Các dòng điện trên thế giới có thể kết nối với nhau được không?

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

Tuy nhiên, dưới làn sóng chuyển đổi toàn diện sang năng lượng tái tạo hiện nay, mạng lưới công nghiệp duy nhất chưa đạt được sự kết nối toàn cầu đã dần kéo theo một loạt vấn đề. Không phải tất cả các công ty năng lượng đều có đủ nguồn gió hoặc năng lượng mặt trời tại địa phương; hơn nữa, khi đối mặt với nguồn gió hoặc năng lượng mặt trời không ổn định, việc chỉ dựa vào nó sẽ mang tới một số vấn đề khá “tai hại”.

Bởi vậy, giới khoa học và công nghiệp nảy ra ý tưởng: xây dựng một mạng lưới điện toàn cầu, hay nói cách khác, họ sẽ xây dựng một mạng lưới điện kết nối cả 5 châu lục. 

Damien Ernst, giáo sư tại Đại học Liege ở Bỉ, nhớ lại: “Năm 2013, chúng tôi bắt đầu nghiên cứu nhưng ý tưởng này, và nó chẳng hề được cộng đồng quan tâm vào thời điểm đó”. Nhưng bây giờ mọi người bắt đầu chú ý đến điều này. Để tuân thủ Thỏa thuận Paris, việc chia sẻ điện năng giữa các châu lục là điều cần thiết; về lâu dài, sức mạnh của dự án Internet of Power có thể cung cấp 100% năng lượng điện 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.

Nhận thấy chia sẻ năng lượng tái tạo có thể giải quyết vấn đề năng lượng gián đoạn lâu nay. Khi gió ở một khu vực nào đó yếu đi, gió mùa ở nơi khác có thể phát triển mạnh hơn; ngay cả khi một trạm năng lượng mặt trời ở một khu vực nhất định bị che khuất trong bầu trời đêm, thì ở khu vực khác sẽ luôn có mặt trời sáng. Vì vậy, tầm quan trọng của sự bổ sung này trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.

“Nghiên cứu mới nhất của chúng tôi chỉ ra rằng: gió ở bờ biển phía đông nam của Greenland có thể bù đắp cho khoảng trống gió ở toàn bộ Tây Âu”, Damian Ernst nói. Tương tự, gió mùa hè ở Bắc Phi mạnh hơn, trong khi gió ở Châu Âu tiếp tục suy yếu vào thời điểm này. Các kỹ sư hy vọng sẽ sử dụng sự khác biệt theo mùa giữa bán cầu bắc và nam để bổ sung gió và năng lượng mặt trời cho nhau.

Việc hình thành mạng lưới điện cũng giúp phát triển năng lượng ở các vùng sâu vùng xa. “Greenland, quần đảo Kerguelen ở Nam Ấn Độ Dương và quần đảo Tierra del Fuego ở Nam Mỹ đều có nguồn gió khá dồi dào”, Damian Ernst đưa ra một ví dụ.

Bởi vậy có thể nói mạng lưới năng lượng điện có thể điều chỉnh sự chênh lệch tiêu thụ điện năng trên toàn cầu dưới tác động của chênh lệch múi giờ. "Trong thời kỳ sử dụng điện thấp ở Châu Âu, chúng tôi có thể truyền lượng điện dư thừa với chi phí thấp ở Châu Âu sang Trung Á và Châu Mỹ, nơi có nhu cầu sử dụng điện lớn nhất và ngược lại", Marten Blanclinke của Đại học Cork chia sẻ.

“Hiện tại, do thiếu cơ sở hạ tầng tương ứng, một lượng lớn năng lượng tái tạo không thể cung cấp cho người dùng và do đó bị lãng phí.” Zheng Zhanghua, người đứng đầu văn phòng GEIDCO tại EU khẳng định. Lưới điện liên kết có thể phổ biến năng lượng sạch trên toàn thế giới và giảm đáng kể 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 xoay chiều và truyền tải điện một chiều UHV mới hiện có thể đạt được khoảng cách truyền tải hiện tại hơn 1.000 km. Trong số đó, tiềm năng của truyền tải điện một chiều UHV thậm chí còn tốt hơn, vì nó có thể giảm đáng kể tổn thất điện trong quá trình truyền tải.

Cáp DC có thể trải dài trên biển hoặc thậm chí đại dương, nhưng "việc lắp đặt dây cáp ở độ sâu 3000 mét dưới biển vẫn còn là một vấn đề khá nan giải", Gerald Sanchi thừa nhận. “Nghiên cứu trước đây về chi phí và lợi nhuận của việc kết nối lưới điện liên lục địa cho thấy những dự án như vậy mang lại nhiều lợi ích.” Marten Blanclinke chỉ ra.

Trên thực tế, các dự án kết nối lưới điện đã tiếp tục xuất hiện. Tính khả thi của "Siêu lưới liên kết Châu Á" kết nối Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc (thậm chí qua Triều Tiên), Mông Cổ và Nga đã và đang được nghiên cứu. “Lưới điện này đi qua Nga và thậm chí có thể đến lục địa Mỹ qua eo biển Bering.” Damian Ernst tưởng tượng.

Australia, quốc gia có nguồn năng lượng mặt trời dồi dào, 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 chính thức được khởi động vào mùa hè năm 2019 và dự kiến ​​hoàn thành vào năm 2027.

Trên lục địa Châu Mỹ, người ta đang có kế hoạch kết nối Mexico và Colombia để có thể liên kết sức mạnh lưới điện giữa Bắc và Nam Mỹ.

Tại Châu Phi, “Ngân hàng Thế giới khuyến khích các quốc gia xây dựng lưới điện liên kết và thậm chí coi đây là một sáng kiến ​​phát triển lớn”, Gerard Sanchi nói.

Về phía mình, Liên minh Châu Âu cũng đang thúc đẩy mạnh mẽ việc kết nối lưới điện. Đức, Vương quốc Anh, Thụy Điển, Đan Mạch và Bỉ đang thúc đẩy hợp tác trong các trang trại gió ngoài khơi ở Biển Bắc. Lưới điện liên kết giữa Caen ở Pháp và Southampton ở Vương quốc Anh dự kiến ​​sẽ được đưa vào vận hành trong năm nay; các lưới điện liên kết ở Brittany và miền nam Ireland sẽ được hoàn thành vào khoảng năm 2026; trong giai đoạn này, Scotland có thể có rất nhiều tài nguyên nước và địa nhiệt Iceland thiết lập liên kết năng lượng.

Có lẽ một ngày nào đó, lục địa Châu Âu sẽ thiết lập kết nối năng lượng gió với Greenland, và Greenland cũng sẽ đạt được kết nối năng lượng với Bắc Mỹ.

“Trên thực tế hiện này, Châu Âu và Châu Á đang xây dựng lưới điện liên lục địa đầu tiên, sẽ đi qua Hy Lạp, Síp và Israel, dự kiến ​​hoàn thành vào năm 2023!", Marten Blanclinke nhấn mạnh. 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 dao động từ 15 tỷ đến 28 tỷ euro.

Lưới điện châu Âu cũng sẽ mở rộng đến Thổ Nhĩ Kỳ, Kazakhstan, Nga và Bắc Phi. Một mạng lưới cấp điện giữa Bồ Đào Nha và Maroc đã được lên kế hoạch, và một đường dây khác kết nối Tunisia, Malta và Ý cũng được lên kế hoạch. Mặc dù việc xây dựng kết nối điện quy mô lớn giữa Châu Âu và sa mạc Sahara vẫn chưa chính thức bắt đầu, các công ty năng lượng ở các quốc gia dọc Địa Trung Hải vẫn sẽ thường xuyên 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 nằm rải rác trên khắp thế giới này cuối cùng sẽ được dệt thành một mạng lưới điện khổng lồ phủ khắp thế giới. Tất nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Để các đường dây tải điện cao đi qua, phải mở các hành lang quy mô lớn, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến một số vấn đề về môi trường; để thực hiện các dự án sản xuất điện quy mô lớn ở những vùng đất hoang hóa cũng phải xem xét nhiều yếu tố khác nhau.

Một vấn đề khác là mạng lưới điện toàn cầu có thể đi qua một số khu vực bị chiến tranh tàn phá hoặc kết nối các quốc gia xung đột, và rất có thể nguồn điện sẽ bị ngắt một cách bất ngờ. Vì vậy, cần phải thiết lập một địa chính trị quyền lực thông minh, vì không giống như dầu mỏ hay khí đốt tự nhiên, việc tích trữ điện năng là vô cùng khó khăn.

Nói thẳng ra, việc xây dựng một mạng lưới điện phức tạp như vậy là một thách thức đối với nhân loại. “Cần phải nhờ đến trí tuệ nhân tạo”, Damian Ernst cho rằng cần điều phối quá trình vận hành quyền lực giữa các quốc gia, bởi gần một thế kỷ qua, các quốc gia đều vận hành độc lập quyền lực của mình.