Lưới điện thông minh: Chìa khóa của sự an toàn

Chattanooga là một trong những nơi có lưới điện tiên tiến nhất ở Mỹ

Thành phố Chattanooga (tiểu bang Tennessee) là một trong những nơi có lưới điện tiên tiến nhất ở Mỹ, có thể tự khắc phục sự cố và phục hồi cung cấp điện trong vòng vài giây.

EPB of Chattanooga - công ty cung cấp điện cho thành phố đã chi 280 triệu USD để tân trang hệ thống điện với công nghệ thông minh. Trong 10 năm đầu tiên, dự án tạo ra giá trị kinh tế 2,7 tỉ USD. Lưới điện thông minh đã cung cấp nguồn điện hiệu quả, an toàn và sạch hơn trong tương lai với hóa đơn thấp và ít mất điện.

Hiện nay, đa phần năng lượng bắt đầu từ một nhà máy nhiệt điện khổng lồ. Tại đây, đường dây truyền tải dẫn điện tới trạm biến áp để giảm điện thế và đưa vào các đường dây phân phối tới nhà dân và cơ sở kinh doanh. Theo Bộ Năng lượng Mỹ, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, những sự kiện thời tiết cực đoan ngày càng gia tăng, đang phá hủy cơ sở hạ tầng điện, gây mất điện khiến các cơ sở kinh doanh ở Mỹ thiệt hại ước tính 150 tỉ USD/năm.

Trong khi đó, những giải pháp đối phó cũng tạo áp lực riêng cho lưới điện. Trang trại điện gió và pin mặt trời nạp điện vào hệ thống gián đoạn nên rất khó để nguồn cung đáp ứng nhu cầu sử dụng điện biến động trong ngày. Năng lượng tái tạo cũng làm phức tạp hóa vấn đề. Từ 12.000 nhà máy điện, chỉ trong vài thập niên, Mỹ có thể cần hòa lưới đến cả triệu nguồn điện rải rác như đập thủy điện và pin mặt trời trên mái nhà.

Công nhân EPB lắp đặt cáp quang

Để giải quyết vấn đề, lưới điện cần nâng cấp với công nghệ thông minh, theo Kevin Schneider, kỹ sư trưởng nghiên cứu hệ thống điện ở Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương. Một nhiệm vụ quan trọng của mọi lưới điện là cân đối cung cầu. Quá nhiều điện có thể phá hủy hệ thống trong khi không đủ điện sẽ khiến nhiều người dân không có để dùng. Lưới điện thông minh tự động cân bằng thông qua sử dụng hệ thống đồng hồ đo, cảm biến, bộ điều khiển và máy tính.

Ban đầu, EPB of Chattanooga cần một phương tiện giao tiếp với mọi thiết bị thông minh để có thể tiến hành những cập nhật quan trọng với hệ thống của họ, theo Giám đốc điều hành David Wade. Đó là sử dụng sợi cáp quang. Hội đồng giám đốc EPB thông qua kế hoạch vào năm 2008. Với kinh phí 169 triệu USD, công nhân bắt đầu đào rãnh và lắp dây cáp quang ở khắp quận Hamilton. Theo kế hoạch, dự án sẽ kéo dài 10 năm, nhưng khoản tài trợ 111,5 triệu USD từ Bộ Năng lượng Mỹ giúp đẩy nhanh tốc độ, giảm 1/2 thời gian hoàn thành. EPB xây dựng xong lưới điện thông minh vào năm 2012.

Chỉ trong 4 năm, EPB đã lắp đặt mạng lưới sợi cáp quang và kết nối với hơn 180 đồng hồ đo thông minh trong các hộ gia đình và cơ sở kinh doanh. Công ty cũng lắp khoảng 1.200 thiết bị chuyển mạch thông minh, có thể mở hoặc đóng dòng điện theo phần mềm hoặc lệnh từ xa của người vận hành. Những thiết bị này có thể nhanh chóng thay đổi đường truyền, bỏ qua đường dây điện bị hỏng để tránh mất điện. Điều đó có nghĩa hệ thống có thể tự khắc phục sự cố và khôi phục cung cấp điện trong vòng vài giây.

Kết quả là EPB ghi nhận số phút mất điện hằng năm giảm 55%, tương đương với 19 triệu phút. Trước đó, nhân viên vận hành phải lái xe tới mỗi thiết bị chuyển mạch để đóng mở thủ công. Trong thập niên tới, EPB sẽ chi thêm 115,5 triệu USD để mở rộng lưới điện thông minh.