Năng lượng địa nhiệt

báo cáo 1.718 Gt CO₂, tương đương 468,54 Gt cacbon.

[12] Pliny Già đã thấy một đám mây lớn, đầy điềm gở bốc lên từ đỉnh núi Vesuvius. Khi nhận ra có gì đó không ổn, ông không chọn chạy thoát thân mà điều một hạm đội tàu chiến đi giúp những người dọc bờ biển, rồi cùng họ lên đường. Khi nhận được thư cầu cứu từ người bạn Rectina, chuyến đi nhanh chóng rõ là một nhiệm vụ cứu hộ. Pliny đến chỗ Rectina tại nhà ông, cách Pompeii 5 km, và được người lái tàu khuyên rút lui - nhưng Pliny từ chối, tiếp tục đi giúp người bạn khác là Pomponianus ở Stabiae. Chính tại đây, cả hai cố thư giãn, ăn tối, tắm rửa và qua đêm chờ nguy hiểm qua đi. Nhưng trong đêm, tro và đá bọt bắt đầu rơi xuống, rung chấn làm nền móng rung chuyển, còn dòng dung nham nuốt chửng những ngôi nhà xa hơn rồi nhanh chóng tiến đến ngôi nhà. Tình hình xấu đi, nguy hiểm tăng lên cả trong lẫn ngoài. Đến sáng, họ quyết định sơ tán và ra bãi biển - nhưng đáng buồn là bị cái nóng tăng dần, lửa và khói ngạt quật ngã khi chạy trốn.

[13] làm rõ rằng không có một sự kiện đơn lẻ nào gây ra thảm họa, mà là nhiều tai họa chồng chất, và người dân Pompeii có thời gian thử chạy thoát khi tro nóng và đá bọt trút xuống trước khi dòng trào mạt vụn núi lửa cướp đi mạng sống của phần lớn người dân. Điều này củng cố kết luận rằng Pliny Già có thời gian tắm rửa và thư giãn trước khi bắt đầu sơ tán.

Biểu đồ này là bản thể hiện đơn giản hóa về biến động nhu cầu năng lượng hằng ngày và vấn đề nguồn tái tạo không ổn định dựa trên [43-56], được minh họa qua 4 thông số chính:

• Nhu cầu năng lượng thường thay đổi trong ngày theo sinh hoạt thường nhật của mọi người. Mức tiêu thụ điện thường đạt đỉnh vào sáng và tối khi mọi người thức dậy hoặc về nhà sau giờ làm - bật đèn, tivi, thiết bị nấu nướng v.v. - rồi thường ổn định hoặc giảm vào giữa ngày khi mọi người đang làm việc, di chuyển hoặc ở ngoài trời. Dễ đoán là nhu cầu thấp nhất vào ban đêm khi mọi người ngủ.
  (Các kiểu nhu cầu cụ thể khác nhau trong các tài liệu; một số nguồn đã được tham khảo và đơn giản hóa cho biểu đồ này.)
• Điện mặt trời - Nguồn điện từ năng lượng mặt trời đạt đỉnh vào giữa ngày, khi ánh nắng mạnh nhất, rồi giảm dần về chiều tối khi mặt trời lặn. Mô hình quen thuộc này không khớp với mức tiêu thụ điện của mọi người, gây thiếu hụt nguồn cung vào lúc nhu cầu cao nhất: Ngay cả khi mặt trời mọc và nguồn cung tăng lên, nó vẫn không đủ để đáp ứng đỉnh nhu cầu buổi sáng. Mặt khác, lại có dư điện vào giữa ngày khi mặt trời ở vị trí cao nhất, nhưng nhu cầu tương đối thấp.
• Điện gió - Nguồn điện từ gió vốn khá biến động và thất thường. Trong ngắn hạn (theo giờ), gió không có quy luật ổn định, dễ đoán như ánh nắng (dù một số nguồn cho rằng gió thường đạt đỉnh vào buổi chiều). Nhưng cũng như điện mặt trời, điện gió có thể tạo ra dư thừa vào một số thời điểm trong ngày và không đáp ứng được nhu cầu vào những lúc khác. Có thể có cả ngày lặng gió, khi điện gió không đủ cho nhu cầu, hoặc những ngày gió thổi không ngừng tạo ra nguồn điện dư liên tục. Cuối cùng, nếu đứng một mình, điện gió là nguồn năng lượng không đáng tin cậy. Ngay cả khi kết hợp gió và mặt trời, chúng vẫn thường không cung cấp đủ điện trong các giai đoạn nhu cầu đỉnh, đặc biệt là vào những ngày nhiều mây, không gió.
• Nguồn điện bổ sung - Các nguồn năng lượng khác có thể được dùng để bù cho những lúc điện gió và mặt trời thiếu hụt thất thường, giúp nguồn cung đáp ứng nhu cầu. Năng lượng từ các nguồn như thủy điện, nhiên liệu sinh học và địa nhiệt tăng cường có thể điều chỉnh trong ngày, cung cấp thêm điện khi cần hoặc giảm phát điện quá mức và phần dư bị lãng phí vào các giai đoạn ngoài giờ cao điểm. Điều này giúp nhu cầu luôn được đáp ứng ổn định vào mọi thời điểm trong ngày bằng cách dùng một tổ hợp nguồn năng lượng. Dùng nguồn tái tạo (thay vì nhiên liệu hóa thạch) làm nguồn cung bổ sung có thể điều chỉnh sẽ giúp đáp ứng nhu cầu mà không tạo thêm khí thải carbon không cần thiết.

Điện chạy theo tải so với điện nền:

Điện địa nhiệt tăng cường là ví dụ điển hình về một nguồn năng lượng có thể linh hoạt và chủ động điều chỉnh để theo sát các thay đổi nhu cầu theo thời gian thực do sự không ổn định và kiểu tiêu thụ của con người tạo ra, và được gọi là nguồn cung ‘chạy theo tải’. Các nguồn năng lượng khác, như nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch hoặc điện hạt nhân, theo truyền thống được gọi là nguồn điện ‘nền’ ^A. Điều này nghĩa là chúng có thể cung cấp điện liên tục, đáng tin cậy để đáp ứng các nhu cầu năng lượng cơ bản nhất của chúng ta; tuy nhiên, không như địa nhiệt tăng cường, chúng không dễ điều chỉnh, và công suất không thể tăng hoặc giảm nhanh để theo kịp nhu cầu. Các nhà máy điện bổ sung, gọi là điện ‘đỉnh tải’, được tích hợp vào lưới điện để cung cấp thêm điện trong các giai đoạn nhu cầu đỉnh. Nhưng ngay cả các nhà máy điện đỉnh tải cũng cần thời gian để bật và tắt, gây ra sự kém hiệu quả, sản xuất dư thừa và lãng phí.

Biểu đồ của chúng tôi là một biến thể đơn giản hóa của Đường cong Con vịt ^B, một đồ thị được công nhận rộng rãi minh họa chênh lệch giữa nhu cầu và nguồn cung từ mặt trời(/gió) cùng tải trọng phát sinh lên hệ thống lưới điện - tức là nó cho thấy nhu cầu ròng còn lại sau khi đã tính phần được điện mặt trời(/gió) đáp ứng, nhờ đó gộp các thông số ấy vào một đường cong. Nó cho thấy rằng dù gió và mặt trời có thể góp phần đáp ứng nhu cầu năng lượng, chúng (hiện tại) chưa thể thay thế hoàn toàn điện nền. Vì không đáp ứng 100% nhu cầu mọi lúc, chúng có thể gây thêm áp lực lên lưới điện khi buộc các nhà máy điện nền truyền thống, tăng giảm công suất chậm, phải điều chỉnh nhanh và thường xuyên hơn để bù lại (hoặc ít nhất, không thể làm vậy mà không tạo ra dư thừa, kém hiệu quả đáng kể và lãng phí điện). Ví dụ, khi sản lượng điện mặt trời giảm vào buổi tối đúng lúc nhu cầu điện đạt đỉnh, các công ty điện lực vận hành nhà máy điện nền phải nhanh chóng tăng sản lượng để thay thế điện mặt trời. Điều này không chỉ gây áp lực vận hành, mà các nhà máy này chỉ có hiệu quả kinh tế khi chạy liên tục - bật tắt chúng trong ngày khiến chúng không còn khả thi về mặt kinh tế.

Các giải pháp cho vấn đề này nhằm ‘làm phẳng bụng con vịt’ (và nhờ đó giảm mức độ phải tăng hoặc giảm công suất của các nhà máy điện nền), bao gồm:

• Cải thiện vận hành điện nền để điều chỉnh công suất linh hoạt hơn
• Điều chỉnh thói quen tiêu thụ năng lượng để ổn định hơn trong ngày
• Chuyển điện dư sang các ứng dụng khác
• Tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện
• Chuyển sang các nguồn ‘chạy theo tải’ khác, linh hoạt hơn như địa nhiệt tăng cường hoặc thủy điện

Xem thêm: Mười năm phân tích biểu đồ Con vịt: Khám phá của NREL năm 2008 đang giúp đưa thêm điện mặt trời lên lưới điện ngày nay | NLR (NREL) (đã lưu trữ)