Trạm điện khổng lồ trên biển giúp khai thác nhiều năng lượng gió hơn

Giống như nhiều quốc gia trên thế giới, Đức đang thực hiện cuộc chuyển đổi năng lượng với mục tiêu đạt tỷ lệ năng lượng tái tạo trong cơ cấu điện 80% vào năm 2050. Để tạo bàn đạp cho hành trình này, một công trình khổng lồ có độ cao hơn 96.560m (60 dặm) đã được xây dựng ở biển Bắc, cách bờ biển Đức khoảng 80 km.

Công trình này có tên gọi là DolWin3, là một trạm đổi điện 900 megawatt với kích thước tương đương với Khải Hoàn Môn của nước Pháp và có khả năng cung cấp điện gió cho 1 triệu hộ gia đình ở Đức. Công trình trị giá 1,4 tỷ đô này được xây dựng bởi đơn vị Giải pháp lưới điện của GE Renewable Energy, khai thác điện từ các tuabin gió ngoài khơi và truyền nó qua dây cáp dẫn đến một trạm điện khác trên đất liền nước Đức.

DolWin3 là một trạm chuyển đổi 900 megawatt với kích thước bằng Khải Hoàn Môn của nước Pháp và có khả năng cung cấp điện gió cho 1 triệu hộ gia đình ở Đức một cách hiệu quả. Ảnh: GE Renewable Energy.

Dolwin3 sử dụng công nghệ và phần mềm chuyển đổi năng lượng tiên tiến để chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thu được từ các tuabin gió thành dòng điện cao áp 1 chiều (HVDC). Sau đó dòng điện chạy qua cáp HVDC 5 inch (125mm) dài 160 km đến một trạm điện khác trên đất liền nước Đức. Tại đây dòng điện được chuyển đổi trở lại thành dòng điện xoay chiều (AC), hòa vào lưới điện đồng thời cung cấp điện cho các hộ gia đình và cơ sở kinh doanh.

Sự chuyển đổi hiệu quả từ dòng điện xoay chiều (AC) sang dòng điện một chiều (DC) là tin tốt cho sự phát triển của năng lượng tái tạo. Thiết bị HVDC là chìa khóa đặc biệt giúp đưa năng lượng gió từ ngoài khơi vào bờ nhờ khả năng truyền tải điện hiệu quả hơn nhiều khi truyền đường dài so với đường dây dẫn điện xoay chiều. Nhờ đó, nó trở thành hình thức truyền tải năng phổ biến nhất. Trên thực tế, với hiệu quả và những lợi ích khác như tính năng ổn định lưới điện, các đường dây HVDC đang được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới, ở ngoài khơi cũng như trên đất liền. Rajendra Iyer – Lãnh đạo mảng kinh doanh giải pháp tích hợp lưới điện thuộc đơn vị Giải pháp Lưới điện, chia sẻ: “Giới hạn truyền tải điện ngoài khơi của đường dây cáp AC là khoảng 40 hoặc 50 km”.

Cấu trúc bên trong của trạm chuyển đổi DolWin3. DolWin3 là dự án đầu tiên của GE sử dụng công nghệ chuyển đổi HVDC mới nhất hay còn gọi là bộ chuyển đổi nguồn điện áp (VSC). Nguồn ảnh: GE Renewable Energy

Tuy nhiên, khoảng cách chỉ là một trong số những thách thức mà nhà vận hành trạm điện DolWin3 cũng là nhà điều hành hệ thống truyền tải TenneT của Hà Lan-Đức, đang phải đối mặt. Biển Bắc nổi tiếng với bão tố thường xuyên gây cản trở cho việc các đội kỹ thuật bay đến lắp đặt trạm. Điều này giải thích lý do tại sao TenneT đề nghị GE phát triển hệ thống điều khiển từ xa, cho phép DolWin3 tự động vận hành và chuyển đổi điện ngoài khơi.

Mùa hè năm ngoái, các công ty đã cho chạy bộ chuyển đổi suốt sáu tuần trong tháng 8 đến tháng 9 mà hoàn toàn không cần người điều khiển. Iyer giải thích rằng: “Điều đó có nghĩa là chúng tôi có thể xử lý mọi sự cố nhờ sự giám sát từ xa từ trung tâm điều phối trên bờ của TenneT”.

Trạm DolWin3 là dự án đầu tiên của GE sử dụng công nghệ chuyển đổi HVDC mới nhất, được gọi là bộ chuyển đổi nguồn điện áp (VSC – Voltage Source Converter). VSC được thiết kế bởi các kỹ sư tại Khu Nghiên cứu HVDC của đơn vị Giải pháp lưới điện ở Stafford (Anh). “Công nghệ VSC sử dụng hệ thống điều khiển và van chuyển đổi hiện đại với một loạt các tính năng điều khiển và bảo vệ để hỗ trợ lưới điện của Đức,” Iyer nói rõ.

GE cũng thiết kế hệ thống tương tự ở một nơi xa hơn – trang trại điện gió Sofia ngoài khơi nước Anh.

Dòng điện chạy qua cáp HVDC 5 inch dài 160 km tới một trạm hỗ trợ trên đất liền nước Đức. Ở đó, nó được chuyển đổi trở lại thành dòng điện xoay chiều (AC), hòa vào lưới điện và cung cấp điện đến các hộ gia đình, cơ sở kinh doanh. Ảnh: GE Renewable Energy