Bức tranh năng lượng khác biệt giữa các quốc gia
Hệ thống điện châu Âu đang trải qua quá trình chuyển dịch mạnh, trong đó điện gió và điện mặt trời ngày càng mở rộng, cùng với thủy điện và điện hạt nhân tiếp tục giữ vai trò quan trọng tại nhiều quốc gia.
Tuy nhiên, cơ cấu nguồn điện giữa các nước có sự khác biệt đáng kể. Một số quốc gia vẫn phụ thuộc tương đối lớn vào nhiên liệu hóa thạch, trong khi những nước có điều kiện tự nhiên thuận lợi hoặc đã đầu tư mạnh vào năng lượng tái tạo có tỷ trọng điện sạch cao hơn.
Theo các số liệu được tổng hợp từ Eurostat và Bộ An ninh Năng lượng và Phát thải ròng Anh (DUKES), nhiên liệu hóa thạch vẫn chiếm tỷ trọng đáng kể trong sản xuất điện tại một số quốc gia châu Âu. Malta và Cyprus là những trường hợp có mức phụ thuộc cao, trong khi Ba Lan, Hà Lan và Đức cũng còn tỷ trọng đáng kể từ than và khí đốt.
Sự khác biệt này phản ánh điều kiện tự nhiên, cơ cấu công nghiệp, nguồn tài nguyên và định hướng chính sách năng lượng riêng của từng quốc gia. Vì vậy, châu Âu không có một mô hình chuyển dịch năng lượng duy nhất.
Ở chiều ngược lại, một số nước đã xây dựng hệ thống điện với tỷ trọng năng lượng tái tạo rất cao. Na Uy là trường hợp nổi bật với thủy điện giữ vai trò chủ đạo. Thụy Điển, Phần Lan, Đan Mạch và Áo cũng có tỷ trọng điện tái tạo cao nhờ kết hợp các nguồn điện phù hợp với điều kiện của từng nước.
Đan Mạch nổi bật với điện gió, trong khi Áo dựa nhiều vào thủy điện. Iceland cũng có cơ cấu điện đặc thù khi thủy điện và địa nhiệt đóng vai trò chủ đạo.
Trong khi đó, điện hạt nhân tiếp tục là một nguồn điện quan trọng tại một số nền kinh tế lớn. Pháp là ví dụ điển hình với tỷ trọng điện hạt nhân cao trong cơ cấu phát điện. Slovakia, Hungary và Cộng hòa Séc cũng duy trì vai trò đáng kể của nguồn điện này.
Điều đó cho thấy quá trình chuyển dịch năng lượng tại châu Âu không chỉ diễn ra theo hướng thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng điện gió và điện mặt trời, mà còn dựa trên sự kết hợp giữa nhiều nguồn điện phát thải thấp.
Gió và mặt trời tăng nhanh
Một trong những thay đổi đáng chú ý nhất của hệ thống điện EU là tốc độ mở rộng của điện gió và điện mặt trời.
Theo Ember, trong 6 tháng đầu năm 2024, điện gió và điện mặt trời chiếm khoảng 30% sản lượng điện của EU, vượt mức 27% của nhiên liệu hóa thạch. Đây là dấu mốc cho thấy vai trò ngày càng lớn của các nguồn điện tái tạo trong hệ thống.
Đà tăng tiếp tục được thể hiện trong cả năm 2024. Sản lượng điện mặt trời của EU đạt khoảng 304 TWh, tương đương 11% tổng sản lượng điện, lần đầu vượt điện than, ở mức khoảng 269 TWh. Cùng với sự phục hồi của thủy điện, điện tái tạo chiếm gần một nửa sản lượng điện EU, trong khi tổng các nguồn điện sạch đạt khoảng 71%.
Sự phát triển này góp phần làm giảm vai trò của nhiên liệu hóa thạch trong cơ cấu phát điện. Tuy nhiên, mức tăng của điện gió và điện mặt trời chưa đồng nghĩa giá điện trên thị trường bán buôn sẽ luôn ở mức thấp.
Vì sao điện sạch tăng nhưng giá điện vẫn biến động?
Một phần nguyên nhân nằm ở cách vận hành thị trường điện.
Tại nhiều thị trường điện châu Âu, giá bán buôn được hình thành theo cơ chế giá cận biên. Trong từng khoảng thời gian, nguồn điện có chi phí biên cao nhất cần được huy động để đáp ứng nhu cầu có thể ảnh hưởng đến mức giá chung của thị trường.
Điều này có nghĩa, dù điện gió và điện mặt trời có chi phí vận hành thấp khi đã được đưa vào phát điện, giá thị trường vẫn có thể chịu tác động mạnh từ các nguồn điện khác, đặc biệt là khí đốt, trong những thời điểm sản lượng tái tạo giảm hoặc nhu cầu tăng cao.
Đặc điểm phụ thuộc thời tiết cũng tạo ra một thách thức khác. Điện mặt trời phụ thuộc vào bức xạ, còn điện gió phụ thuộc vào điều kiện gió. Khi sản lượng của các nguồn này giảm, hệ thống cần có các nguồn điện khác hoặc giải pháp lưu trữ để duy trì cân bằng cung - cầu.
Ngược lại, khi gió và mặt trời phát điện mạnh trong lúc nhu cầu thấp, nguồn cung có thể tăng nhanh. Nếu lưới điện không đủ khả năng truyền tải lượng điện này đến khu vực có nhu cầu, thị trường có thể xuất hiện tình trạng dư thừa cục bộ và giá điện giảm rất sâu, thậm chí xuống dưới 0 trong một số khoảng thời gian.
Hiện tượng giá điện âm vì thế không đồng nghĩa toàn bộ hệ thống điện đã trở nên rẻ hơn. Đây chủ yếu là tín hiệu cho thấy cung và cầu tại một thời điểm hoặc khu vực chưa cân bằng.
Bài toán tiếp theo là lưới điện và khả năng lưu trữ
Khi tỷ trọng điện gió và điện mặt trời tiếp tục tăng, yêu cầu đối với hạ tầng điện cũng thay đổi.
Một hệ thống có nhiều nguồn điện tái tạo cần mạng lưới truyền tải đủ mạnh để đưa điện từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ. Đồng thời, hệ thống cần các nguồn điện có khả năng điều chỉnh công suất, các giải pháp lưu trữ và cơ chế quản lý nhu cầu để xử lý những thời điểm sản lượng biến động.
Nếu công suất nguồn tăng nhanh hơn khả năng mở rộng của lưới điện, nguy cơ nghẽn lưới và phải hạn chế công suất phát có thể gia tăng. Ngược lại, khi hạ tầng được đầu tư đồng bộ, hệ thống có thể khai thác tốt hơn lượng điện tái tạo được sản xuất.
Đây cũng là lý do quá trình chuyển dịch năng lượng không thể chỉ được đo bằng số lượng dự án điện gió và điện mặt trời được xây dựng. Khả năng truyền tải, lưu trữ, điều độ và kết nối giữa các khu vực ngày càng trở thành những yếu tố quan trọng đối với hiệu quả của toàn hệ thống.
Từ tăng công suất đến tối ưu toàn hệ thống
Thực tế tại châu Âu cho thấy quá trình chuyển dịch năng lượng đang bước sang giai đoạn phức tạp hơn.
Giai đoạn đầu tập trung chủ yếu vào việc tăng nhanh công suất điện tái tạo để giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Khi tỷ trọng các nguồn này ngày càng lớn, trọng tâm chuyển dần sang câu hỏi làm thế nào để tích hợp hiệu quả nguồn điện biến động vào hệ thống.
Điều đó đòi hỏi sự kết hợp giữa phát triển nguồn điện, nâng cấp lưới truyền tải, tăng khả năng lưu trữ, phát triển các nguồn điện linh hoạt và quản lý nhu cầu sử dụng điện.
Về dài hạn, mục tiêu không chỉ là tạo ra nhiều điện sạch hơn mà còn phải bảo đảm nguồn điện có thể được cung cấp đúng thời điểm, đúng khu vực với chi phí hợp lý.
Sự phát triển nhanh của điện gió và điện mặt trời đang làm thay đổi cơ cấu điện của châu Âu. Tuy nhiên, để chuyển lợi thế về nguồn điện tái tạo thành lợi ích rõ ràng hơn cho nền kinh tế và người sử dụng, hạ tầng và cơ chế vận hành hệ thống cũng phải được phát triển tương ứng.
Châu Âu vì vậy đang đứng trước một bài toán mới: không chỉ giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn phải xây dựng một hệ thống điện đủ linh hoạt để hấp thụ ngày càng nhiều nguồn năng lượng tái tạo, đồng thời duy trì độ ổn định và kiểm soát chi phí.
Từ “nhiều điện sạch hơn” đến “điện ổn định và có chi phí hợp lý hơn” là một chặng đường khác. Và trong chặng đường đó, lưới điện, lưu trữ, khả năng điều độ và cách thiết kế thị trường sẽ có vai trò ngày càng quan trọng.