Theo một phân tích từ dự án Rapid Energy Policy Evaluation and Analysis Toolkit (Bộ công cụ phân tích và đánh giá chính sách năng lượng nhanh - REPEAT) của Đại học Princeton, nhu cầu điện nội địa Mỹ dự kiến sẽ tăng lên đến 18% vào năm 2030 và 38% vào năm 2035. Điều này sẽ tạo ra một sự thay đổi lớn về nhu cầu sử dụng điện tại xứ sở cờ hoa trong những năm sắp tới.

"Khoảng 25 năm trước đây, chúng ta không bao giờ có thể ngờ rằng sẽ có ngày đất nước này lại có như cầu sử dụng điện lớn đến thế", ông Rob Gramlich, người sáng lập và chủ tịch của Grid Strategies, một nhóm chính sách truyền tải nói.

Theo dữ liệu của Princeton, dự kiến xe điện sẽ sử dụng đến 3.360% năng lượng điện vào năm 2035. Tuy nhiên, việc sử dụng xe điện chỉ là một giải pháp hiệu quả để giảm khí thải carbon nếu được kết hợp với việc xây dựng mạnh mẽ nguồn năng lượng tái tạo.

Điều đó có nghĩa là nước Mỹ cần có những thay đổi lớn đối với hệ thống lưới điện quốc gia như bổ sung thêm nhiều đường truyền cao điện áp, xây dựng các đường truyền phân phối...

Nhưng điều này lại vô cùng tốn kém.

Nhu cầu hạ tầng lưới điện tăng cao

Việc sạc xe điện tiêu tốn một lượng điện lớn. Ví dụ, một chiếc Tesla Model 3 mới mua và lái trung bình khoảng 22.530 km mỗi năm sẽ sử dụng lượng điện tương đương với việc sử dụng máy sưởi nước điện của họ trong suốt một năm, và khoảng 10 lần lượng điện mà cần để cung cấp điện cho một tủ lạnh mới. Các loại xe điện lớn hơn như Ford F-150 Lightning thường tiêu thụ nhiều điện hơn một máy lạnh trung tâm trong một ngôi nhà lớn.

Lydia Krefta, giám đốc vận tải năng lượng sạch tại PG&E, cho biết công ty hiện có khoảng 470.000 xe điện kết nối vào lưới điện trong vùng phục vụ bao gồm Bắc California và Trung California và đặt mục tiêu đạt 3 triệu xe vào năm 2030.

Công nhân của Source Power Services đang sửa chữa một máy biến áp điện tại Healdsburg, bang California

Công ty của PG&E bao gồm khoảng 1/7 số xe điện tại Mỹ. Cách công ty này xử lý quá trình chuyển đổi sang xe điện có thể trở thành một mô hình cho cả nước. Điều này không phải là nhiệm vụ dễ dàng. PG&E còn có một chu kỳ tài trợ bốn năm cho việc nâng cấp hạ tầng lưới điện, và yêu cầu tài trợ cuối cùng của nó là vào năm 2021.

Tuy nhiên, Lydia Krefta cho biết nguồn tài trợ này chắc chắn không đủ để đáp ứng nhu cầu điện của Mỹ trong tương lai. Tình hình này khiến PG&E phải nộp đơn xin nhiều khoản tài trợ từ các tổ chức nhà nước và liên bang có thể giúp đạt được mục tiêu điện hóa.

"Tôi nghĩ hiện nay mọi người có cái nhìn quá đơn giản về ý nghĩa của việc điện hóa giao thông. Nếu thực hiện đúng, nó sẽ tuyệt vời nhưng nếu không quản lý tốt, thì đó là một rủi ro đối với các cơ quan quản lý, các chính trị gia và rủi ro đối với chính các công ty điện", Aram Shumavon, CEO của Kevala cho biết.

Aram Shumavon cho biết nếu hạ tầng lưới điện không đáp ứng được sự bùng nổ xe điện, người lái xe có thể gặp khó khăn trong việc sạc pin như xếp hàng đợi dài hoặc chỉ có thể sạc vào một số thời điểm và địa điểm cụ thể. Một lưới điện bị quá tải cũng sẽ dễ bị ảnh hưởng bởi các sự kiện thời tiết cực đoan và dễ gây ra cúp điện, điều mà bang California đã trải qua vào năm 2020.

Cách đơn giản nhất để đáp ứng nhu cầu tăng cường điện năng là triển khai thêm các nguồn năng lượng, ưu tiên là các nguồn năng lượng xanh. Các nhà máy nhiệt điện than và khí tự nhiên có thể dễ dàng xây dựng gần các khu dân cư. Các nguồn năng lượng mặt trời và gió tốt nhất thường nằm ở các khu vực nông thôn.

Tuy nhiên, quy trình cấp phép xây dựng các hạng mục trên cũng là một trở ngại lớn. Tất cả các dự án năng lượng mới đều phải trải qua một loạt các nghiên cứu tác động để đánh giá những thiết bị truyền tải mới cần thiết, chi phí và ai sẽ trả. Nhưng danh sách các dự án bị mắc kẹt trong quy trình này rất lớn.

Nỗ lực xây dựng hạ tầng năng lượng

Thượng nghị sĩ Mỹ Joe Manchin đã đưa ra một dự luật cải tiến việc cấp phép xây dựng cơ sở hạ tầng điện lưới vào tháng 5/2023. Tổng thống Joe Biden đã ủng hộ dự luật này, nó sẽ giúp tăng tốc quá trình cấp phép cho tất cả các dự án năng lượng, bao gồm cơ sở hạ tầng năng lượng hóa thạch.

"Trong giai đoạn chuyển đổi, nhu cầu sẽ rất cao, nhưng hạ tầng truyền tải không thể được xây dựng kịp trong thời gian diễn ra nhu cầu. Các nguồn năng lượng phân tán sẽ đóng một vai trò tích cực trong quá trình quản lý đó", ông Aram Shumavon giải thích.

Điều đó có nghĩa là các nguồn năng lượng phân tán như hệ thống năng lượng mặt trời và pin tại các khu dân cư có thể giúp ổn định lưới điện khi khách hàng tự tạo ra điện và bán dư thừa điện trở lại lưới điện.

Ford F-150 Lightning cho phép khách hàng sử dụng pin xe điện để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của họ

Ngày càng có nhiều nhà sản xuất ô tô trang bị cho xe điện của họ khả năng sạc hai chiều, cho phép khách hàng sử dụng pin xe điện lớn để cung cấp điện cho nhà hoặc truyền điện trở lại lưới điện, tương tự như hệ thống pin nhà thông thường. Hiện tại, Tesla chưa cung cấp chức năng này, nhưng đã cho biết sẽ trong những năm tới, trong khi các mẫu khác như Ford F-150 Lightning và Nissan Leaf đã có sẵn. PG&E đang tìm cách tối ưu hóa thời gian sạc cho các đoàn xe điện lớn.

Trong tương lai gần, sự bùng nổ của xe điện đang đặt ra nhiều thách thức đối với lưới điện tại Mỹ. Với dự báo hơn 50% tổng số xe mới được bán vào năm 2030 sẽ là xe điện, lưới điện quốc gia của Mỹ đang đứng trước một áp lực lớn. Hệ thống điện đã được xây dựng dựa trên năng lượng hóa thạch và đã lỗi thời, không đủ sức chứa cho một thế giới chạy bằng năng lượng tái tạo.