2023 là thời cơ và cơ hội cho ngành Structural Engineering bởi vì năng lượng tái tạo là một trong những chủ đề được thảo luận rộng rãi nhất trong thời đại hiện nay. Nếu bạn đọc tin tức hoặc lướt qua LinkedIn, bạn sẽ thấy nhiều bài viết về năng lượng tái tạo và những dự án mới đang đảm bảo được tài trợ hoặc có giấy phép lập kế hoạch, với phác thảo dự án sẽ sản xuất ra X đơn vị GW khi hoạt động.
Trong suốt thế kỷ qua, thế giới đã phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng để làm ấm ngôi nhà của chúng ta và cung cấp năng lượng cho phương tiện di chuyển, điều này đã dẫn đến việc lượng CO2 tăng lên từng năm. Trong bài viết trên Engineering.com mang tựa đề “Đảm bảo Ánh sáng trong Tình trạng Khẩn cấp Về Khí hậu”, Stephen Ferguson từ Siemens Digital Industries đã cho biết rằng 27% trong tổng số 51 tỷ tấn khí thải nhà kính đến từ trực tiếp việc sản xuất điện.
Menu
Đầu tư vào các dự án Structural Engineering - năng lượng tái tạo
Chúng ta không còn lựa chọn nào khác. Chúng ta phải đầu tư vào các dự án phân tích cấu trúc cho năng lượng tái tạo, và bạn có thể tận dụng cơ hội này để tạo ra ảnh hưởng!
Biểu đồ dưới đây làm nổi bật sự mức độ của việc đầu tư mà các tập đoàn dầu khí lớn trên toàn cầu đang thực hiện vào lĩnh vực năng lượng tái tạo. Hơn 30 tỷ đô la đã được đầu tư vào công nghệ gió và năng lượng mặt trời bởi những tập đoàn này từ năm 2015 đến 2020. Các công ty này đang bắt đầu tận dụng những cơ hội mà năng lượng tái tạo mang lại.
Mục tiêu: Net Zero
Vào tháng 10 và tháng 11 năm 2021, Glasgow đã tổ chức hội nghị COP26, Hội nghị Thay đổi Khí hậu Liên Hiệp Quốc lần thứ 26. Một trong những mục tiêu chính của COP26 là “Đảm bảo mục tiêu tạo ra tình hình tương đồng không khí toàn cầu vào giữa thế kỷ và duy trì 1.5 độ trong phạm vi có thể đạt được,” và họ đã nêu bốn mục tiêu cụ thể về cách các quốc gia có thể góp phần đạt được mục tiêu này:
- Tăng tốc việc loại bỏ than đá
- Ngăn chặn tàn phá rừng
- Đẩy nhanh việc chuyển đổi sang phương tiện điện
- Khuyến khích đầu tư vào nguồn năng lượng tái tạo
Để hỗ trợ việc đạt được mục tiêu đầu tiên của họ, một mục tiêu chính khác là “Mobilize finance” (Kích hoạt nguồn tài chính), trong đó các nước phát triển được yêu cầu cam kết đóng góp 100 tỷ đô la mỗi năm từ năm 2020 đến 2025. Ngoài ra, COP26 muốn hàng ngàn tỷ đô la từ các nguồn tài chính trong khu vực tư nhân và công cộng sẵn sàng để tài trợ cho mục tiêu tạo ra tình trạng tương đồng không khí vào năm 2050.
Net Zero là một vấn đề toàn cầu và thế giới thống nhất về cách đạt được mục tiêu này – thông qua việc sử dụng năng lượng tái tạo.
Bằng cách nào thực hiện mục tiêu: Net Zero
Hãy tìm hiểu sâu hơn về năng lượng tái tạo. Có một loạt các nguồn năng lượng tái tạo, bao gồm:
- Năng lượng Mặt trời
- Năng lượng Gió
- Năng lượng Sinh học Hydrogen (Hyđrô)
- Nhiệt nền (Nhiệt đất)
- Năng lượng Thủy triều
- Năng lượng Thủy điện
Như một phần của loạt bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận chi tiết hơn về structural engineering trong lĩnh vực năng lượng Mặt trời, Năng lượng Gió, Hydrogen (Hyđrô) và Năng lượng Thủy điện.
Biểu đồ dưới đây thể hiện sự phụ thuộc mạnh mẽ vào năng lượng Thủy điện trong 60 năm qua. Năng lượng Thủy điện đã từ từ tăng từ khoảng 1.000 TWh lên khoảng 4.000 TWh. Trong 10 năm qua, với sự ra đời của năng lượng Mặt trời, năng lượng Gió và các nguồn năng lượng tái tạo khác, việc tạo ra năng lượng tái tạo đã đạt hơn 7.000 TWh vào năm 2020. Chỉ trong vòng 10 năm, năng lượng Mặt trời, năng lượng Gió và các nguồn năng lượng tái tạo khác đã đạt được những gì mất 60 năm để Năng lượng Thủy điện đạt được.
Trong bài viết trên ScienceDaily mang tựa đề “Điện động năng lượng tái tạo tăng tốc mở đường cho tương lai sau thời kỳ hóa thạch,” Gunnar Luderer, Giáo sư Phân tích Hệ thống Năng lượng Toàn cầu tại Đại học Kỹ thuật Berlin, đã chỉ ra rằng lên đến 80% nhu cầu năng lượng đang được đáp ứng bằng cách đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, với 20% còn lại được cung cấp bởi điện năng.
Năng lượng mặt trời
Trước hết, chúng ta hãy xem xét về năng lượng Mặt trời. Những thách thức chính là gì và chúng ta cần theo dõi điều gì trong tương lai gần?
Năng lượng Mặt trời được tạo ra bằng cách lấy năng lượng bức xạ từ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi nó thành nhiệt độ, điện năng hoặc nước nóng. Hệ thống điện mặt trời (PV) có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng bằng cách sử dụng các tế bào năng lượng mặt trời.
Biểu đồ dưới đây từ Irena cho thấy sự tăng vọt về khả năng lắp đặt cho năng lượng Mặt trời. Năm 2010, khả năng lắp đặt còn dưới 50.000 MW, và nay đã sản xuất hơn 700.000 MW vào năm 2020.
Năng lượng Mặt trời có nguồn cung không giới hạn. Tuy nhiên, có một điểm bất lợi đáng kể. Một trang trại/panel năng lượng mặt trời cần phải ở trong khu vực có đủ ánh sáng mặt trời. Tin tốt là đã có một sự giảm giá 85% trong 10 năm qua, với hệ thống PV trở thành lựa chọn hiệu quả về chi phí nhất. Biểu đồ trước đây cho thấy kết quả của những sự giảm giá chi phí đó.
Tuy nhiên, việc cài đặt tấm pin mặt trời trên mái nhà của người cá nhân vẫn gây ra một chi phí khá đáng kể. Tại Hoa Kỳ, họ đang giải quyết vấn đề này thông qua các dự án năng lượng mặt trời cộng đồng tại 22 tiểu bang và quận Washington, D.C. đã thiết lập các chính sách. Điều này cho phép cộng đồng hưởng lợi từ năng lượng mặt trời chia sẻ và cá nhân đóng góp cá nhân vào mục tiêu COP26.
Trong khi việc làm cho năng lượng mặt trời trở nên phổ biến hơn thông qua các dự án năng lượng mặt trời cộng đồng có thể tạo ra ảnh hưởng to lớn, khả năng cung cấp lưu trữ cho các trang trại năng lượng mặt trời lớn đang trở nên vô cùng quan trọng. Điều này cho phép lưu trữ năng lượng để đáp ứng các đỉnh cầu năng lượng. Trong khi yêu cầu năng lượng thấp, năng lượng mặt trời tạo ra không bị lãng phí. Phương pháp này cũng áp dụng cho năng lượng gió biển.
Sự xuất hiện của công nghệ tiềm năng cho tấm pin mặt trời nổi (FSPV) sẽ mở ra các tùy chọn khác khi xây dựng các trang trại năng lượng mặt trời lớn. Các trang trại năng lượng mặt trời nổi có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với năng lượng thủy giữa, và liên kết với hạ tầng trạm điện và truyền tải hiện có.
Năng lượng gió
Nguồn năng lượng tái tạo thứ hai sẽ được xem xét là gió. Các trang trại gió bắt lấy năng lượng dòng gió bằng cách sử dụng tuabin và chuyển đổi nó thành điện năng.
Một lần nữa, có nhược điểm khi sử dụng gió như một nguồn năng lượng tái tạo. Cả trang trại gió trên đất liền và ngoài khơi thường được xây dựng ở các vị trí xa xôi. Năng lượng được tạo ra bởi những tuabin lớn này cần được vận chuyển qua các khoảng cách dài, dẫn đến chi phí cao hơn.
Có một số lợi ích (và nhược điểm tương ứng) cho năng lượng gió trên đất liền và năng lượng gió ngoài khơi:
- Năng lượng gió trên đất liền – Khoảng cách ngắn hơn để vận chuyển năng lượng, dẫn đến chi phí thấp hơn.
- Năng lượng gió ngoài khơi – Tạo ra nhiều năng lượng hơn nhờ tốc độ gió cao hơn và hướng gió ổn định hơn.
Đúng vậy, nếu chúng ta đảo ngược chúng lại, nhược điểm cho cả năng lượng gió trên đất liền và năng lượng gió ngoài khơi sẽ như sau:
Để tìm hiểu sâu hơn về năng lượng gió ngoài khơi, bạn có thể đặt tuabin trên nền móng cố định hoặc nền móng nổi. Một lần nữa, cả hai lựa chọn đều có ưu và nhược điểm. Tuy nhiên, tiềm năng lớn hơn nằm ở năng lượng gió ngoài khơi nổi. Tại sao lại như vậy?
Trong bài thuyết trình “Tổng quan về Năng lượng Gió Ngoài khơi Nổi” của Supergen ORE Hub, Walt Musial, Trưởng Nhóm Năng lượng Gió Ngoài khơi tại Viện Năng lượng Tái tạo Quốc gia, đã chỉ ra rằng 80% tài nguyên năng lượng gió ngoài khơi nằm ở các vùng nước có độ sâu hơn 60 mét và tin rằng công nghệ gió ngoài khơi nổi sẽ được triển khai ở quy mô dịch vụ công cộng vào năm 2024.
Thị trường năng lượng gió ngoài khơi đã tăng từ 2,2 GW vào năm 2016 lên 6,1 GW vào năm 2020. Đây là mức tăng trưởng 28,5%, và Ban Điều hành Hội đồng Năng lượng Gió Toàn cầu (GWEC) tin rằng thị trường gió ngoài khơi toàn cầu sẽ tiếp tục tăng trưởng với tốc độ nhanh hơn.
Lời kết.
Tất cả các biểu đồ được hiển thị trong bài viết đều có xu hướng theo cùng một hướng. Tương lai rạng ngời cho năng lượng tái tạo. Hãy tận dụng cơ hội này để tham gia vào lĩnh vực Structural engineering cho các dự án năng lượng tái tạo. Bentley cung cấp phần mềm phân tích cấu trúc đã được chứng minh cho năng lượng tái tạo.
