mặt trời. Nơi đây trở thành nơi có cơ sở thủy điện và năng lượng mặt trời kết hợp lớn nhất thế giới. "Nước và ánh sáng bổ sung cho nhau. Khi ánh sáng không liên tục, chúng tôi điều chỉnh bằng thủy điện”, Yang Xueli, Phó trưởng trạm thủy điện cho biết.

Ngay cả ở những nơi nhiều nắng như Thanh Hải, thời tiết có thể không thể đoán trước được và năng lượng do ánh sáng mặt trời tạo ra dễ biến động. Nguồn điện từ đập thủy điện là đáng tin cậy, đảm bảo đường dây UHV vẫn đầy tải. Ông Yang cho biết, khi công nghệ phát triển, năng lượng tái tạo sẽ thay thế nhu cầu sử dụng than.

Cơ sở này trải dài khoảng 600 km2, gần bằng diện tích của Singapore. Khi tất cả hoạt động cùng lúc, nó sẽ tạo ra khoảng 18,7 gigawatt điện, tương đương với tổng nhu cầu điện của Israel hoặc gấp đôi New Zealand. Công suất lớn như vậy là quá đủ cho 6 triệu cư dân của Thanh Hải, nơi đầu năm nay đã trở thành tỉnh đầu tiên của Trung Quốc sử dụng năng lượng tái tạo trong cả tháng.

Tầm nhìn kết nối điện năng bền vững

Tuy nhiên, cho đến nay, phần lớn lượng điện mà Trung Quốc tiêu thụ vẫn đến từ các nhà máy nhiệt điện than. Nước này đã cam kết tất cả các đường dây điện xuyên tỉnh mới sẽ truyền tải ít nhất 50% năng lượng tái tạo, theo một lộ trình của chính phủ được công bố vào tháng 10, bao gồm cả cách giới hạn lượng khí thải carbon vào năm 2030.

Có hai công ty sẽ chịu trách nhiệm xây dựng đường dây điện năng lượng tái tạo. Đầu tiên, nhà cung cấp điện thống trị của quốc gia, State Grid thuộc sở hữu của chính phủ, đã công bố khoản đầu tư 350 tỷ USD cho đến năm 2025 bao gồm xây dựng UHV. Họ đã có 26 tuyến UHV đang hoạt động, 5 tuyến đang được xây dựng và 7 tuyến khác được lên kế hoạch cho ba năm tới. Đến lúc đó, tất cả các tuyến UHV xuyên tỉnh của State Grid sẽ mang ít nhất 50% năng lượng sạch, theo kế hoạch đạt được mục tiêu carbon của tập đoàn này.

Kế hoạch kết nối điện năng bền vững trên toàn thế giới không phải được quyết định trong một sớm một chiều. Trong tương lai, nhân loại có thể tạo được một mạng lưới điện toàn cầu. Ảnh: Xinhua

China Southern Power Grid Co, nhà điều hành lưới điện khác, có 4 đường dây UHV và có kế hoạch chi hơn 100 tỷ USD cho việc mở rộng mạng lưới đến năm 2025, mặc dù hãng không nêu chi tiết khoản đầu tư cụ thể vào UHV.

Cũng sẽ có những người hưởng lợi khác: Đó là các công ty điện gió và năng lượng mặt trời; các nhà sản xuất lưới điện và thiết bị lưu trữ điện; những nhà cung cấp đồng được sử dụng để sản xuất cáp dẫn điện.

Các nhà phân tích cho biết, cổ phiếu giao dịch tại Thượng Hải của Nari Technology, công ty con sản xuất thiết bị của State Grid, đã tăng hơn gấp đôi trong năm qua và đang trên đà tiếp tục tăng trưởng. Sieyuan Electric, nhà phân phối điện State Grid Information & Communication (SGIC) và nhà sản xuất máy biến áp TGOOD Electric cũng là những công ty có cổ phiếu được ưa chuộng.

Ở Mỹ, nơi tình trạng mất điện diễn ra thường xuyên hơn và phổ biến hơn trong những năm gần đây, cũng đang có những nỗ lực tương tự để thiết lập lưới điện quốc gia bền vững. Skelly thành lập Clean Line Energy vào năm 2009 và huy động được 100 triệu USD để lập kế hoạch xây dựng 5 đường dây điện cao thế để vận chuyển năng lượng gió từ Great Plains đến các thành phố cách xa hàng nghìn dặm.

Các đường dây này đã phổ biến với các nhà phát triển trang trại gió ở Oklahoma, Kansas và cung cấp điện cho các thành phố lớn như Memphis với mức giá thấp hơn mức họ đang trả cho các nhà máy than gần đó. Tuy nhiên, họ vấp phải sự phản đối từ các chủ đất và cơ quan quản lý nhà nước dọc theo các tuyến đường. Kết quả là Clean Line buộc phải bán bớt các dự án và dừng triển khai thêm.

Đây là một rào cản phổ biến cho các dự án UHV. Bởi vì các tuyến đường quá dài và mang lại ít lợi ích cụ thể cho các thị trấn nó đi qua. Người dân ở các thị trấn có UHV ở Trung Quốc cũng không thích kế hoạch đặt các tháp điện khí khổng lồ trên đất họ, nhưng Bắc Kinh đã ưu tiên các mục tiêu giảm phát thải nên các dự án vẫn thành công.

Yang là một công nhân đã có 28 năm trong ngành điện lực. Ông sống trong một khu nhà gần đó, nơi có khoảng 100 công nhân. Ông cho biết, con đập đóng vai trò quan trọng đối với việc tưới tiêu ở lưu vực sông Hoàng Hà và cùng với năng lượng mặt trời, đối với việc cung cấp ổn định năng lượng sạch sẽ bảo vệ môi trường về lâu dài. “Chúng tôi rất vui mừng”, ông nói.

Một ngày nào đó, cơ sở sản xuất điện nơi Yang làm việc có thể sẽ trở thành điểm trung chuyển cho lưới điện khu vực hoặc toàn cầu. Với tình hình chính trị khu vực và mối quan tâm của từng quốc gia, ý tưởng này có vẻ như là một tầm nhìn xa; nhưng một số dự án xuyên biên giới đang được phát triển ở châu Âu và châu Á. Vào đầu năm nay, Skelly đã thành lập một công ty mới chuyên về truyền tải điện đường dài, điện áp cao của năng lượng tái tạo.

"Kế hoạch này không phải được quyết định trong một sớm một chiều. Trong tương lai, chúng ta có thể tạo được một mạng lưới điện toàn cầu. Giống như khi đặt cáp điện báo xuyên Đại Tây Dương đầu tiên, người ta không hề có kế hoạch kết nối toàn thế giới. Nhưng 100 năm sau, cả thế giới vẫn được kết nối với nhau đó thôi", ông nói.