Tích hợp năng lượng sóng vào nuôi trồng thủy sản

Để giải quyết những thách thức này, dự án AquaGrid do Tổng công ty Phát triển Nghiên cứu và Thủy sản (FRDC) tài trợ, đã khám phá việc tích hợp năng lượng sóng vào các hệ thống lưới điện siêu nhỏ để cung cấp giải pháp bền vững và có thể mở rộng cho nhu cầu năng lượng của nuôi trồng thủy sản.

Tiềm năng năng lượng sóng

Năng lượng sóng cung cấp năng lượng tái tạo ổn định, có thể bổ sung cho các nguồn năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng khác. Bằng cách khai thác nguồn tài nguyên sóng dồi dào dọc theo bờ biển Australia, dự án AquaGrid cho thấy năng lượng sóng có thể được tích hợp vào các hệ thống lưới điện siêu nhỏ để giảm lượng khí thải, giảm chi phí vận hành và cải thiện độ tin cậy về năng lượng.

Mục tiêu và phương pháp

Dự án AquaGrid do Climate KIC Australia hợp tác với Tập đoàn Năng lượng Đại dương Úc (AOEG) thực hiện, nhằm mục đích thiết kế và tối ưu hóa lưới điện siêu nhỏ năng lượng hỗn hợp cho công ty nuôi bào ngư Southern Ocean Mariculture (SOM) nằm gần thị trấn ven biển Port Fairy ở Victoria.

Các mục tiêu chính bao gồm:

Phương pháp đồng thiết kế: Ghi lại quá trình tạo ra một hệ thống lưới điện siêu nhỏ năng lượng tái tạo tích hợp trên biển phù hợp cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản.

Xây dựng hướng dẫn ngành: Đưa ra hướng dẫn phi kỹ thuật để hỗ trợ các nhà khai thác nuôi trồng thủy sản phát triển các hệ thống tương tự, bao gồm các công cụ ra quyết định để đánh giá sự phù hợp của lưới điện siêu nhỏ cho các địa điểm cụ thể.

Yêu cầu triển khai: Phác thảo các bước và cân nhắc cần thiết để thiết kế và xây dựng một hệ thống như vậy.

Nhóm dự án đã sử dụng phần mềm HomerPro để mô phỏng các kịch bản năng lượng khác nhau, kết hợp các dữ liệu như năng lượng sóng, công suất mặt trời và nhu cầu năng lượng vận hành.

Năng lượng mặt trời + sóng

SOM đã đầu tư vào hệ thống năng lượng mặt trời lớn nhất mà họ có thể lắp đặt, mà không cần trở thành trang trại năng lượng mặt trời. Hệ thống 250 kilowatt của nó có thể tạo ra tới 200 kilowatt năng lượng mặt trời mỗi ngày. Trong cả năm, con số này chiếm trung bình khoảng 18% nhu cầu năng lượng của công ty. Với sự trợ giúp từ các khoản trợ cấp của chính phủ và giảm thuế, hệ thống trị giá 500.000 USD này đã tự hoàn vốn trong vòng ba năm.

Tuy nhiên, Hamish Ebery Tổng Giám đốc SOM cho biết nguồn cung năng lượng mặt trời rất khác nhau. “Không có điện vào ban đêm và vào mùa đông ngày ngắn hơn và nhiều mây, việc sản xuất điện bị hạn chế. Vào mùa đông, nó chỉ có thể cung cấp 8 đến 10% năng lượng chúng tôi cần. Nhưng khi bạn thêm năng lượng sóng vào đó, nó sẽ cung cấp tải cơ bản ổn định, tạo ra điện suốt ngày đêm”.

Tùy chọn mở rộng

Sau khi lập mô hình 18 phương án triển khai và công nghệ khác nhau cho năng lượng đại dương, SOM đã chọn hai phương án ưu tiên dựa trên nhu cầu cụ thể và vị trí địa lý của mình.

Tùy chọn đầu tiên kết hợp hai bộ chuyển đổi năng lượng sóng Azura 100 kilowatt với năng lượng mặt trời, nguồn điện lưới và động cơ diesel dự phòng. Dựa trên dữ liệu năng lượng sóng được phân tích, mỗi tổ máy Azura có thể tạo ra hơn 470.000 kilowatt giờ điện mỗi năm.

Điều này sẽ cung cấp cho SOM khoảng 70% năng lượng không phát thải và hệ thống năng lượng mặt trời của nó, đồng thời giảm 55% lượng phát thải khí nhà kính.

Tùy chọn được đề xuất thứ hai được gọi là Giai đoạn 2, bao gồm việc mở rộng thiết lập ban đầu thành bốn bộ chuyển đổi năng lượng sóng 100 kilowatt. Hệ thống kết hợp sẽ cung cấp 100% năng lượng tái tạo và giảm tới 96% lượng khí thải của công ty.

Dựa trên kết quả nghiên cứu khả thi, Hamish cho biết công ty đã ký một biên bản ghi nhớ với Azura, công ty sẽ đóng vai trò là nhà cung cấp công nghệ để thực hiện kế hoạch đầu tiên, bao gồm hai cơ sở lắp đặt năng lượng sóng 100 kilowatt và có thể được mở rộng trong tương lai.

Những phát hiện chính:

Giảm phát thải: Tích hợp năng lượng sóng giúp giảm đáng kể lượng phát thải. Sự phụ thuộc của SOM vào nguồn điện lưới được giảm thiểu và dự kiến sẽ đạt mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.

Tiết kiệm chi phí vận hành: Bằng cách giảm sự phụ thuộc vào dầu diesel và tránh sử dụng nhiều pin dự trữ, dự án cung cấp giải pháp năng lượng tiết kiệm chi phí hơn.

Độ tin cậy và khả năng mở rộng: Năng lượng sóng hỗ trợ quá trình sản xuất năng lượng, cân bằng tính không liên tục của việc sản xuất năng lượng mặt trời. Thiết kế lưới điện siêu nhỏ cho phép mở rộng trong tương lai thông qua việc bổ sung các thiết bị năng lượng sóng.

Lợi ích về môi trường và đất đai: Lưới điện siêu nhỏ hỗn hợp bảo vệ cảnh quan thiên nhiên bằng cách loại bỏ nhu cầu lắp đặt thêm năng lượng mặt trời trên đất liền.

Ứng dụng thực tế

Dự án nêu bật tiềm năng của năng lượng sóng trong việc chuyển đổi cách sử dụng năng lượng trong nuôi trồng thủy sản và các lĩnh vực khác. Cách tiếp cận này có thể đóng vai trò là mô hình cho các hoạt động ven biển khác, để tích hợp các giải pháp năng lượng tái tạo dựa trên nhu cầu cụ thể của họ.

Hamish hy vọng quá trình khử cacbon sẽ tăng thêm giá trị cho sản phẩm của công ty Ocean Road Abalone, đồng thời tạo ra các cơ hội tiếp thị mới trong một ngành mà chuỗi cung ứng và sản xuất phát thải thấp là ưu tiên hàng đầu.

Từ góc độ vốn, năng lượng đại dương không hề rẻ. Hiện tại, mỗi nhà máy điện sóng có chi phí khoảng 2 triệu đô la Úc (1,24 triệu đô la Mỹ), cộng thêm chi phí cho việc lắp đặt và vận hành thiết bị. Mặc dù chi phí cao, mô hình cho thấy khoản đầu tư ban đầu có thể thu hồi lại trong khoảng bảy năm.