Năng lượng mặt trời đang phát triển nhanh hơn bất kỳ nguồn điện nào khác khi các công ty công nghệ lớn tìm kiếm năng lượng sạch cho các trung tâm dữ liệu.

Năng lượng mặt trời bùng nổ tại Hoa Kỳ

Năng lượng mặt trời đang bùng nổ tại Hoa Kỳ khi nhu cầu điện năng tăng vọt, vượt qua tốc độ tăng trưởng của bất kỳ nguồn điện nào khác và bác bỏ những tuyên bố rằng quá trình chuyển đổi năng lượng đang thất bại. Quá trình chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch đã phải đối mặt với sự chỉ trích mạnh mẽ từ các nhà lãnh đạo trong ngành dầu khí, những người cho rằng năng lượng tái tạo vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong sản lượng điện năng mặc dù đã đầu tư hàng thập kỷ. Họ cũng cho rằng năng lượng tái tạo gặp phải những vấn đề về độ tin cậy khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi. Chắc chắn, năng lượng mặt trời vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng sản lượng điện năng của Hoa Kỳ, chỉ đạt 3,9% trong cơ cấu năng lượng của quốc gia vào năm 2023, so với 43% của khí đốt tự nhiên, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ (EIA), đơn vị thống kê thuộc Bộ Năng lượng. Và năng lượng tái tạo phải đối mặt với những thách thức hậu cần đáng kể trong việc kết nối với lưới điện đang lão hóa, không sẵn sàng cho mức cầu mới mà Hoa Kỳ đang phải đối mặt sau một thời gian dài tăng trưởng chậm. Nhưng các nhà lãnh đạo trong ngành năng lượng sạch cho rằng ngành này đang đạt đến một bước ngoặt, đặc biệt khi các công ty công nghệ lớn như Amazon và Microsoft tìm kiếm năng lượng sạch để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu, là xương sống của Internet và các ứng dụng trí tuệ nhân tạo. Họ cũng cho rằng lập luận kinh tế cho năng lượng tái tạo đã được củng cố khi giá của các tấm pin mặt trời và pin đã giảm. “Chúng rẻ hơn, sạch hơn và thẳng thắn hơn là dễ lắp đặt hơn, vì vậy tương lai sẽ là năng lượng tái tạo”, Andrés Gluski, Giám đốc điều hành của AES, một công ty năng lượng đã ký kết các thỏa thuận điện năng lớn với các công ty như đơn vị Google Cloud của Alphabet và Microsoft cho biết. AES vận hành cả hai. Theo một ghi chú nghiên cứu của ngân hàng đầu tư UBS vào tháng 5, riêng Amazon, Microsoft, Meta và Google đã chiếm 40% nhu cầu dự án năng lượng mặt trời quy mô tiện ích lớn tại Hoa Kỳ trong 5 năm qua. Nhu cầu năng lượng tái tạo từ các công ty này, tất cả đều cam kết sử dụng 100% năng lượng sạch, dự kiến ​​sẽ tăng – trí tuệ nhân tạo cần lượng điện năng gấp 10 lần so với tìm kiếm Google thông thường, theo UBS. Theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ, năng lượng mặt trời dự kiến ​​sẽ chiếm 58% sản lượng điện năng mới được lắp đặt tại Hoa Kỳ vào năm 2024. Dự kiến ​​sẽ thêm 36 gigawatt năng lượng mặt trời vào lưới điện trong năm nay, gần gấp đôi mức tăng của năm ngoái, trong khi lưu trữ pin sẽ tăng hơn gấp đôi lên 14,3 gigawatt. Ngược lại, dự kiến ​​sẽ chỉ lắp đặt 2,5 gigawatt khí đốt tự nhiên tại Hoa Kỳ vào năm 2024, chỉ chiếm 4% trong tổng số 62,8 gigawatt bổ sung điện năng được lên kế hoạch và là con số thấp nhất trong 25 năm. “Chúng ta đang chứng kiến ​​sự gia tăng nhu cầu đối với năng lượng sạch”, Joseph Rand, nhà nghiên cứu chính sách năng lượng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cho biết. “Chúng ta đã thấy kinh tế của năng lượng gió và mặt trời, ví dụ, trở nên rất cạnh tranh và hấp dẫn đến mức ở nhiều nơi tại Hoa Kỳ, đó là những hình thức rẻ nhất … có thể tạo ra một đơn vị điện năng.”

Nhu cầu điện năng kỷ lục

Hoa Kỳ đang phải đối mặt với một làn sóng nhu cầu điện năng lịch sử. Khi căng thẳng địa chính trị khuyến khích chủ nghĩa bảo hộ, sản xuất đang chuyển trở lại Hoa Kỳ với sự hỗ trợ của Đạo luật Khoa học và Công nghệ CHIPS, nhằm tăng cường sản xuất chất bán dẫn trong nước, là nền tảng của nền kinh tế kỹ thuật số. Mặc dù việc áp dụng xe điện đã chậm lại vào cuối năm 2023, nhưng một kỷ lục 1,2 triệu người mua ô tô đã chuyển sang sử dụng xe điện vào năm ngoái, chiếm 7,6% thị trường xe hơi của Hoa Kỳ – tăng từ 5,9% vào năm 2022, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ. Và các công ty công nghệ lớn đang xây dựng các trung tâm dữ liệu tốn nhiều năng lượng để hỗ trợ cuộc cách mạng trí tuệ nhân tạo. Theo báo cáo của Synergy Research Group, vào năm 2023, các trung tâm dữ liệu đại diện cho ba gigawatt giờ điện năng đang được xây dựng tại tám thị trường hàng đầu của Hoa Kỳ, tăng 46% so với năm 2022. Khi những xu hướng này chồng chéo, nhu cầu điện năng có thể tăng 20% vào năm 2030 sau hơn một thập kỷ trì trệ, theo một phân tích của Wells Fargo vào tháng 4. Goldman Sachs cho biết vào tháng 4, các trung tâm dữ liệu dự kiến ​​sẽ chiếm 8% mức tiêu thụ điện năng của Hoa Kỳ vào cuối thập kỷ – hơn gấp đôi so với thị phần hiện tại của chúng.

Năng lượng tái tạo hay khí đốt tự nhiên?

Nhu cầu năng lượng bùng nổ đặt ra một thách thức đối với mục tiêu của chính quyền Biden là chuyển đổi lưới điện của Hoa Kỳ sang 100% năng lượng sạch vào năm 2035. “Sự tăng trưởng về nhu cầu và điện khí hóa đều giống như một cái bẫy 22 bởi vì nhu cầu càng cao, việc khử cacbon càng khó khăn”, Ryan Sweezey, nhà phân tích chính về năng lượng và năng lượng tái tạo Bắc Mỹ tại công ty tư vấn năng lượng Wood Mackenzie cho biết. Các nhà sản xuất khí đốt tự nhiên đang tích cực hơn năng lượng tái tạo trong việc đáp ứng nhu cầu, đặc biệt là từ các trung tâm dữ liệu. Họ lập luận rằng khí đốt rẻ, dồi dào, triển khai nhanh chóng và trên hết là đáng tin cậy. Mặc dù là nhiên liệu hóa thạch, khí đốt cũng đang đóng vai trò trong quá trình chuyển đổi năng lượng bằng cách thay thế các nhà máy nhiệt điện than bẩn hơn, theo ngành công nghiệp khí đốt. “Công dụng chính của các trung tâm dữ liệu này là công nghệ lớn và tôi tin rằng họ đang bắt đầu nhận ra vai trò mà khí đốt tự nhiên và năng lượng hạt nhân phải đóng”, Richard Kinder, chủ tịch điều hành của Kinder Morgan, một trong những nhà khai thác đường ống dẫn khí đốt lớn nhất của quốc gia, cho biết với các nhà phân tích trong cuộc gọi thu nhập quý đầu tiên của công ty vào tháng 4. “Họ, giống như tất cả chúng ta, nhận ra rằng gió không phải lúc nào cũng thổi, mặt trời không phải lúc nào cũng chiếu sáng, rằng việc sử dụng pin để khắc phục sự thiếu hụt là không khả thi về thực tế hoặc kinh tế”, Kinder nói. Giám đốc điều hành của Saudi Aramco, Amin Nasser, đã chính thức tuyên bố “cuộc chiến khí hậu đã kết thúc” trong một hội nghị năng lượng vào tháng 3 tại Houston, tuyên bố năng lượng gió và mặt trời chiếm chưa đến 4% năng lượng của thế giới. Hai phần ba lượng khí thải giảm ở Hoa Kỳ là do chuyển đổi từ than sang khí đốt, Nasser nói.

Năng lượng mặt trời đang dẫn đầu

Dan Shugar, Giám đốc điều hành của Nextracker, đã phản bác lại lập luận rằng khí đốt tự nhiên sẽ là người hưởng lợi lớn nhất từ ​​nhu cầu năng lượng của các trung tâm dữ liệu. Nextracker là một công ty năng lượng mặt trời hàng đầu của Hoa Kỳ, xây dựng các hệ thống cho phép tấm pin theo dõi vị trí của mặt trời, nâng cao hiệu quả của các nhà máy điện mặt trời. Shugar chỉ ra số lượng lớn các dự án năng lượng tái tạo tại Hoa Kỳ đang tìm kiếm kết nối với lưới điện. Theo báo cáo của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, gần 2.500 gigawatt dự án năng lượng mặt trời, gió và pin đã yêu cầu kết nối vào năm 2023, gần gấp đôi tổng công suất lắp đặt của đội ngũ nhà máy điện hiện tại của Hoa Kỳ. Năm ngoái, đã có hơn 1.000 gigawatt năng lượng mặt trời đang tìm kiếm kết nối với lưới điện, gần gấp 14 lần so với 79 gigawatt khí đốt tự nhiên đang trong danh sách chờ của lưới điện, theo Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley. Nhu cầu năng lượng mặt trời đang tăng lên khi nguồn năng lượng này đã trở nên cạnh tranh về chi phí với khí đốt tự nhiên ở một số khu vực. Chi phí năng lượng mặt trời cho các dự án tiện ích lớn là từ 29 đến 92 đô la mỗi megawatt giờ điện năng, trong khi các nhà máy điện khí kết hợp chu trình có chi phí từ 45 đến 108 đô la, theo một phân tích của công ty tư vấn tài chính Lazard vào tháng 6. Tuy nhiên, chi phí cho năng lượng mặt trời với lưu trữ pin sẽ tăng lên từ 60 đến 210 đô la mỗi megawatt giờ, mặc dù các khoản tín dụng thuế theo Đạo luật Giảm lạm phát có thể đẩy giá xuống từ 38 đến 171 đô la, phân tích của Lazard cho thấy. “Sẽ có một số lượng khí đốt, nhưng chúng tôi tin rằng dựa trên dữ liệu được công bố bởi Bộ Năng lượng, nguồn năng lượng chính cho các trung tâm dữ liệu này sẽ là năng lượng tái tạo”, Giám đốc điều hành của Nextracker, Shugar, cho biết. Các công ty công nghệ phát triển các trung tâm dữ liệu có “các mục tiêu bền vững rất nghiêm túc và không muốn nguồn năng lượng của họ đến từ nhiên liệu hóa thạch”, Giám đốc điều hành nói. “Câu chuyện ngắn gọn là chúng tôi thấy các trung tâm dữ liệu ngày càng trở thành động lực thúc đẩy nhu cầu đối với năng lượng tái tạo, cả về nhu cầu tổng hợp và nguồn năng lượng được ưu tiên về mặt môi trường”, Shugar nói.

Thách thức đối với quá trình chuyển đổi năng lượng

Hoa Kỳ có thể đạt được 90% năng lượng điện sạch vào năm 2035 nếu triển khai khoảng 1.400 gigawatt công suất gió và mặt trời, theo một báo cáo được công bố bởi Trường Chính sách Công Goldman của Đại học California Berkeley và GridLab. Mặc dù lượng dự án năng lượng tái tạo hiện tại đang tồn đọng sẽ vượt quá ngưỡng đó, việc cho phép các dự án này kết nối với lưới điện và xây dựng các đường dây truyền tải vật lý đặt ra những thách thức đáng kể. Theo Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, chỉ 20% các dự án tìm kiếm kết nối với lưới điện từ năm 2000 đến 2018 đã thực sự được hoàn thành. Tốc độ triển khai năng lượng tái tạo sẽ cần phải tăng gấp ba lần để đạt được 90% năng lượng điện sạch trong thập kỷ tới, Amol Phadke, nhà khoa học cấp cao tại Trường Goldman và Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cho biết. Nhưng việc xây dựng các nhà máy điện sau khi đơn xin ban đầu đang mất nhiều thời gian hơn. Đối với các nhà máy đi vào hoạt động vào năm 2023, phải mất khoảng 5 năm từ đơn xin kết nối lưới điện ban đầu cho đến khi hoàn thành việc xây dựng, Rand, nhà phân tích của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cho biết. Năm 2008, chỉ mất 2 năm, ông nói. Nút thắt cổ chai đối với các dự án đang xin kết nối với lưới điện dự kiến ​​sẽ được giải quyết vào cuối thập kỷ này, Sweezey, nhà phân tích của Wood Mackenzie cho biết. Mặt khác, việc xây dựng truyền tải là khó khăn hơn bởi vì cơ sở hạ tầng yêu cầu giấy phép phức tạp trải qua nhiều cơ quan tiểu bang, địa phương và liên bang, ông nói. “Nó giống như một mê cung, một mê cung của quá trình”, Sweezey nói. “Chúng ta cần bắt đầu lên kế hoạch chủ động để cung cấp các đường dây truyền tải quy mô lớn” cho các trung tâm nhu cầu, ông nói. Theo truyền thống, hầu hết các tiện ích đã không thực hiện loại lập kế hoạch này, thay vào đó tập trung vào các vấn đề về độ tin cậy ngắn hạn, nhà phân tích nói.

Vai trò của pin

Thách thức khác mà năng lượng tái tạo phải đối mặt là tạo ra đủ năng lượng để đáp ứng nhu cầu khi điều kiện nắng và gió không ở mức cao nhất. Pin là chìa khóa để giải quyết vấn đề này bằng cách thu thập năng lượng trong điều kiện thời tiết cực đỉnh và phân phối năng lượng sau đó trong ngày khi cần thiết nhất. Hiện tại, hầu hết các pin lithium-ion trên thị trường thường lưu trữ 4 giờ năng lượng, mặc dù điều này thay đổi tùy thuộc vào dự án. Các nhà phân tích cho biết điều này là không đủ để cung cấp năng lượng đáng tin cậy cho cả ngày. Họ cho rằng cần có các pin có thể lưu trữ 8 giờ trở lên năng lượng ở quy mô thương mại. Reid Ramdathsingh, nhà phân tích năng lượng và năng lượng tái tạo cấp cao tại công ty tư vấn Rystad Energy, cho biết lưới điện năng lượng tái tạo hoàn toàn là không thể hiện nay bởi vì các ngân hàng pin có thời lượng lâu hơn hiện nay không hiệu quả về chi phí. “Bạn sẽ có quá nhiều thời gian ngừng hoạt động trên pin, dẫn đến lãng phí rất nhiều chi phí”, Ramdathsingh nói. “Tất cả đều phụ thuộc vào giá cả thực tế và thu hồi vốn đầu tư.”

Pin đang trở nên hiệu quả hơn về chi phí

Nhưng các giám đốc điều hành tại Fluence, một trong những nhà cung cấp pin hàng đầu cho các dự án quy mô tiện ích tại Hoa Kỳ, nhận thấy kinh tế đang trở nên thuận lợi hơn khi nhu cầu năng lượng tăng lên. Fluence được thành lập bởi AES Corporation và Siemens vào năm 2018. John Zahurancik, chủ tịch khu vực Châu Mỹ của Fluence, cho biết pin đã rẻ hơn khoảng 20 lần so với đầu những năm 2000. Zahurancik cho biết pin phải đối mặt với đường cong giá trị suy giảm, trong đó mỗi giờ lưu trữ có giá trị thấp hơn giờ trước. Nhưng khi nhu cầu năng lượng tăng lên, giá trị của mỗi giờ bổ sung sẽ tăng lên, cuối cùng sẽ làm cho pin có thời lượng lâu hơn trở nên hiệu quả về chi phí hơn. “Rất nhiều điều này không phải là một bước đột phá về công nghệ, mà là kinh tế quy mô”, Zahuranick nói với CNBC. “Chúng tôi đã liên tục giảm chi phí cho các hệ thống mà chúng tôi đã triển khai.”

Năng lượng mặt trời và pin: Một sự kết hợp mạnh mẽ

Ví dụ, tại California, năng lượng mặt trời chiếm hơn 50% nguồn cung cấp điện năng của bang từ 7:45 sáng đến 5:25 chiều, đạt đỉnh khoảng 18 gigawatt hoặc 64% nguồn cung cấp vào khoảng 1 giờ chiều, theo CAISO, đơn vị theo dõi các lưới điện chính của Hoa Kỳ theo thời gian thực. Pin là một trong ba nguồn năng lượng hàng đầu từ 7:25 tối đến ngay trước 9:20 tối, đạt đỉnh khoảng 6 gigawatt hoặc 20% nguồn cung cấp vào lúc 8:25 tối. “Bạn có thể làm điều đó 100% với năng lượng tái tạo, bạn chỉ cần nhiều năng lượng tái tạo hơn”, Giám đốc điều hành của AES, Gluski, cho biết về việc đáp ứng nhu cầu năng lượng. “Tôi đồng ý rằng chúng ta sẽ cần khí đốt tự nhiên để hỗ trợ … năng lượng tái tạo cho đến khi pin trở nên phổ biến và đủ rẻ để bù đắp cho điều đó”, ông nói thêm. AES đã ký kết các thỏa thuận để cung cấp năng lượng tái tạo quanh năm cho một số công ty công nghệ vận hành các trung tâm dữ liệu. Một ví dụ là thỏa thuận mà AES đã ký kết với Google vào năm 2021 để cung cấp năng lượng cho khuôn viên trung tâm dữ liệu của Google ở Virginia bằng 90% năng lượng không phát thải carbon theo giờ bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng gió, mặt trời, thủy điện và lưu trữ pin. Mặc dù khí đốt tự nhiên sẽ đóng vai trò là nhiên liệu cầu nối, nhưng Giám đốc điều hành nói rằng ông không thấy các công ty công nghệ, ví dụ, yêu cầu các nhà máy nhiên liệu hóa thạch mới để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu. “Tất cả họ đều muốn là một phần của quá trình chuyển đổi năng lượng”, Gluski nói. “Tôi không thấy ai nói xây dựng cho tôi các nhà máy khí đốt và than để cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu của tôi.”

---

Nguồn: https://cnbc.com

Xem bài viết gốc tại đây