Liên minh châu Âu (EU) đã xây dựng một loạt các chính sách hỗ trợ phát triển cơ sở hạ tầng năng lượng có hiệu quả ở châu Âu. Chính sách đầu tiên trong số đó là “Nguyên tắc chỉ đạo về mạng lưới năng lượng xuyên châu Âu” (TEN-E Guidelines), trong đó EU xác định 314 dự án cơ sở hạ tầng phục vụ lợi ích chung cần phải được xúc tiến và đẩy nhanh tiến độ. Trong số đó có 42 dự án có mức ưu tiên cao phục vụ lợi ích chung của châu Âu: có thể đó là công trình xuyên biên giới hoặc tác động lớn đối với công suất truyền tải điện xuyên biên giới. Tài liệu này đưa ra một khuôn khổ nhằm tăng cường hợp tác, giám sát tiến độ thực hiện, và nếu có thể, để được Uỷ ban châu Âu (EC) hỗ trợ tài chính, bao gồm các khoản vay từ Ngân hàng Phát triển châu Âu.
Hệ thống lưới điện Châu Âu
Sáng kiến thứ hai của EU gần đây là đưa ra các quy định cụ thể nhằm đảm bảo mức kết nối lưới điện và cung cấp khí đốt phù hợp giữa các nước thành viên, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho môi trường đầu tư ổn định. Và thứ ba, vào tháng 6 năm 2006, đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thực hiện một thị trường năng lượng nội địa “có sự liên kết, minh bạch và không phân biệt đối xử, với các quy định hài hoà” và “sự phát triển hợp tác để đáp ứng các trường hợp khẩn cấp, đặc biệt là trong trường hợp mất nguồn cung cấp”.
Mặc dù luật đã được ban hành, nhưng tiến độ phát triển lưới điện cho đến nay vẫn chậm, và như bản thân Uỷ ban châu Âu đã phải thừa nhận, những cản trở đáng kể khó giải quyết vẫn còn đó. Trong thông báo của Ủy ban châu Âu về “Triển vọng của thị trường điện và khí đốt nội địa”, thì hiện tại “EU còn lâu mới có thể đảm bảo cho bất kỳ công ty nào trong Liên minh quyền bán điện và khí đốt trong bất kỳ quốc gia thành viên nào trên cơ sở bình đẳng với các công ty hiện có của nước sở tại, không có sự phân biệt đối xử hoặc bất lợi”. Cụ thể là việc tiếp cận lưới điện không có sự phân biệt, mức độ giám sát các quy định như nhau trong mỗi quốc gia thành viên hiện nay là điều chưa thể làm được.
Ngoài ra, Liên minh châu Âu cũng chưa xử lý tốt những khó khăn của việc đầu tư đúng mức vào cơ sở hạ tầng mới dựa trên khung pháp lý chung, ổn định của châu Âu nhằm hỗ trợ thị trường bên trong Liên minh. Cho tới giờ, nói chung vẫn chưa đạt được mức độ điều phối cần thiết giữa các lưới năng lượng quốc gia, chẳng hạn như về tiêu chuẩn kỹ thuật, các quy tắc cân bằng và các vấn đề cần thiết khác nhằm đảm bảo thương mại xuyên biên giới hoạt động hiệu quả.
Theo thông báo của Ủy ban châu Âu gửi cho Hội đồng và Nghị viện châu Âu vào đầu năm 2007, thì lượng đầu tư vào cơ sở hạ tầng xuyên biên giới ở châu Âu là “cực kỳ thấp”. Hằng năm chỉ có 200 triệu euro (khoảng 295 triệu USD) được đầu tư vào các lưới điện với mục tiêu chính là tăng công suất truyền tải điện qua biên giới (nghiên cứu đầu tư TEN-E năm 2005). Con số này chỉ vẻn vẹn bằng 5% tổng vốn đầu tư hằng năm cho lưới điện trong EU, Na Uy, Thụy Sĩ và Thổ Nhĩ Kỳ.
Trong khi đó, các lưới điện đang vận hành mỗi năm một tiến tới gần hơn giới hạn vật lý, khả năng mất điện tạm thời ngày càng thường xuyên. Bản báo cáo cũng chỉ ra rằng nhiều quốc gia và vùng vẫn còn là những “hòn đảo năng lượng” hoặc phần lớn bị cô lập với thị trường điện trong liên minh. Điều này là đúng, đặc biệt đối với các nước vùng Baltic và các nước thành viên mới vùng đông nam châu Âu.
Mức đầu tư hiện nay thậm chí không đáp ứng nhu cầu của một cơ sở hạ tầng hiệu quả phù hợp với các mục tiêu về Chính sách Năng lượng châu Âu.
Trong Chính sách Năng lượng châu Âu bao hàm một cơ chế độc lập để các nhà điều tiết của mỗi quốc gia hợp tác và đưa ra quyết sách đối với các vấn đề quan trọng xuyên biên giới, cụ thể là việc tạo ra một cơ chế cộng đồng mới để các cơ quan vận hành hệ thống truyền tải điện điều phối tốt hơn việc vận hành lưới điện và xây dựng an ninh lưới điện dựa trên các thông lệ hợp tác hiện có và một hệ thống hiệu quả và tích hợp hơn để phục vụ thương mại điện xuyên biên giới và vận hành lưới điện, bao gồm cả việc xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật. Cơ chế này cũng đồng nghĩa với việc nâng cao sự cạnh tranh và an ninh cung cấp thông qua việc đấu nối dễ dàng hơn các nhà máy điện vào lưới điện của tất cả các quốc gia thành viên, đặc biệt là khuyến khích các thành viên mới tham gia vào thị trường này; và các tín hiệu đầu tư có liên quan góp phần làm cho lưới truyền tải điện vận hành hiệu quả và an toàn hơn.
Tổng số tiền đầu tư vào lưới điện
Liên minh châu Âu (EU) sẽ cần đầu tư trước năm 2013 ít nhất là 30 tỷ euro vào cơ sở hạ tầng, trong đó riêng cho truyền tải điện năng là 6 tỷ euro – nếu họ muốn giải quyết một cách triệt để những ưu tiên đã vạch ra trong Nguyên tắc chỉ đạo TEN-E. Tuy vậy, khoản tiền này chỉ là một phần trong tổng số nhu cầu cho lưới điện châu Âu. Chẳng hạn theo dự đoán của IEA, toàn bộ nhu cầu cho lưới điện châu Âu trong giai đoạn 2001-2010 là 49 tỷ euro. Ngoài ra, việc đấu nối thêm vào lưới điện chung điện năng sản xuất từ các nguồn tái tạo và việc đưa vào các chi phí cân bằng cho các nguồn điện không liên tục sẽ phải tốn ít nhất là 700 đến 800 triệu euro mỗi năm.
Một kế hoạch kết nối ưu tiên đã được lập để giải quyết những nhu cầu cấp thiết nhất của mạng điện chung châu Âu, gồm 5 ưu tiên là:
· Xác định những cơ sở hạ tầng quan trọng nhất còn thiếu tính đến năm 2013 và đảm bảo có sự ủng hộ về mặt chính trị trong Liên minh để khắc phục những thiếu sót đó.
· Chỉ định bốn điều phối viên châu Âu để theo đuổi bốn trong số các dự án quan trọng nhất được ưu tiên (đường dây kết nối Đức, Ba Lan và Lithuania, các đường dây liên kết với các trạm phát điện gió ngoài khơi ở Bắc Âu, các mạch kết nối giữa Pháp và Tây Ban Nha, và đường ống Nabucco dẫn khí đốt từ biển Caspi đến vùng Trung Âu);
· Thoả thuận để trong khoảng thời gian tối đa là 5 năm, hoàn tất việc lập kế hoạch và các thủ tục phê duyệt các dự án được xác định là “phục vụ lợi ích của châu Âu” theo Nguyên tắc chỉ đạo TEN-E.
· Xem xét sự cần thiết phải tăng vốn đầu tư vào các mạng năng lượng Xuyên Âu, đặc biệt là nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc đấu nối điện năng tái tạo vào lưới điện chung, và;
· Thành lập một cơ cấu và kết cấu mới của Cộng đồng châu Âu về các cơ quan vận hành hệ thống truyền tải điện (transmission system operator - TSO) chịu trách nhiệm lập kế hoạch lưới điện có sự điều phối.
Ủy ban châu Âu thông báo một cách khá quan ngại rằng nếu Liên minh châu Âu tiếp tục đi theo tiến trình hiện nay về cơ sở hạ tầng thì sẽ chẳng đạt được mục tiêu nào của EPE. Một phân tích hiện trạng tiến hành đầu năm 2007 cho thấy rằng vào thời điểm hiện tại thì có 20 trong số 32 dự án phục vụ lợi ích chung của châu Âu có nguy cơ bị trễ hạn - trong đó có 12 dự án chậm từ 1 đến 2 năm, 8 dự án còn lại chậm trên 3 năm. Chỉ có 5 dự án là đã hoàn tất hoặc gần hoàn tất.
Hình 1. Smartgrids có khả năng thu thập năng lượng mặt trời từ Nam Âu, năng lượng sóng từ bờ biển Đại Tây Dương và năng lượng gió từ Bắc Âu để hoà vào điện năng từ các nguồn điện lớn: nhà máy thủy điện, nhiệt điện than sạch và nhiệt điện khí
Kết quả là EC đã nỗ lực xác định các dự án trọng điểm cần thiết đối với việc hoàn thành thị trường bên trong Liên minh, đưa điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo vào thị trường và cải thiện đáng kể an ninh cung cấp và những khâu dẫn đến việc trì hoãn quá trình thực thi. Các dự án này bao gồm, cụ thể như mạch kết nối Kasso - Hamburg được coi là tối cần thiết cho việc tích hợp sản lượng phong điện ở Đan Mạch và Đức để buôn bán điện với Bắc Âu. Nhiều khi, cũng là trong trường hợp này, các lý do dẫn đến trì hoãn là sự phản kháng của người dân các vùng dân cư đông đúc, khi phải thương lượng với nhiều chủ đất, nhiều khi không thiện chí.
Công nghệ sẵn sàng chấp nhận thách thức
Trong khi vẫn còn nhiều trở ngại về chính trị và tài chính phải khắc phục để có thể biến việc kết nối Xuyên Âu trở thành hiện thực, nhưng ít nhất thì có vẻ như công nghệ đang tiến lên sẵn sàng chấp nhận thách thức. Và không phải chỉ có ông Duncan Botting thuộc công ty ABB tỏ ra lạc quan. Ông Botting nói với phóng viên tạp chí Pei rằng “Giờ đây đã có cạnh tranh, cạnh tranh lành mạnh và điều này cho thấy công nghệ đã đủ độ chín”. Và ít nhất là một phần cạnh tranh đó xuất phát từ phía Siemens. Ban Phân phối và truyền tải (Power Transmission and Distribution - PTD) của Siemens tự hào vì đã có một số tiến bộ kỹ thuật sẽ đóng vai trò thực hiện truyền tải điện đi xa với mức tổn hao rất thấp. Trong đó phải kể đến các công trình truyền tải điện một chiều điện áp cực cao (U-HVDC) 800 kV có khả năng truyền tải 5 GW điện đi xa trên 1500 km. Và theo Siemens thì công nghệ HVDC Plus của họ có thể truyền tải điện năng công suất lớn tới các khu vực đô thị, mặt bằng chiếm chỗ lại rất nhỏ. Một công trình HDVC Plus 400 MW sẽ được thực hiện tại San Francisco (Mỹ) vào năm 2010.
Như PTD của Siemens đã chỉ ra, các đường dây truyền tải và phân phối điện năng ở châu Âu hiện nay đang kết nối về mặt vật lý vùng Scandinavia (Bắc Âu) với bờ biển châu Phi cũng như là nước Anh, xuyên qua vùng Scandinavia và trung Âu tới Liên bang Nga. Tuy nhiên, theo Siemens, mặc dầu đã có những mạch này và nhiều mạch kết nối về mặt vật lý khác nữa, nhưng để đạt được độ tin cậy và an toàn trong cung cấp điện thì lưới điện phải được vận hành không chỉ theo các quy tắc của EU mà còn theo cả các quy chuẩn quốc gia và phải có chú ý đúng mức tới các ràng buộc về kỹ thuật, ví dụ như khả năng khống chế.
Cũng có thể điều phối thành công lưới điện trong những trường hợp như vậy, tuy nhiên, Siemens cũng nêu lưới điện UCTE ở Brauweiler (Đức), và ở Laufenburg (Thụy Sĩ) như những ví dụ cho thấy có thể đáp ứng được yêu cầu về độ ổn định. Nhưng điều chủ yếu là cần phải nắm được một số thông số cơ bản của hệ thống - tỷ số giữa công suất nguồn và phụ tải, dòng phụ tải, khống chế phụ tải/tần số và ổn định điện áp.
Một yêu cầu khác nữa là phải tiên đoán đủ nhanh tình trạng của hệ thống để có thể phản ứng với những thay đổi theo thời gian thực. Mô phỏng bằng máy tính về tính năng của lưới điện, bộ điều chỉnh linh hoạt hệ thống truyền tải điện xoay chiều (flexible alternating current transmission system - FACTS) dựa trên điện tử công suất cho phép đưa vào công suất phản kháng và cân bằng phụ tải, đó chỉ là một số công cụ khác mà các nhà quản lý mạng điện có thể sử dụng để đáp ứng các yêu cầu này.
Theo Siemens thì mặc dầu các mạch kết nối ở châu Âu là rất hiện đại, nhưng vẫn còn những cơ hội đáng kể để cải thiện trong lĩnh vực công suất truyền tải. Một số lưới điện đang chuyển từ chế độ quản lý phụ tải tập trung trong từng khu vực sang truyền tải điện xếp chồng. Nhu cầu về nâng cấp đường dây, giải pháp FACTS thông minh và giải pháp tăng cường tự động hóa lưới điện cũng ngày một phát triển.
Cáp siêu dẫn
Một lĩnh vực khác cũng đang có những bước tiến khổng lồ có lợi cho truyền tải điện năng đi xa, tổn hao thấp. Trước nhu cầu ngày càng mạnh về tăng công suất lưới điện ở các quốc gia phương Tây, giới lãnh đạo ngành điện và lập chính sách đang tìm kiếm những giải pháp mới nhằm tăng công suất và độ linh hoạt của các lưới điện.
Hệ thống truyền tải điện siêu dẫn châu Âu
Cáp siêu dẫn, có thể tải được công suất điện nhiều gấp từ 3 đến 5 lần so với cáp thông thường, đang được coi là một trong những công nghệ mới đầy hứa hẹn và hiệu quả nhất về chi phí trong việc giải quyết các vấn đề này. Loại cáp này cho phép các đơn vị vận hành lưới điện tiết kiệm đáng kể vì có thể sử dụng hành lang tuyến cũ, không cần phải mua thêm đất, đồng thời giảm thiểu các chi phí nâng cấp trạm biến áp. Một ưu điểm nữa là loại cáp này không tác động về nhiệt hoặc điện từ đối với môi trường. Nexans là công ty hoạt động trong lĩnh vực này, cùng với các nhà chế tạo thiết bị nguyên thuỷ (original equipment manufacturer - OEM), cung cấp các loại cáp điện có khả năng truyền tải công suất cao và tiết kiệm chi phí.
Tháng 8 năm 2006, trong đợt nóng đổ lửa, Điện lực Long Island (Long Island Power Authority) khởi công xây dựng hệ thống cáp truyền tải siêu dẫn lớn nhất và có điện áp cao nhất thế giới. Đây là hệ thống cáp điện 138 kV, dài 600 m, là cáp siêu dẫn đầu tiên trên thế giới được lắp đặt vào lưới điện đang mang điện ở điện áp truyền tải điện, có khả năng truyền công suất lớn hơn tất cả các cáp siêu dẫn nhiệt độ cao đã được trình diễn cộng lại.
Theo ông Pierre Kayoun, phó chủ tịch về marketing, thị trường cơ sở hạ tầng của Nexan, thì câu chuyện trở nên hấp dẫn khi để cáp đi ngầm dưới đất. Được phép chôn cáp ngầm dưới đất sẽ mang lại nhiều ích lợi. Ông Pierre nói: “ Đây là vấn đề quan trọng nếu chúng ta muốn đẩy mạnh việc kết nối lưới điện. Cáp ngầm vận hành rất tin cậy, thân thiện hơn nhiều với môi trường, và trong khi phải mất tới 10 năm mới có thể xin được giấy phép xây dựng đường dây trên không, thì đi cáp ngầm chỉ tốn có 2 năm.”