Trung Quốc xây lưới điện siêu khủng ở sa mạc, bằng nửa công suất điện nước Mỹ

Theo SCMP , các nhà khoa học Trung Quốc cho biết, công trình kỹ thuật này sẽ bơm năng lượng rẻ và sạch vào trung tâm sản xuất của nền kinh tế thứ 2 thế giới, nâng cao mức sống của người dân và củng cố khả năng cạnh tranh của nước này trong các cuộc đua công nghệ cao như trí tuệ nhân tạo (AI).

Các kỹ sư dẫn đầu cuộc cách mạng năng lượng này ước tính công suất lắp đặt hiện có ở vùng Tây Bắc Trung Quốc kết hợp với các sa mạc rộng lớn trong khu vực như Gobi, có thể lên tới 600 GW.

Để so sánh, theo Cơ quan Thông tin Năng lượng Mỹ, tổng sản lượng tất cả các nhà máy điện của Mỹ cộng lại đạt khoảng 1.100 GW vào cuối năm 2022.

Đáng chú ý, hơn một nửa số cơ sở năng lượng điện ở Tây Bắc Trung Quốc được xây dựng để khai thác nguồn năng lượng tái tạo: gió và mặt trời. Bất chấp các nguồn này dễ biến động vì yếu tố khó lường của thiên nhiên, các nhà máy điện xanh vẫn đạt được hiệu suất sử dụng trung bình trên 95%.

Theo các nhà khoa học, cho đến nay, chưa có mạng lưới điện khu vực lớn nào khác tích hợp liền mạch một lượng lớn năng lượng tái tạo như vậy trong khi vẫn duy trì tỷ lệ sử dụng cao trong suốt cả năm.

Tây Bắc Trung Quốc bao gồm 3 tỉnh Thiểm Tây, Cam Túc, Thanh Hải và 2 khu tự trị Ninh Hạ, Tân Cương. Trải dài hơn 3 triệu km2, khu vực này rộng tương đương Ấn Độ, từ lâu bị coi là một trong những khu vực kém phát triển và nghèo khó nhất ở Trung Quốc.

Khoảng cách xa với đại dương và địa hình khắc nghiệt, đặc trưng bởi các sa mạc rộng lớn như Gobi và Taklimakan, khiến dân số khu vực thưa thớt.

Tuy nhiên, nơi đây rất giàu tài nguyên thiên nhiên, bao gồm dầu, than và nguồn năng lượng xanh dồi dào. Đây là nguồn cung cấp 60% năng lượng mặt trời và 1/3 năng lượng gió của Trung Quốc.

Ngay từ những năm 1980, ông Tiền Học Sâm, nhà khoa học tên lửa góp phần thành lập Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực của NASA và sau đó đặt nền móng cho chương trình không gian của Trung Quốc, đã hình dung ra việc khai thác nguồn tài nguyên gió và mặt trời khổng lồ của sa mạc Gobi để cung cấp năng lượng cho quốc gia. Giấc mơ này có vẻ xa vời, thậm chí gần như viển vông, do những hạn chế về công nghệ thời bấy giờ.

"Nhưng giờ đây, lưới điện tây bắc đã biến giai đoạn đầu của hệ thống năng lượng kiểu mới này thành hiện thực", Giáo sư Ma Xiaowei và nhóm nghiên cứu của ông từ Chi nhánh Tây Bắc của Tập đoàn Điện lực Nhà nước Trung Quốc và Đại học Giao thông Tây An viết trong một bài báo được xuất bản tháng trước trên tạp chí học thuật Trung Quốc.

Tổng công suất lắp đặt năng lượng tái tạo trong khu vực này đã đạt 230 GW, trong đó một nửa điện năng được cung cấp qua 10 đường dây truyền tải dòng điện một chiều siêu cao áp đến các tỉnh ven biển đông đúc dân cư ở phía Đông Trung Quốc.

Ông Ma cho biết những đường dây điện này dài hàng nghìn cây số, gần trọn chiều ngang Trung Quốc, biến lưới điện tây bắc thành "mạng lưới điện khu vực có công suất cung cấp mạnh nhất và quy mô lớn nhất trên thế giới".

Trong nhiều thập kỷ, Liên minh châu Âu (EU) đã tận dụng năng lực kinh tế, dân số đông đúc và các nhóm vận động môi trường để dẫn đầu quá trình chuyển đổi sang năng lượng xanh và chống biến đổi khí hậu. Những gã khổng lồ toàn cầu như Siemens ở Đức và Schneider Electric ở Pháp đã thúc đẩy những tiến bộ công nghệ và chuyên môn trong lĩnh vực này.

Tuy nhiên, sau khi so sánh cẩn thận, nhóm của Giáo sư Ma nhận thấy rằng “ lưới điện Tây Bắc của Trung Quốc đã vượt qua EU về các chỉ số sử dụng năng lượng tái tạo cốt lõi, đạt mức dẫn đầu thế giới”.

Nếu tất cả các sa mạc trên Trái đất đều được phủ kín tấm pin mặt trời và tuabin gió, lượng điện được tạo ra sẽ vượt xa nhu cầu hiện tại của con người. Tuy nhiên, những trở ngại kỹ thuật từ lâu đã khiến tầm nhìn này trở nên không thực tế.

Truyền tải một lượng lớn điện năng trên những khoảng cách xa rộng là một mục tiêu khó khăn và lưới điện truyền thống không thể xử lý được sự biến động mạnh của năng lượng tái tạo.

Các kỹ sư Trung Quốc cũng phải đối mặt với những thách thức này và rút ra được không ít bài học đắt giá. Theo bài báo của Giáo sư Ma, vào năm 2014, một tuabin gió đã gây ra sự đột biến điện năng lan truyền tới 400 km, khiến một trang trại gió khác bị thiệt hại nghiêm trọng.

Sự tăng trưởng bùng nổ về năng lượng tái tạo của Trung Quốc trong những năm gần đây làm phức tạp thêm những vấn đề này. Những thay đổi về ánh sáng mặt trời và thời tiết có thể gây ra biến động công suất cung cấp điện lên tới 50 GW trong một ngày ở lưới điện phía tây bắc - con số tương đương với tổng công suất của tất cả các lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở Pháp.

Để giải quyết thách thức này, Trung Quốc đã xây dựng các đường dây truyền tải điện một chiều đường dài có điện áp cao tiên tiến nhất thế giới, giúp giảm tổn thất điện năng một cách hiệu quả trong quá trình truyền tải đường dài. Các nhà khoa học và kỹ sư ở Trung Quốc cũng đã kết hợp trí tuệ nhân tạo để cho phép họ dự đoán công suất phát điện trước tối đa 10 ngày bằng cách phân tích lượng lớn dữ liệu cảm biến.

Nhóm của ông Ma viết trong bài báo: “Trong điều kiện thời tiết ổn định, độ chính xác dự đoán rất cao”.

Các nhà máy điện than từng là lực lượng ổn định chính trong lưới điện Trung Quốc, nhưng chúng không còn đủ nhưng chúng không còn đủ ở vùng Tây Bắc do sự phát triển nhanh chóng của năng lượng mặt trời và gió. Để bù đắp sự thiếu hụt, chính phủ Trung Quốc đã xây dựng các nhà máy thủy điện thượng nguồn sông Hoàng Hà, đóng vai trò xương sống cho việc điều chỉnh và lưu trữ năng lượng.

Theo nhóm của Ma, các hồ chứa này không chỉ tưới tiêu cho các khu vực khô cằn mà còn cắt giảm gần 20 tỷ nhân dân tệ (2,8 tỷ USD) chi phí điều tiết lưới điện, mang lại lợi ích kinh tế và sinh thái to lớn.

Một công nghệ cốt lõi khác là đạt được tính bổ sung giữa các nguồn năng lượng tái tạo. Điều này đòi hỏi một hệ thống cảm biến và kiểm soát thông tin mạnh mẽ và đáng tin cậy. Theo nhóm của Giáo sư Ma, gần một nửa cơ sở sản xuất năng lượng tái tạo đã tham gia vào hệ thống hỗ trợ đáp ứng lẫn nhau này.

Một doanh nhân chuyên mảng trí tuệ nhân tạo (AI) ở Bắc Kinh cho rằng nguồn cung năng lượng đóng vai trò then chốt trong cuộc cạnh tranh sắp tới về sức mạnh quốc gia giữa Trung Quốc và Mỹ. Chính quyền Tổng thống Joe Biden, trong nỗ lực kìm hãm sự phát triển AI của Trung Quốc, đã cấm bán các chip tiên tiến cho nước này.

“Ưu điểm của những con chip này chủ yếu nằm ở mức tiêu thụ điện năng thấp hơn một chút. Nhưng khi nguồn cung cấp điện của Trung Quốc tăng lên, các công ty Trung Quốc có thể sử dụng những con chip kém tiên tiến hơn để đạt được kết quả đào tạo AI tương tự”, doanh nhân yêu cầu giấu tên cho biết, nhấn mạnh thêm rằng "chi phí điện tăng không đáng kể so với tổng mức đầu tư vào cuộc đua AI".

Trước đại dịch, công suất phát điện của Trung Quốc gấp đôi Mỹ, nhưng giờ đây, nó gần như gấp ba lần. Giá điện ở Mỹ tăng 20% từ năm 2021 đến năm 2023 do lạm phát, trong khi giá điện ở Trung Quốc vẫn ổn định. Thậm chí, tại một số khu vực giàu năng lượng tái tạo, các công ty Trung Quốc còn được hưởng mức chiết khấu lớn hơn trước đây.

Chính phủ Trung Quốc đang đẩy mạnh kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu và máy chủ AI ở các khu vực phía Tây dồi dào năng lượng, nhằm tăng cường khả năng cạnh tranh toàn cầu của những gã khổng lồ công nghệ như Huawei.

Ở Mỹ, các hộ gia đình chiếm gần 40% tổng lượng điện tiêu thụ, tiếp đến là doanh nghiệp với 35% và cuối cùng là nhà máy sản xuất với khoảng 25%. Tuy nhiên, tại Trung Quốc, nhu cầu điện từ các khu vực thương mại và công nghiệp lại vô cùng lớn, chiếm tới hơn 80% tổng lượng tiêu thụ.