Tại nhiều quốc gia châu Phi, bài toán năng lượng cho các khu công nghiệp và khai thác mỏ luôn đi kèm hai thách thức lớn: chi phí điện cao và độ ổn định nguồn cung thấp. Dự án microgrid tại Zimbabwe do MasterSolar tham gia triển khai là một ví dụ điển hình cho cách tiếp cận hiện đại, kết hợp năng lượng tái tạo, lưu trữ và nguồn truyền thống để tạo ra một hệ thống điện độc lập, hiệu quả và bền vững.
Bối cảnh và bài toán năng lượng
Trước khi dự án được triển khai, mỏ khai thác tại Zimbabwe này phụ thuộc hoàn toàn vào 18 máy phát điện diesel, với chi phí năng lượng lên tới 0,44 USD/kWh. Chi phí cao không chỉ đến từ giá nhiên liệu ngày càng tăng mà còn do các yếu tố hậu cần, vận chuyển và chi phí nhân công vận hành.
Nguồn điện lưới quốc gia có mức giá thấp hơn, khoảng 0,14 USD/kWh, tuy nhiên lại không ổn định, thường xuyên gián đoạn, không đáp ứng được yêu cầu vận hành liên tục của mỏ. Điều này đặt ra nhu cầu cấp thiết về một giải pháp năng lượng tổng thể, vừa đảm bảo độ tin cậy, vừa tối ưu chi phí dài hạn.
Giải pháp Microgrid tích hợp thông minh
Dự án đã triển khai microgrid thông minh với cấu hình tích hợp đầy đủ các nguồn năng lượng:
- Điện mặt trời PV
- Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (ESS)
- Máy phát điện diesel dự phòng
- Kết nối lưới điện hiện hữu
Trong đó, năng lượng mặt trời được ưu tiên sử dụng vào ban ngày, lượng điện dư được lưu trữ vào hệ thống pin để sử dụng vào ban đêm hoặc trong các khung giờ tải cao. Máy phát diesel được giữ lại như một lớp dự phòng, đảm bảo an toàn năng lượng trong mọi kịch bản vận hành.
Quy mô và các giai đoạn triển khai
Dự án được triển khai theo lộ trình nhiều giai đoạn nhằm tối ưu đầu tư và khả năng mở rộng:
Giai đoạn 1
- 12 MWp điện mặt trời Solar PV
- 3 MW / 6 MWh hệ lưu trữ năng lượng ESS
Giai đoạn 2
- Mở rộng thêm 9 MW / 18 MWh hệ lưu trữ năng lượng ESS
Cách tiếp cận theo giai đoạn giúp chủ đầu tư nhanh chóng khai thác hiệu quả kinh tế từ giai đoạn đầu, đồng thời linh hoạt mở rộng khi nhu cầu tải tăng cao.
Cấu hình hệ thống chính
Hệ thống microgrid tại Zimbabwe được cấu hình với các thành phần cốt lõi:
- 12 MWp mô-đun pin mặt trời PV, được thiết kế phù hợp với điều kiện bức xạ cao tại khu vực
- 02 container pin lưu trữ năng lượng tùy chỉnh, với tổng dung lượng khoảng 3.096 MWh, đáp ứng yêu cầu xả – sạc linh hoạt cho vận hành mỏ
- Hệ thống điều khiển microgrid thông minh, cho phép tự động phân bổ nguồn giữa PV, pin lưu trữ, diesel và lưới điện
Hiệu quả kinh tế và lợi ích vận hành
Sau khi đi vào vận hành, dự án microgrid đã mang lại những lợi ích rõ rệt:
- Ước tính tiết kiệm điện hàng ngày: khoảng 80.000 kWh
- Ước tính tiết kiệm chi phí hàng năm: khoảng 3 triệu USD
- Thời gian hoàn vốn dự kiến: dưới 28 tháng
Ngoài hiệu quả tài chính, dự án còn giúp mỏ khai thác giảm mạnh sự phụ thuộc vào diesel, hạn chế rủi ro từ biến động giá nhiên liệu và cải thiện đáng kể độ ổn định của hệ thống điện.