Mạng lưới điện Mỹ căng thẳng trước sự bùng nổ của xe điện EV

Nhu cầu điện tại Mỹ dự kiến ​​sẽ tăng tới 18% vào năm 2030 và 38% vào năm 2035, theo phân tích của Bộ công cụ phân tích và đánh giá chính sách năng lượng nhanh năm 2022, hay REPEAT – một dự án chính sách năng lượng của Đại học Princeton. 

Nhiều bộ phận của nền kinh tế Mỹ đang chuyển từ sử dụng nhiên liệu hóa thạch sang điện khí hóa, bao gồm các thiết bị gia dụng như bếp lò và hệ thống sưởi ấm không gian cho gia đình và văn phòng. Tuy nhiên, lĩnh vực giao thông vận tải vẫn đang thúc đẩy sự gia tăng trong việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Theo dữ liệu của Princeton, các phương tiện hạng nhẹ, một phân khúc không bao gồm xe tải lớn và hàng không, được dự đoán sẽ sử dụng nhiều hơn 3.360% điện năng vào năm 2035 so với hiện nay.

Rob Gramlich, người sáng lập và chủ tịch của Grid Strategies cho biết điện khí hóa chỉ là một giải pháp khử cacbon hiệu quả nếu phương pháp này được kết hợp với việc xây dựng năng lượng tái tạo lớn. 

Điều đó có nghĩa là Mỹ cần những thay đổi lớn đối với lưới điện như nhiều đường dây truyền tải điện cao thế hơn để vận chuyển điện từ các nhà máy điện mặt trời và gió ở nông thôn đến các trung tâm có nhu cầu; đường dây phân phối và máy biến áp nhỏ hơn để cung cấp điện ở những chặng cuối; và phần cứng như bộ biến tần cho phép khách hàng có pin gia đình, xe điện và tấm pin mặt trời cung cấp năng lượng dư thừa trở lại lưới điện. 

Chi phí để làm được điều đó thì không rẻ. Trong một nghiên cứu do Ủy ban Tiện ích Công cộng California ủy quyền, công ty phân tích lưới điện Kevala dự báo rằng riêng California sẽ phải chi 50 tỷ USD vào năm 2035 để nâng cấp lưới điện phân phối nhằm đáp ứng các mục tiêu EV đầy tham vọng của bang.

XÂY DỰNG CƠ SỞ HẠ TẦNG LƯỚI ĐIỆN 

Khi so sánh trực tiếp với các thiết bị gia dụng, một chiếc Tesla Model 3 mới trung bình một năm sẽ sử dụng cùng một lượng điện tương đương với lượng điện sử dụng lò sưởi trong suốt một năm, và lượng điện năng nhiều hơn khoảng 10 lần so với lượng điện cần thiết để cung cấp năng lượng cho một chiếc tủ lạnh mới. 

Lydia Krefta, giám đốc vận chuyển năng lượng sạch tại PG&E, cho biết có khoảng 470.000 xe điện được kết nối với lưới điện trong lãnh thổ dịch vụ của họ ở Bắc và Trung California và công ty đang hướng tới con số 3 triệu kết nối vào năm 2030.

Giám đốc điều hành Kevala Aram Shumavon cho biết nếu cơ sở hạ tầng lưới điện của Mỹ không theo kịp sự bùng nổ của EV, người lái xe có thể gặp khó khăn khi sạc EV như xếp hàng dài hoặc chỉ có thể sạc vào những thời điểm và địa điểm nhất định. Lưới điện quá căng cũng sẽ dễ bị tổn thương hơn trước các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt và dễ bị mất điện.

Cách đơn giản nhất để đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng tại Mỹ là tiếp cận nhiều nguồn năng lượng hơn, tốt nhất là nguồn năng lượng xanh. Mặc dù dễ dàng xây dựng các nhà máy than và khí đốt tự nhiên gần các trung tâm dân cư, các nguồn năng lượng mặt trời và gió tốt nhất thường được xây dựng ở vùng nông thôn hơn.

Điều đó có nghĩa là những gì Mỹ thực sự cần là nhiều đường dây truyền tải điện áp cao hơn, có thể vận chuyển các nguồn năng lượng mặt trời và gió qua các đường dây của quận và tiểu bang.

Nhưng Gramlich nói rằng trong khi họ liên tục chi tiền để thay thế và nâng cấp các đường dây cũ, họ hầu như không xây dựng bất kỳ đường dây mới nào. “Tôi nghĩ rằng chúng tôi có thể cần khoảng 20 tỷ hoặc 30 tỷ USD/năm cho để xây dựng đường dây mới và công suất mới. Hiện tại, chúng tôi đang chi tiêu gần như bằng không cho việc đó”.

Có những rào cản pháp lý lớn khi nói đến việc xây dựng các đường dây truyền tải mới, bên cạnh đó giấy phép cũng là một vấn đề lớn. Tất cả các dự án năng lượng mới phải trải qua một loạt các nghiên cứu tác động để đánh giá thiết bị truyền dẫn mới nào là cần thiết, chi phí bao nhiêu và ai sẽ trả tiền. 

THỜI KỲ NHU CẦU ĐIỆN TĂNG CAO

Mỹ đang nỗ lực để đẩy nhanh quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng năng lượng. Đáng chú ý nhất là Thượng nghị sĩ Joe Manchin, DW.Va., đã đưa ra dự luật cải cách vào tháng 5 sau khi các biện pháp tương tự thất bại vào năm ngoái. Tổng thống Joe Biden đã ủng hộ dự luật, dự luật này sẽ đẩy nhanh việc cấp phép cho tất cả các loại dự án năng lượng, bao gồm cả cơ sở hạ tầng nhiên liệu hóa thạch. 

Nhưng ngay cả khi tốc độ cấp phép tăng nhanh và Mỹ sẽ sớm bắt đầu chi tiêu lớn cho việc truyền tải, thì vẫn sẽ mất nhiều năm để xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết.

“Sẽ có một khoảng thời gian ở giữa mà nhu cầu rất cao, nhưng hệ thống truyền tải không thể đáp ứng nhu cầu xảy ra trong khoảng thời gian đó và các nguồn năng lượng phân tán sẽ đóng một vai trò rất tích cực trong quá trình đó” Shumavon giải thích.

Điều đó có nghĩa là các tài nguyên như hệ thống pin và năng lượng mặt trời dân dụng có thể giúp ổn định lưới điện khi khách hàng tự tạo ra điện và bán lại lượng điện dư thừa cho lưới điện. 

Các nhà sản xuất ô tô Mỹ cũng đang tăng cường trang bị cho xe điện của họ khả năng sạc hai chiều, cho phép khách hàng sử dụng bộ pin xe điện khổng lồ của họ để cấp điện cho ngôi nhà của họ hoặc cung cấp điện trở lại lưới điện, giống như hệ thống pin gia đình thông thường.