Tin ngành

Khí tự nhiên, nguồn năng lượng số 1 nước Mỹ, đã có một kẻ thách thức mới: Pin lưu trữ

By admin 24/05/2021 902 Lượt xem

Vistra Corp sở hữu 36 nhà máy điện khí tự nhiên, một trong những tổ hợp nhà máy lớn nhất của Mỹ. Họ không có kế hoạch mua hoặc xây dựng thêm nhà máy.

Thay vào đó, Vistra dự định đầu tư hơn 1 tỷ USD vào các trang trại năng lượng mặt trời và các đơn vị pin lưu trữ ở Texas và California khi họ cố gắng chuyển đổi hoạt động kinh doanh của mình để tồn tại trong ngành điện đang được định hình lại bằng công nghệ mới.

“Tôi rất buồn khi không trở thành Video bom tấn tiếp theo,” Giám đốc điều hành Vistra Curt Morgan nói: "Tôi sẽ không chỉ ngồi và nhìn lĩnh vực kế thừa này suy yếu và không tham gia."

Một thập kỷ trước, khí đốt tự nhiên đã thay thế than đá trở thành nguyên liệu chính trong sản xuất điện ở Mỹ, và đã tạo ra được một lượng lớn năng lượng với chi phí rẻ hơn. Giờ đây, không lâu sau, khí tự nhiên cũng bị đe dọa với tình trạng tương tự, chỉ khác lần này là bởi hệ thống pin lưu trữ nguồn năng lượng từ gió và mặt trời đem lại hiệu quả về chi phí.

Theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ, hay EIA, điện khí đốt tự nhiên chiếm 38% sản lượng điện của Hoa Kỳ vào năm 2019 và nó cung cấp điện suốt ngày đêm cũng như trong thời gian bùng nổ nhu cầu cao điểm. Điện gió và điện năng lượng mặt trời đã giành được thị phần đáng kể, và khi chi phí pin lưu trữ giảm, hệ thống pin lưu trữ kết hợp với nguồn năng lượng xanh đó đang bắt đầu thực hiện vai trò bằng cách dự trữ nguồn điện xanh không đắt đỏ và giải phóng nó sau khi mặt trời lặn hoặc trời lặng gió.

Hệ thống pin lưu trữ vẫn chiếm chưa đến 1% thị trường điện của nước Mỹ và cho đến nay chủ yếu lấy điện từ nguồn năng lượng mặt trời, có sản lượng khá dễ dự đoán và dễ dàng bổ sung với bộ lưu trữ. Nhưng sự kết hợp giữa pin và năng lượng tái tạo đang đe dọa tiêu tốn hàng tỷ đô la tiền đầu tư vào khí đốt tự nhiên, làm dấy lên lo ngại về việc liệu các nhà máy điện được xây dựng trong 10 năm qua - được tài trợ với kỳ vọng sẽ hoạt động trong nhiều thập kỷ - sẽ trở thành "tài sản mắc kẹt", là các cơ sở nghỉ hưu trước khi thu hồi vốn.

Trên khắp đất nước, phần lớn sự tăng trưởng của năng lượng tái tạo cho đến nay là do các chính sách của nhà nước yêu cầu các công ty năng lượng sản xuất một lượng điện xanh nhất định và bởi các ưu đãi thuế liên bang đã làm cho điện gió và mặt trời trở nên cạnh tranh hơn về mặt kinh tế.

Nhưng năng lượng tái tạo ngày càng trở nên cạnh tranh về chi phí mà không có trợ cấp trong những năm gần đây, thúc đẩy nhiều công ty tự nguyện cắt giảm lượng khí thải carbon bằng cách đầu tư vào năng lượng gió và năng lượng mặt trời thay vì nhiên liệu hóa thạch. Việc ngày càng có nhiều các điều luật của tiểu bang và liên bang để giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu đang thúc đẩy xu hướng này.

Tổng thống Biden đang đề xuất gia hạn các khoản tín dụng thuế năng lượng tái tạo cho các dự án sử dụng hệ thống pin lưu trữ độc lập — các công trình lắp đặt không thuộc cơ sở phát điện — như một phần trong kế hoạch cơ sở hạ tầng trị giá 2,3 nghìn tỷ USD của ông, có thể tiếp thêm nhiên liệu cho thị trường lưu trữ năng lượng vốn đã bùng nổ.

Tuy nhiên, vì pin giúp điện gió và năng lượng mặt trời thay thế các nguồn điện truyền thống, một số nhà đầu tư xem xét các dự án một cách thận trọng, với lưu ý rằng chúng cũng có thể trở nên lỗi thời trong những năm tới, nếu những tiến bộ công nghệ khác vẫn mang lại những cách tốt hơn để lưu trữ năng lượng.

Và trong khi pin lưu trữ có thể cung cấp năng lượng dự trữ khi các nguồn khác bị hỏng, hầu hết các loại pin hiện tại chỉ có thể cung cấp điện trong vài giờ trước khi cần sạc lại. Điều đó làm cho chúng gần như vô dụng khi thời gian ngừng hoạt động kéo dài.

Cuộc chiến khí đốt với năng lượng xanh

Các nhà máy sản xuất điện bằng khí đốt đang phải vật lộn để cạnh tranh với các trang trại điện gió và năng lượng mặt trời. Duke Energy Corp., một công ty có trụ sở tại Charlotte, N.C., cung cấp điện và khí đốt tự nhiên ở các vùng của bảy bang, vẫn đang tìm cách xây dựng thêm các nhà máy điện chạy bằng khí đốt. Nhưng họ đã bắt đầu suy nghĩ lại về tính toán tài chính của mình để phản ánh rằng các nhà máy có thể cần phải thu hồi vốn sớm hơn, vì chúng có thể không hoạt động được bao lâu.

Duke đã đề xuất xây dựng các nhà máy đốt khí mới với công suất lên tới 9.600Mw ở Carolinas để giúp đáp ứng nhu cầu khi các nhà máy điện than ngừng hoạt động, đầu tư nhiều hơn vào năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Nhưng trong hồ sơ pháp lý, công ty đã thừa nhận rằng bất kỳ nhà máy khí đốt mới nào cũng có thể trở thành tài sản bị mắc kẹt, không thể tự trang trải do công nghệ ngày càng tiên tiến. Theo Hội đồng Tin cậy Điện của Texas, 1Mw điện có thể cung cấp năng lượng cho khoảng 200 ngôi nhà. Một số ước tính khác cho rằng con số này còn có thể cao hơn.

Để khắc phục điều đó, trong hồ sơ công khai Duke cho biết họ đang xem xét rút ngắn tuổi thọ dự kiến của các nhà máy từ khoảng 40 năm xuống còn 25 năm và bù đắp chi phí bằng cách sử dụng khấu hao nhanh, một giải pháp kế toán sẽ cho phép công ty xóa bỏ nhiều chi phí hơn trong vòng đời của các nhà máy. Họ cũng có thể xem xét cuối cùng chuyển đổi các nhà máy để chạy bằng hydro, không tạo ra khí thải carbon khi đốt cháy.

"Đây là một rủi ro mà chúng tôi đang xem xét, nhưng chúng tôi cần xem xét rủi ro đó qua mọi quyết định công nghệ mà chúng tôi đưa ra", Glen Snider, giám đốc hoạch định nguồn lực tích hợp của Duke, cho biết, với lưu ý rằng tất cả các khoản đầu tư điện đều có khả năng bị gián đoạn.

Theo EIA, hơn 60.000Mw công suất điện từ khí đốt đã được đưa lên lưới tại Hoa Kỳ kể từ năm 2014. Giống như các nhà máy điện than, nhiều nhà máy đã buộc phải đóng cửa sớm, các nhà máy điện khí đốt được cấp vốn với kỳ vọng sẽ hoạt động trong nhiều thập kỷ.

Theo Moody’s Investors Service, chi phí mắc kẹt do nhà máy điện than ngừng hoạt động thường rất khiêm tốn vì nhiều nhà máy đã được xây dựng cách đây hàng thập kỷ và sắp đi hết vòng đời sử dụng. Mặt khác, phần lớn đội nhà máy khí đốt của quốc gia còn tương đối non trẻ, điều này làm tăng khả năng chi phí mắc cạn nếu việc đóng cửa trên diện rộng xảy ra trong vòng hai thập kỷ tới.

Các nhà máy điện khí cung cấp năng lượng suốt cả ngày phải đối mặt với nguy cơ bị thay thế lớn nhất. Các nhà máy như vậy thường cần chạy ở ngưỡng 60% - 80% công suất để có hiệu quả kinh tế, khiến chúng dễ bị tổn thương vì pin lưu trữ giúp lấp đầy khoảng trống cung cấp năng lượng từ các trang trại năng lượng mặt trời và gió.

Ngày nay, các nhà máy như vậy chiếm dung lượng 60% công suất ở Hoa Kỳ, theo IHS Markit, một công ty dữ liệu và phân tích. Vào cuối thập kỷ này, công ty dự kiến dung lượng sẽ giảm xuống 50%, làm tăng triển vọng phá sản và tái cơ cấu cho những nhà máy hoạt động kém hiệu quả nhất.

“Chúng đang bị đe dọa bởi hàng tấn năng lượng tái tạo,” Sam Huntington, phó giám đốc của IHS Markit về khí đốt, điện và tương lai năng lượng cho biết: "Những gì xảy ra với điện than đang lặp lại với chính điện khí."

Chỉ mất vài năm để khí đốt rẻ tiền bắt đầu thay thế than được sử dụng trong sản xuất điện. Theo EIA, từ giữa năm 2011, ngay sau khi bắt đầu bùng nổ điện khí và đến năm 2020, hơn 100 nhà máy nhiệt điện than với công suất 95.000Mw đã phải đóng cửa hoặc chuyển đổi sang chạy bằng khí đốt. Thêm 25.000Mw dự kiến sẽ đóng cửa vào năm 2025.

Pin quy mô lưới

Hầu hết các loại pin quy mô lưới đều được làm từ lithium ion, một loại công nghệ tương tự như công nghệ cung cấp năng lượng cho xe điện. Chúng trông tương tự như các container vận chuyển lớn và thường được nhóm lại với nhau để tạo ra các mảng có khả năng cung cấp lượng điện năng lớn. Một số được sử dụng với các nguồn năng lượng tái tạo, trong khi một số khác đứng riêng lẻ và lấy điện từ lưới điện.

Pin lưu trữ thường được sử dụng nhiều nhất trong các trang trại năng lượng mặt trời, thay vì các trang trại gió, vì dễ dự đoán công suất của chúng và vì dễ dàng đảm bảo tín dụng thuế liên bang hơn cho việc ghép cặp này. Một số công ty đang phát triển các trang trại điện gió kết hợp với pin lưu trữ và thị trường dự kiến sẽ phát triển khi chi phí công nghệ giảm xuống.

Hiện tại, chi phí để xả 100Mw pin lưu trữ với một nguồn điện dùng trong 2h gần như ngang bằng giá của điện năng được sản xuất bởi nhà máy điện đặc biệt vận hành trong giờ cao điểm. Pin lưu trữ có thể xả 1Mwh chỉ với 140 USD, trong khi các nhà máy với chi phí thấp nhất - chỉ hoạt động khi thiếu hụt nhu cầu sản xuất ra 1Mwh tốn 151 USD, theo như ngân hàng đầu tư Lazard.

Trong khi đó, các trang trại năng lượng mặt trời kết hợp với pin lưu trữ đang trở nên cạnh tranh với các nhà máy khí đốt hoạt động liên tục. Theo Lazard, những dự án kiểu này có thể sản xuất điện với giá ít nhất là 81 USD 1Mwh, trong khi các nhà máy khí đốt đắt nhất trung bình là 73 USD 1Mwh. Các dự án pin lưu trữ lớn đang được triển khai ở New York và California một phần do các chính sách của tiểu bang nhằm cắt giảm lượng khí thải carbon, chứ không chỉ nhằm cải thiện tính kinh tế do sử dụng pin.

Ngay cả ở Texas, một bang có thị trường điện cạnh tranh khốc liệt và không có quy định về khí thải, hiếm có nhà máy điện khí nào đang được xây dựng, trong khi các trang trại năng lượng mặt trời và pin lưu trữ đang phát triển nhanh chóng. Các công ty đang xem xét triển khai gần 88,900 Mw năng lượng mặt trời, 23,860 Mw gió và 30,300 Mw dung lượng lưu trữ pin trong bang, theo Hội đồng Độ tin cậy Điện của Texas. Để so sánh, chỉ có 7,900 Mw công suất đốt bằng khí đốt mới đang được cân nhắc.

Sản xuất điện năng của Texas

Xu hướng lắp đặt điện gió, năng lượng mặt trời và pin lưu trữ đang tăng mạnh ở Texas trong khi dung lượng điện khí vẫn bằng phẳng

Các công ty điện lực và cơ quan quản lý lưới điện phải xem xét viễn cảnh rằng các nguồn mới có thể không đáng tin cậy như các nhà máy điện mà họ thay thế, ít nhất là ban đầu, và sự cố mất điện ở Texas vào tháng Hai là minh chứng cho mối lo ngại đó.

Bang đã trải qua những ngày mất điện kinh hoàng do một cơn bão mùa đông mạnh đã làm đóng băng nhiều nguồn điện của bang, bao gồm tuabin gió, nhà máy điện khí đốt và điện hạt nhân, đúng vào lúc nhu cầu tăng đột biến do nhiệt độ ở mức đóng băng.

Ngay cả khi Texas có nhiều pin dự trữ hơn, các nhà điều hành và nhà phân tích cho biết, nó có thể sẽ không làm được gì nhiều để giảm bớt tình trạng khan hiếm nguồn cung nhiều ngày, vốn xảy ra trong mùa mà các trang trại năng lượng gió và năng lượng mặt trời không hoạt động hiệu quả. Hầu hết các loại pin lưu trữ hiện tại có thể xả tối đa bốn giờ trước khi cần sạc lại.

Mùa hè năm ngoái, California đã phải hứng chịu hậu quả của việc nhanh chóng giảm bớt sự phụ thuộc vào các nhà máy khí đốt. Vào tháng 8, trong một đợt nắng nóng dữ dội quét qua miền Tây, nhà điều hành lưới điện ở California đã phải dùng đến các biện pháp cắt điện để giảm bớt tình trạng khan hiếm nguồn cung khi nhu cầu tăng vọt. Trong một cuộc điều tra được công bố cùng với Ủy ban Tiện ích Công cộng California và Ủy ban Năng lượng California, họ đã xác định sự chuyển dịch nhanh chóng sang năng lượng mặt trời và năng lượng gió là một trong số các yếu tố góp phần.

Thay thế

Giống như nhiều công ty điện lực khác, Vistra không hy vọng các nhà máy khí đốt sẽ bị thay thế ngay lập tức. Ông Morgan, người đã đóng cửa một số nhà máy điện chạy bằng than và khí đốt của Vistra kể từ khi trở thành Giám đốc Điều hành vào năm 2016, cho biết ông dự đoán hầu hết các nhà máy điện khí còn lại của công ty sẽ tiếp tục hoạt động trong 20 năm tới.

Sau năm 2030, ông hy vọng điện khí sẽ được sử dụng ít thường xuyên hơn vì pin lưu trữ sẽ làm tăng cường sản lượng do các trang trại năng lượng mặt trời và gió cung cấp. Vistra đang phát triển dự án được kỳ vọng là dự án lưu trữ năng lượng lớn nhất thế giới tại Moss Landing, ngay phía bắc Monterey, California. Các pin được đặt tại nơi các tuabin từng đặt bên trong một nhà máy khí đốt tự nhiên đã nghỉ hưu trải dài gần ba sân bóng đá. Sau khi hoàn thành, pin sẽ cung cấp 400 Mw điện trong 4h, đủ cho hơn 225,000 ngôi nhà.

Các hệ thống pin lưu trữ khổng lồ cũng đang lấn át các nhà máy khí đốt cũ ở những nơi khác trên khắp đất nước. Florida Power & Light Co., một công ty thuộc sở hữu của NextEra Energy Inc., đã bắt đầu xây dựng vào đầu năm nay với kỳ vọng dự án sẽ là hệ thống pin lưu trữ năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới, thay thế hai tuabin khí tự nhiên tại một nhà máy lân cận. Trung tâm lưu trữ năng lượng Manatee sẽ có công suất 409 Mw, đủ để cung cấp năng lượng cho Disney World trong khoảng 7h.

Tại Texas, nơi khai sinh ra ngành công nghiệp khai thác dầu và khí tự nhiên hiện đại, các công ty trong nhiều năm đã sử dụng tiền thưởng của sự bùng nổ để đầu tư vào các nhà máy điện bằng khí đốt tự nhiên, có thể kiếm được khoản tiền lớn trên thị trường điện bán buôn của bang khi nhu cầu tăng đột biến.

Họ hiện đang suy nghĩ lại sau khi việc xây dựng ồ ạt các trang trại năng lượng gió và năng lượng mặt trời khiến các nhà máy khí đốt khó cạnh tranh hơn và pin lưu trữ lại càng làm vấn đề này khó khăn hơn.

Quantum Energy Partners, một công ty cổ phần tư nhân có trụ sở tại Houston, trong vài năm qua đã bán danh mục đầu tư gồm sáu nhà máy điện khí ở Texas và ba tiểu bang khác khi thấy năng lượng tái tạo đang trở nên cạnh tranh như thế nào. Hiện họ đang làm việc để phát triển hơn 8,000 MW các dự án năng lượng gió, năng lượng mặt trời và pin lưu trữ ở 10 tiểu bang.

Sean O’Donnell, một đối tác trong công ty, người giúp giám sát các khoản đầu tư năng lượng của công ty cho biết: “Chúng tôi đã xoay trục”. “Tất cả những gì chúng tôi có ở mảng năng lượng thông thường, chúng tôi quyết định bán, vì triển vọng cạnh tranh ngày càng tăng và lợi nhuận giảm dần.”

Link nguồn bài viết: Natural Gas, America’s No. 1 Power Source, Already Has a New Challenger: Batteries - WSJ