Lưu trữ điện xanh: Nhiệm vụ cấp bách để phát triển năng lượng sạch của châu Âu

Tại Đức và nhiều quốc gia châu Âu khác, vào những ngày nắng mạnh và gió lớn, lượng điện tái tạo tạo ra thường vượt xa nhu cầu sử dụng thực tế. Nhưng do thiếu hệ thống pin lưu trữ quy mô lớn, lượng điện dư thừa này không thể được giữ lại để sử dụng vào buổi tối hoặc những thời điểm nhu cầu tăng cao. Khi mặt trời lặn và sản lượng điện gió suy giảm, các nhà máy điện khí đốt lại phải được huy động để bù đắp thiếu hụt.

Điều đó khiến giới hoạch định chính sách ngày càng nhận ra rằng mục tiêu trung hòa carbon không chỉ phụ thuộc vào việc xây thêm các trang trại điện gió hay điện mặt trời, mà còn phụ thuộc vào việc xây dựng một hệ sinh thái lưu trữ và truyền tải điện đủ mạnh để vận hành toàn bộ hệ thống năng lượng mới.

CHÂU ÂU TĂNG TỐC CUỘC ĐUA XÂY DỰNG “KHO PIN” KHỔNG LỒ

Theo dữ liệu từ Trung tâm Nghiên cứu Chung của Ủy ban châu Âu, tổng công suất lưu trữ điện hiện có trên toàn châu Âu hiện mới đạt khoảng 14 GW. Dù con số này vẫn còn khá nhỏ so với nhu cầu tương lai, tốc độ mở rộng đang diễn ra rất nhanh.

Khoảng 84 GW công suất lưu trữ mới hiện đang trong giai đoạn quy hoạch hoặc xây dựng và dự kiến đi vào hoạt động trong vài năm tới. Điều này đồng nghĩa quy mô lưu trữ điện của châu Âu sẽ tăng gấp nhiều lần trong thời gian ngắn.

Xu hướng trên cũng phản ánh rõ nét bức tranh toàn cầu. Theo Bloomberg New Energy Finance (BNEF), châu Á tiếp tục là khu vực tăng trưởng mạnh nhất về lưu trữ điện, đặc biệt tại Trung Quốc và Ấn Độ. Trong khi đó, tại châu Âu, Đức và Italy nổi lên như những thị trường lớn nhờ quy mô phát triển điện gió và điện mặt trời ngày càng mạnh.

Một trong những động lực quan trọng nhất thúc đẩy là giá pin lithium-ion giảm rất nhanh. Trong vài năm gần đây, giá pin giảm trung bình khoảng 20% mỗi năm. Theo dự báo của EU, đến năm 2030, chi phí pin có thể giảm một nửa so với mức năm 2022.

Chi phí giảm giúp các dự án lưu trữ điện ngày càng hấp dẫn hơn về mặt kinh tế. Không chỉ các cơ sở lưu trữ quy mô lớn được xây dựng, các hệ thống pin dân dụng kết hợp điện mặt trời mái nhà cũng tăng trưởng nhanh trên khắp châu Âu.

Nếu cộng cả hệ thống lưu trữ dân dụng và công nghiệp, công suất lưu trữ của EU hiện đã tăng gấp 10 lần kể từ năm 2022. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu khí hậu, châu Âu cần tiếp tục mở rộng quy mô lên khoảng 750 GW - tức tăng thêm khoảng 10 lần nữa so với hiện tại. Điều đó cho thấy khoảng cách giữa tham vọng và thực tế vẫn còn rất lớn.

Tại nhiều thị trường điện châu Âu, vào buổi trưa khi nguồn cung điện mặt trời dư thừa, giá điện thường giảm rất mạnh, thậm chí xuống dưới mức 0. Khi đó, các nhà sản xuất điện tái tạo đôi khi buộc phải giảm công suất hoặc tạm ngừng hoạt động do bán điện không còn hiệu quả kinh tế.

Ngược lại, vào buổi tối khi nhu cầu tăng và sản lượng điện tái tạo giảm xuống, các nhà máy điện khí đốt và than đá lại phải hoạt động để ổn định hệ thống, kéo giá điện tăng mạnh.

Ông Dirk Uwe Sauer, giáo sư chuyên về hệ thống lưu trữ tại Đại học RWTH Aachen của Đức, cho biết vào khoảng giữa trưa năm ngoái, giá điện trung bình tại Đức chỉ hơn 0,03 euro/kWh, nhưng đến đầu buổi tối đã tăng lên gần 0,18 euro/kWh.

Khoảng chênh lệch rất lớn này đang khiến đầu tư vào pin lưu trữ trở nên hấp dẫn hơn bao giờ hết, đặc biệt sau khi giá khí đốt tự nhiên tăng mạnh do các cuộc chiến tại Ukraine và Iran.

Theo ông Sauer, mỗi hệ thống lưu trữ mới được đưa vào vận hành đều có thể giúp làm giảm các đợt tăng giá đột biến trên thị trường điện, từ đó mang lại lợi ích cho cả doanh nghiệp năng lượng lẫn người tiêu dùng.

Tuy nhiên, quá trình phát triển hạ tầng lưu trữ tại châu Âu vẫn gặp nhiều trở ngại. Trong nhiều năm, việc mở rộng năng lượng tái tạo bị cản trở bởi thủ tục cấp phép phức tạp, thời gian quy hoạch kéo dài và những khó khăn trong việc kết nối hệ thống lưu trữ với lưới điện quốc gia.

LƯỚI ĐIỆN GIÀ CỖI VÀ BÀI TOÁN ĐỘC LẬP NĂNG LƯỢNG CỦA CHÂU ÂU

Không chỉ thiếu hệ thống lưu trữ, châu Âu còn đối mặt với một vấn đề khác: hạ tầng lưới điện đã cũ kỹ và không còn phù hợp với thời đại năng lượng tái tạo.

Nhiều mạng lưới điện tại châu Âu được xây dựng từ hơn 40 năm trước và chủ yếu phục vụ mô hình điện truyền thống, nơi điện được sản xuất tập trung từ các nhà máy nhiệt điện lớn rồi truyền tải đến người tiêu dùng.

Trong khi đó, hệ thống điện tái tạo hiện nay mang tính phân tán hơn rất nhiều, với hàng nghìn trang trại gió, điện mặt trời và hệ thống lưu trữ nằm rải rác khắp nơi. Điều này khiến lưới điện hiện tại khó có thể hấp thụ và phân phối hiệu quả lượng lớn điện xanh được tạo ra.

Theo Ủy ban châu Âu, EU cần đầu tư khoảng 580 tỷ euro để nâng cấp lưới điện trước năm 2030. Tuy nhiên, tiến độ hiện nay vẫn khá chậm.

Tại Đức, chính phủ liên bang đã lên kế hoạch xây dựng khoảng 16.000 km đường dây điện mới trong nhiều năm qua, nhưng đến nay mới chỉ khoảng 20% được đưa vào vận hành. Dù quy trình cấp phép gần đây đã được đơn giản hóa để thúc đẩy tiến độ, nhiều chuyên gia cho rằng mục tiêu hoàn thành đúng hạn vẫn rất khó khăn.

Dữ liệu từ Cơ quan Hợp tác các cơ quan quản lý năng lượng của EU cho thấy đầu tư vào lưới điện châu Âu năm 2024 đạt khoảng 35 tỷ euro và dự kiến tăng lên 47 tỷ euro vào năm 2027 - vẫn thấp hơn đáng kể so với nhu cầu thực tế.

Theo ông Sauer, châu Âu cần xem phát triển điện tái tạo, lưu trữ năng lượng và nâng cấp lưới điện là một hệ thống thống nhất thay vì các dự án riêng lẻ.

Bên cạnh hạ tầng điện, EU cũng đang lo ngại về sự phụ thuộc vào Trung Quốc trong chuỗi cung ứng pin. Trung Quốc hiện giữ vai trò thống trị trong nhiều khâu từ khai thác nguyên liệu, tinh luyện đến sản xuất pin lithium-ion thành phẩm.

Điều đó khiến EU đẩy mạnh chiến lược nguyên liệu thô nhằm phát triển nguồn cung trong nước, mở rộng khai thác đất hiếm tại châu Âu, xây dựng chuỗi cung ứng an toàn và thúc đẩy tái chế pin.

Khối này cũng muốn tăng cường tái chế các vật liệu chiến lược như lithium, nickel, cobalt và gallium nhằm giảm áp lực nhập khẩu trong dài hạn.

Giới phân tích cho rằng những cuộc khủng hoảng địa chính trị như chiến sự Ukraine hay Iran có thể làm giá năng lượng tăng trong ngắn hạn và tạo thêm động lực cho ngành lưu trữ điện. Tuy nhiên, các chuyên gia nhấn mạnh rằng các khoản đầu tư hạ tầng kéo dài hàng chục năm không thể chỉ dựa trên các biến động tạm thời của thị trường.

“Lưới điện được xây dựng cho 40-50 năm tiếp theo”, ông Sauer nhấn mạnh.

Trong bối cảnh thế giới bước vào cuộc cạnh tranh mới về năng lượng sạch, châu Âu đang nhận ra rằng sản xuất điện xanh mới chỉ là bước khởi đầu. Khả năng lưu trữ, truyền tải và quản lý dòng điện mới là yếu tố quyết định liệu lục địa này có thể xây dựng được một hệ thống năng lượng xanh ổn định, giá rẻ và bền vững hay không.