Trong phần trước, chúng ta đã nói về giải pháp cứu các trang trại điện gió, điện mặt trời thừa công suất là bộ biến tần tạo lưới.

Bộ biến tần tạo lưới không hoàn toàn là khái niệm mới mà chúng đã được sử dụng trên khắp thế giới trong nhiều thập niên cho những mục đích nhất định. Ở Mỹ, chúng được dùng chủ yếu ở các lưới điện siêu nhỏ, hệ thống điện nhỏ cung cấp cho các khu vực biệt lập như đảo xa, trên núi cao hay trong rừng sâu.

Thậm chí, chúng cũng được dùng ở những nơi sẵn lưới điện quốc gia vì lý do an ninh. Ví dụ, vào những năm 2010, các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong ngành đã xây dựng một lưới điện siêu nhỏ kết hợp các bộ biến tần tạo thành lưới điện tại nhà tù Santa Rita ở Dublin, California. Lưới điện siêu nhỏ sử dụng các tấm pin mặt trời trên mái nhà, 5 tua bin gió... và bộ lưu trữ pin để tạo ra một hệ thống điện khép kín hoạt động đáp ứng cho nhu cầu sử dụng hằng ngày nhưng cũng có thể tự động kết nối với lưới điện chính trong trường hợp mất điện (điều quan trọng đối với duy trì an ninh tại nhà tù). Các lưới điện siêu nhỏ khác sử dụng bộ biến tần tạo lưới còn hiện diện ở căn cứ quân sự trên đảo Kauai của Hawaii và đảo St. Eustatius ở Caribbean.

Thách thức hiện nay là mở rộng quy mô từ các hệ thống nhỏ, tự duy trì sang các mạng lưới điện lớn hơn kết hợp nhiều nguồn năng lượng tái tạo hơn. Một số quốc gia đã bắt đầu nỗ lực này bằng cách bổ sung các bộ biến tần tạo lưới vào hệ thống của họ.

Úc là nước dẫn đầu thế giới trong công nghệ này, với ba cơ sở năng lượng tái tạo lớn kết hợp các bộ biến tần tạo lưới mới đi vào hoạt động gần đây và ba cơ sở tương tự nữa đang được xây dựng, với tổng công suất lên đến 480 MW. Một vài cơ sở đó nằm ở ở miền nam nước Úc, nơi các trang trại điện gió đã bùng nổ trong những năm gần đây.

Vào tháng 12 năm ngoái, Cơ quan Năng lượng tái tạo Úc thông báo họ đang đầu tư 176 triệu AUD (khoảng 118 triệu USD) vào 8 dự án nữa để sản xuất năng lượng tái tạo bằng công nghệ tạo lưới. Matevosyan cho biết, tám dự án này được thiết kế để tạo ra tổng công suất 2 gigawatt điện - gấp 10 lần công suất từ công nghệ tạo lưới của quốc gia này hiện giờ và là một bước “đột phá” đúng hướng.

Vương quốc Anh cũng đang đầu tư vào 5 dự án mới áp dụng công nghệ biến tần tạo lưới, trong đó có cơ sở với công suất 300 megawatt ở Scotland sẽ hoàn thành vào năm 2024. Ngược lại, nước Mỹ mới làm rất ít ở cấp quốc gia để khuyến khích áp dụng các bộ biến tần tạo lưới, ngay cả khi năng lực sản xuất năng lượng tái tạo ở Mỹ đã tăng gần gấp đôi trong thập niên qua và hiện chiếm hơn 20% sản lượng điện của cả nước.

Điều đó có thể đang thay đổi. Bộ Năng lượng Mỹ đang tài trợ cho dự án trị giá 25 triệu USD để nghiên cứu cách đưa thêm các bộ biến tần tạo lưới vào hệ thống điện của nước này (Dự án do Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia ở Golden, Colorado dẫn đầu vùng với sự tham gia của Đại học Texas ở Austin và Viện nghiên cứu năng lượng điện ở Palo Alto, California). Hiệp hội UNIFI, chuyên về “khả năng tương tác phổ quát cho các bộ biến tần tạo lưới”, đang ở giai đoạn nghiên cứu thứ hai trong vòng 5 năm. UNIFI đã tập trung vào các vấn đề cơ bản như xây dựng các hướng dẫn đề xuất về cách các công ty nên xây dựng bộ biến tần tạo lưới.

Cho đến nay, mỗi nhà sản xuất trên toàn thế giới lại chế tạo một loại bộ biến tần tạo lưới của riêng họ mà hầu như không có sự phối hợp giữa chúng. Vào tháng 12 năm ngoái, UNIFI đã công bố các tiêu chuẩn dự thảo như bước đầu tiên hướng tới quy tắc hòa lưới điện quốc gia trong đó chú trọng việc chuẩn hóa thông số kỹ thuật cho thiết bị.

UNIFI gần đây đã mang đến phòng thí nghiệm Colorado của NREL một số bộ biến tần tạo lưới mà họ mua từ các nhà sản xuất khác nhau. Ở đó, các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm chúng trong hệ thống điện 1 megawatt để xem chúng hoạt động như thế nào trong cùng một lưới điện. Một thử nghiệm tương tự của UNIFI đang thực hiện với nhiều bộ biến tần tạo lưới hơn do hai nhà sản xuất khác nhau sản xuất trong hệ thống 20 megawatt ở Kauai.

Mục tiêu của họ là để xem liệu các bộ biến tần từ nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể được tích hợp trơn tru vào lưới điện lớn hay không và cần lập trình ra sao để chúng hoạt động tốt với nhau. Những cuộc thử nghiệm như vậy chỉ là những bước đầu để giúp nước Mỹ bắt kịp các quốc gia khác đã có bộ biến tần tạo lưới hoạt động trong mạng lưới điện lớn hơn của họ.

UNIFI hy vọng sẽ nâng cao vai trò của các bộ biến tần tạo lưới và tạo ra sự thống nhất dẫn đường cho các công ty sản xuất bước vào sân chơi chung. Nhưng điều này phải tiến hành khẩn trương để tạo ra sự khác biệt. Ben Kroposki, giám đốc trung tâm kỹ thuật hệ thống điện tại NREL và giám đốc tổ chức của UNIFI cho biết: “Theo nghĩa đen, chúng ta đang nói về việc chuyển đổi toàn bộ ngành điện trong khoảng 15 năm”. Nên nhớ, phải mất 140, 150 năm, chúng ta mới có được những gì như ngày nay. Và đó chỉ là một sự thay đổi lớn lao trong lĩnh vực điện lực”.

Bộ biến tần trong hệ thống pin mặt trời gia đình thông thường có thể có giá vài nghìn USD, giá thành theo công suất cao hơn đối với các hệ thống quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, thiết bị tạo lưới chưa chắc đã đắt hơn so với thiết bị nối lưới. Hiện các nhà sản xuất phải tính phí cao hơn một chút để trang trải chi phí nghiên cứu và phát triển. Nhưng khi áp dụng sản xuất đại trà thì giá thành có lẽ không còn là vấn đề nữa.