Các nhà nghiên cứu Australia phát hiện rằng, các hộ gia đình lắp tấm pin mặt trời có thể tăng lợi nhuận bằng cách bán điện dư thừa trực tiếp cho hàng xóm, được gọi là chia sẻ năng lượng ngang hàng (peer-to-peer – P2P), giúp ổn định lưới điện và thương lượng mức giá tốt hơn so với mức giá các nhà bán lẻ hiện đưa ra.

Australia là một trong những quốc gia có tỉ lệ tấm pin mặt trời trên đầu người cao nhất, gần 40% số hộ gia đình (4,1 triệu ngôi nhà) được trang bị tấm pin. Tuy nhiên, việc phát triển điện mặt trời cũng có hai mặt. Do lượng điện năng khổng lồ được sản xuất, lưới điện của Australia hiện quá tải do dư thừa năng lượng, làm giá điện mặt trời giảm xuống đối với hầu hết hộ gia đình, khiến một số người đặt câu hỏi về giá trị kinh tế của điện mặt trời.

Một nghiên cứu hợp tác giữa Đại học South Australia (UniSA) và Đại học Deakin, so sánh bốn mô hình năng lượng khác nhau, có thể giúp các hộ gia đình và các nhà hoạch định chính sách năng lượng thiết kế các hệ thống năng lượng mặt trời hiệu quả hơn, dựa vào cộng đồng.

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Renewable Energy, khám phá những lợi ích về mặt kỹ thuật và kinh tế của việc tích hợp pin và chia sẻ năng lượng P2P vào hệ thống điện mặt trời dân dụng kết nối với lưới điện.

Sử dụng dữ liệu thực tế từ một ngôi nhà sử dụng điện mặt trời 10kW ở Geelong, nghiên cứu mô phỏng quá trình sản xuất, tiêu thụ và chia sẻ năng lượng trên bốn mô hình trong hơn 12 tháng, bao gồm cả tương tác với ba hộ tiêu dùng lân cận.

Các mô hình bao gồm:

● Nối lưới (peer-to-grid – P2G): điện năng dư thừa phát lên lưới điện.

● P2G với pin: lưu trữ năng lượng dư thừa trước khi phát lên lưới điện.

● Ngang hàng (peer-to-peer – P2P): chia sẻ năng lượng dư thừa với hàng xóm với mức giá thỏa thuận.

● P2P với pin: lưu trữ năng lượng để tự sử dụng, sau đó chia sẻ phần dư thừa còn lại với hàng xóm.

Tác giả chính của nghiên cứu tại UniSA, Tiến sĩ Kevin Wang, cho biết những phát hiện này cho thấy việc chia sẻ năng lượng P2P mang lại lợi ích đáng kể so với các hình thức phát lên lưới điện truyền thống, đặc biệt là khi giá điện đầu vào thấp.

Chia sẻ năng lượng P2P cục bộ cũng cải thiện sự ổn định của lưới điện, cân bằng cung và cầu, vì ít năng lượng dư thừa được phát lên lưới điện, vốn được xây dựng chủ yếu để phân phối điện hơn là tiếp nhận điện.

Kết quả cho thấy:

● Pin giúp tăng mức tiêu thụ điện tự dùng nhưng không tăng lợi nhuận: Việc lắp đặt thêm pin 5kW nâng mức tiêu thụ điện tự dùng lên 22% và giảm lượng điện lấy từ lưới điện nhưng không giúp ích gì cho hàng xóm. Do chi phí mua pin ban đầu cao, chủ hộ không tạo ra lợi nhuận nào.

● Chia sẻ năng lượng P2P làm giảm sự phụ thuộc vào lưới điện: Những người hàng xóm tham gia chia sẻ năng lượng ngang hàng đã thấy mức tiêu thụ điện lưới của họ giảm hơn 30%.

● Không có pin hoặc chia sẻ năng lượng P2P: Chủ hộ gia đình xuất gần 12.800 kWh lên lưới điện hằng năm, với tỉ lệ tự tiêu thụ chỉ 14,6%.

● Chia sẻ năng lượng P2P kết hợp pin: Chia sẻ năng lượng P2P với pin 5 kWh nâng mức tự tiêu thụ lên gần 38% nhưng lại làm giảm lượng điện dư thừa dành cho hàng xóm vì việc sạc pin được ưu tiên.

● Kích thước pin tối ưu là yếu tố quan trọng: Thời gian hoàn vốn ngắn nhất – 12 năm – đạt được với pin 7,5 kWh theo mô hình P2P.

● Độ nhạy với thị trường: Phân tích độ nhạy của nghiên cứu cho thấy, các yếu tố như chi phí thiết bị, tỉ lệ chiết khấu, giá chia sẻ năng lượng, ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tài chính của hệ thống pin quang điện.

Mô hình của nhóm nghiên cứu cho thấy, trong điều kiện hiện tại, việc chia sẻ năng lượng P2P kết hợp với pin 10 kWh có thể mang lại lợi nhuận cao nhất – 4.929 đô la – cho chủ sở hữu điện mặt trời trong hơn 20 năm. Ngược lại, các kịch bản chia sẻ năng lượng ngang hàng với lưới điện đều dẫn đến lợi nhuận âm trong cùng kỳ do giá điện đầu vào thấp và chi phí pin cao.

Kích thước pin tỏ ra rất quan trọng. Các hệ thống có pin quá khổ chứng kiến lợi nhuận giảm do chi phí vốn và bảo trì cao hơn, đồng thời năng lượng dư thừa cũng giảm.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, việc tự tiêu thụ điện mặt trời có thể đạt nhiều lợi ích hơn nữa, bằng cách tích hợp các công nghệ khác, chẳng hạn như máy bơm nhiệt hoặc lưu trữ nhiệt, để hấp thụ năng lượng quang điện dư thừa.

Với việc Australia là quốc gia có tỉ lệ sử dụng điện mặt trời cao nhất thế giới, các tác giả cho biết các mô hình như chia sẻ năng lượng P2P có thể giúp giảm bớt áp lực lên lưới điện, đồng thời cải thiện tính kinh tế của điện mặt trời tại nhà.

Nhóm nghiên cứu hy vọng công trình của họ sẽ cung cấp thông tin cho các quyết định về chính sách và đầu tư khi ngành năng lượng chuyển đổi sang các hệ thống phi tập trung, ít carbon.