Liệu dây điện trên toàn cầu có thể liên kết với nhau không?

Dầu, kim loại, thông tin... Gần như mọi sản phẩm ngày nay đều có thể được lưu thông trên toàn cầu, trừ điện.

Sản xuất và tiêu thụ điện hiện chỉ giới hạn trong phạm vi quốc gia. Theo Giáo sư Gérald Sanchis từ Hội nghị Quốc tế về Lưới điện lớn (CIGRE): 'Hầu như không có sự kết nối giữa các mạng lưới điện trên cùng một lục địa và không có sự kết nối giữa các mạng lưới điện trên các lục địa khác nhau'.

Dù có sự chuyển đổi toàn diện sang năng lượng tái tạo, mạng lưới công nghiệp vẫn chưa đạt được sự kết nối toàn cầu, gây ra nhiều vấn đề. Không phải tất cả các công ty năng lượng đều có đủ nguồn gió hoặc năng lượng mặt trời tại địa phương; và khi phải đối mặt với nguồn gió hoặc năng lượng mặt trời không ổn định, việc chỉ dựa vào chúng có thể gây ra một số vấn đề lớn.

Vì vậy, giới khoa học và công nghiệp đã nảy ra ý tưởng xây dựng một mạng lưới điện toàn cầu, hoặc cụ thể, xây dựng một mạng lưới điện kết nối cả 5 châu lục.

Theo Giáo sư Damien Ernst tại Đại học Liege ở Bỉ: 'Năm 2013, chúng tôi bắt đầu nghiên cứu ý tưởng này, nhưng không nhận được sự quan tâm từ cộng đồng lúc đó'. Nhưng hiện nay, ý tưởng này đang thu hút sự chú ý. Để thực hiện Thỏa thuận Paris, việc chia sẻ điện giữa các châu lục là cần thiết; trong tương lai, dự án Internet of Power có thể cung cấp 100% năng lượng tái tạo.

Damian Ernst không phải là duy nhất ủng hộ Internet of Power, cho tới nay,  Liên Hợp Quốc cũng đã đưa ra kế hoạch kết nối lưới điện trong "Chương trình nghị sự 2030 vì sự phát triển bền vững" và Trung Quốc cũng đặt vấn đề kết nối lưới điện là cốt lõi của "Vành đai và Con đường"; một tổ chức hợp tác phát triển mạng lưới năng lượng toàn cầu tập hợp 250 kỹ sư và 600 đối tác (GEIDCO) cũng nhằm mục đích tạo ra một mạng lưới kết nối năng lượng toàn cầu.

Chia sẻ năng lượng tái tạo có thể giải quyết vấn đề năng lượng gián đoạn lâu dài. Khi gió yếu ở một khu vực, gió mạnh ở nơi khác có thể bù đắp; và khi một trạm năng lượng mặt trời bị che khuất, mặt trời ở khu vực khác vẫn sáng. Do đó, việc bổ sung này trở nên cấp bách hơn bao giờ hết.

Nghiên cứu mới nhất cho thấy gió ở bờ biển phía đông nam của Greenland có thể bù đắp cho thiếu hụt gió ở Tây Âu. Gió mùa hè ở Bắc Phi mạnh hơn, trong khi gió ở Châu Âu giảm. Kỹ sư hy vọng sử dụng sự khác biệt gió theo mùa giữa hai bán cầu để bổ sung năng lượng cho nhau.

Xây dựng mạng lưới điện cũng giúp phát triển năng lượng ở các vùng xa xôi. Greenland, quần đảo Kerguelen ở Nam Ấn Độ Dương và quần đảo Tierra del Fuego ở Nam Mỹ đều có nguồn gió dồi dào.

Mạng lưới điện có thể điều chỉnh sự chênh lệch tiêu thụ điện trên toàn cầu dưới tác động của chênh lệch múi giờ. Trong khi Châu Âu sử dụng điện ít, lượng điện dư thừa có thể truyền sang Trung Á và Châu Mỹ, nơi cần điện nhiều hơn.

Hiện nay, do thiếu cơ sở hạ tầng, một lượng lớn năng lượng tái tạo không thể cung cấp đến người dùng và dẫn đến lãng phí. Lưới điện liên kết có thể lan rộng năng lượng sạch trên toàn thế giới và giảm lượng dự trữ khẩn cấp đắt đỏ, từ đó giải quyết vấn đề thiếu điện ở một số khu vực.

Công nghệ truyền tải điện UHV mới có thể truyền tải điện qua khoảng cách hơn 1.000 km, giảm tổn thất điện. Cáp DC có thể dùng trên biển hoặc đại dương, mặc dù việc lắp đặt ở độ sâu 3.000 mét vẫn là thách thức. Tuy nhiên, nghiên cứu về chi phí và lợi ích cho thấy những dự án như vậy mang lại nhiều lợi ích.

Nhận thấy chia sẻ năng lượng tái tạo có thể giải quyết vấn đề năng lượng gián đoạn lâu dài. Khi gió yếu ở một khu vực, gió mạnh ở nơi khác có thể bù đắp; và khi một trạm năng lượng mặt trời bị che khuất, mặt trời ở khu vực khác vẫn sáng. Do đó, việc bổ sung này trở nên cấp bách hơn bao giờ hết.

Các dự án kết nối lưới điện vẫn tiếp tục phát triển. Tính khả thi của 'Siêu lưới liên kết Châu Á' kết nối Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mông Cổ và Nga đã và đang được nghiên cứu. Đường dây này có thể đi qua Nga và thậm chí đến lục địa Mỹ qua eo biển Bering.

Australia, nơi có nhiều năng lượng mặt trời, đang xem xét cung cấp năng lượng cho Indonesia, Philippines và Malaysia. Một nhà máy điện mặt trời ở miền bắc Australia và một dự án kết nối điện ở Singapore đã bắt đầu vào mùa hè năm 2019 và dự kiến hoàn thành vào năm 2027.

Trên lục địa Châu Mỹ, kế hoạch kết nối Mexico và Colombia đang được thúc đẩy để tạo ra sức mạnh lưới điện giữa Bắc và Nam Mỹ.

Tại Châu Phi, các quốc gia được khuyến khích xây dựng lưới điện liên kết, coi đây là một sáng kiến phát triển lớn.

Liên minh Châu Âu đang thúc đẩy việc kết nối lưới điện. Đức, Vương quốc Anh, Thụy Điển, Đan Mạch và Bỉ đang hợp tác trong các trang trại gió ngoài khơi ở Biển Bắc. Các lưới điện liên kết ở Pháp và Vương quốc Anh dự kiến sẽ hoạt động trong năm nay; các lưới điện liên kết ở Brittany và miền nam Ireland dự kiến hoàn thành vào khoảng năm 2026; Scotland và Iceland có thể thiết lập liên kết năng lượng.

Có thể một ngày nào đó, Châu Âu sẽ kết nối năng lượng gió với Greenland, và Greenland cũng sẽ kết nối năng lượng với Bắc Mỹ.

Châu Âu và Châu Á đang xây dựng lưới điện liên lục địa đầu tiên, đi qua Hy Lạp, Síp và Israel, dự kiến hoàn thành vào năm 2023! Một nghiên cứu của Ủy ban Châu Âu vào năm 2017 thậm chí còn xem xét việc xây dựng một mạch kết nối giữa Châu Âu và Trung Quốc, tùy thuộc vào độ dài và độ khó của việc xây dựng, chi phí từ 15 tỷ đến 28 tỷ euro.

Mạng lưới điện châu Âu sẽ mở rộng đến Thổ Nhĩ Kỳ, Kazakhstan, Nga và Bắc Phi. Kế hoạch kết nối điện giữa Bồ Đào Nha và Maroc đã được lên, cùng với một đường dây khác kết nối Tunisia, Malta và Ý. Các công ty năng lượng ở các quốc gia dọc Địa Trung Hải vẫn thảo luận về các vấn đề liên quan trong Liên minh các nhà vận hành hệ thống truyền tải Địa Trung Hải (Med-TSO).

Tất cả các dự án kết nối điện trên toàn cầu sẽ tạo thành một mạng lưới điện toàn cầu phủ khắp thế giới. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Việc mở các hành lang cho các đường dây tải điện cao đi qua có thể gây ra vấn đề môi trường; việc thực hiện các dự án sản xuất điện ở những vùng đất hoang hóa cũng đòi hỏi xem xét nhiều yếu tố.

Một vấn đề khác là mạng lưới điện toàn cầu có thể đi qua các khu vực chiến tranh hoặc kết nối các quốc gia xung đột, dẫn đến nguy cơ nguồn điện bị ngắt. Vì vậy, cần thiết lập một địa chính trị quyền lực thông minh, vì việc tích trữ điện năng không đơn giản như dầu mỏ hay khí đốt tự nhiên.

Xây dựng một mạng lưới điện phức tạp như vậy là một thách thức lớn đối với nhân loại. Damian Ernst cho rằng cần sự hợp tác giữa các quốc gia để điều phối quyền lực, bởi trong suốt một thế kỷ qua, mỗi quốc gia đều vận hành quyền lực của mình một cách độc lập.