Khi có cảnh báo về tình trạng cung cấp điện căng thẳng, chúng ta nên làm gì? - Hãy nghĩ về cơ chế tiết kiệm điện hiệu quả -
Câu trả lời: Hãy tìm hiểu về cách tiết kiệm điện và thực hành một cách hợp lý.
Ngày 21 tháng 3 năm 2022, Cơ quan Năng lượng và Tài nguyên đã ban hành "Cảnh báo về tình trạng cung cấp điện căng thẳng" đối với khu vực thuộc phạm vi quản lý của Công ty Điện lực Tokyo (Tokyo, Kanagawa, Saitama, Chiba, Tochigi, Gunma, Ibaraki, Yamanashi, phía đông sông Fuji ở Shizuoka). 1). Cảnh báo về tình trạng thiếu hụt điện năng là thông báo rộng rãi về việc lượng điện năng mà các công ty điện lực có thể cung cấp (cung cấp) có thể không đủ so với lượng điện năng mà các hộ gia đình, cửa hàng, doanh nghiệp... cần (nhu cầu), đồng thời kêu gọi tiết kiệm điện năng (tiết kiệm điện). Theo đó, vào ngày 22, Tokyo Skytree và Tokyo Tower đã tắt đèn chiếu sáng, nên nhiều người có thể đã thấy tin này trên bản tin. Trong khu vực quản lý của Tokyo Electric Power, vào cuối tháng 6 năm 2022, cảnh báo về tình trạng khan hiếm điện đã được phát đi trong 4 ngày, và nhiều hộ gia đình, cửa hàng, doanh nghiệp đã hợp tác tiết kiệm điện. Lần này, chúng ta sẽ xem xét lý do tại sao điện lại khan hiếm và những gì có thể làm để tiết kiệm điện một cách hiệu quả.
1) Thông cáo báo chí ngày 21 tháng 3 năm 2022 của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản "Vào ngày 22 tháng 3, dự kiến sẽ có tình trạng cung cầu điện năng căng thẳng, vì vậy xin quý vị hợp tác tiết kiệm điện trong khu vực quản lý của Công ty Điện lực Tokyo [Cảnh báo căng thẳng cung cầu]": https://www.meti.go.jp/press/2021/03/20220321001/20220321001.html
Tại sao lại thiếu điện?
"Nếu thiếu điện, thì tăng lượng điện sản xuất lên là được chứ?"――Có lẽ cũng có người đặt ra câu hỏi như vậy. Đúng là, nếu nhà máy điện sản xuất nhiều điện và cung cấp đến nơi sử dụng thì vấn đề có vẻ sẽ được giải quyết. Tuy nhiên, thực tế không đơn giản như vậy. 2)。
Một trong những lý do là có những nhà máy điện không hoạt động. Do ảnh hưởng của trận động đất lớn ở Đông Nhật Bản xảy ra vào ngày 11 tháng 3 năm 2011, đến năm 2022, nhiều nhà máy điện hạt nhân đã ngừng hoạt động. Để vận hành lại các nhà máy này, cần phải thực hiện nhiều biện pháp khác nhau.
Số lượng nhà máy điện đang hoạt động cũng đang giảm đối với nhiệt điện. Do thiết bị đã cũ và xu hướng giảm thiểu carbon trên toàn cầu, các nhà máy nhiệt điện đang lần lượt ngừng hoạt động hoặc bị đóng cửa. Hơn nữa, giá nhiên liệu khí hóa lỏng (LNG) tăng cao, khiến việc bán điện sản xuất ra không mang lại lợi nhuận, nên việc tăng sản lượng điện của các nhà máy nhiệt điện cũng gặp nhiều khó khăn.
Để bù đắp cho sự sụt giảm sản lượng điện từ năng lượng hạt nhân và nhiệt điện, người ta đặt kỳ vọng vào năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Trên thực tế, sản lượng điện từ năng lượng tái tạo đang tăng lên, nhưng do các điều kiện tự nhiên như thời gian chiếu sáng và tốc độ gió luôn thay đổi, lượng điện có thể sản xuất không ổn định, nên không thể đảm bảo cung cấp đủ lượng điện cần thiết khi cần thiết.
Một lý do khác khiến sản lượng điện không thể tăng lên là do điện không thể được tích trữ với số lượng lớn. Các nhà máy điện sản xuất điện bằng cách quay máy phát điện, nhưng nếu đột nhiên phải truyền một lượng điện lớn, việc quay máy phát điện sẽ trở nên rất khó khăn và khó duy trì tốc độ quay ổn định. Do đó, sản lượng điện phải càng gần bằng lượng điện tiêu thụ càng tốt3)4).
Vì những lý do này, chúng ta cần phải xem xét lại cách sử dụng điện để tiết kiệm lượng điện tiêu thụ, tức là "tiết kiệm điện".
[Tham khảo]
2) Cơ quan Năng lượng và Tài nguyên "Hãy tỏa sáng! Năng lượng của mọi người": https://energy-kyoiku.go.jp/wp-content/themes/energy/assets/pdf/teaching-materials/downloads/type-orange/k1/digital_shogakusei_jido.pdf
3) Cơ quan Năng lượng và Tài nguyên "Trò chơi cân bằng điện năng ~Hãy cung cấp điện cho thị trấn~": https://www.enecho.meti.go.jp/about/kids/game/
4) Cơ quan Năng lượng và Tài nguyên "Khóa học về cân bằng cung cầu điện năng - Hãy trải nghiệm qua trò chơi": https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/balance_game.html
Làm thế nào để tiết kiệm điện?
――3 điều cần biết để tiết kiệm điện
hiệu quả
Vậy, khi quyết định tiết kiệm điện, chúng ta nên làm gì? Có ba cách tiết kiệm điện chính: ① Giảm tiêu thụ điện vào giờ cao điểm, ② Dịch chuyển giờ cao điểm, ③ Tăng tiêu thụ điện vào giờ thấp điểm. ① Giảm tiêu thụ điện vào giờ cao điểm là giảm lượng điện tiêu thụ vào "giờ cao điểm" trong ngày (vào mùa hè là khoảng 13:00 đến 16:00). ② Dịch chuyển giờ cao điểm là dịch chuyển thời gian sử dụng điện từ giờ cao điểm sang thời gian khác. ③ Tăng dần là sử dụng điện vào ban đêm, khi lượng điện tiêu thụ ít.
①Đỉnh cắt
Có nhiều cách để cắt giảm nhu cầu điện vào giờ cao điểm. Ví dụ, tắt một phần đèn vào giờ cao điểm, tập trung ở những nơi mát mẻ vào mùa hè và những nơi ấm áp vào mùa đông để giảm số lượng máy điều hòa không khí sử dụng, hay "chia sẻ mát mẻ" và "chia sẻ ấm áp" là những cách hiệu quả để cắt giảm nhu cầu điện vào giờ cao điểm. Ngoài ra, sử dụng điện được sản xuất từ các tấm pin mặt trời lắp đặt tại nhà cũng giúp cắt giảm nhu cầu điện vào giờ cao điểm được truyền qua đường dây điện đến nhà (điện lưới).
②Điều chỉnh đỉnh
Peak shift là việc tích trữ điện trước vào những thời điểm sử dụng điện ít để sử dụng vào những thời điểm cao điểm. Do đó, để thực hiện peak shift, cần có pin tích trữ (battery) để tích trữ điện từ điện ban đêm hoặc điện mặt trời. Có nhiều loại pin tích trữ như pin lithium-ion, pin nickel-metal hydride, pin chì-axit, v.v.
③Bottom-up
Bottom-up là việc tích cực sử dụng điện ngoài giờ cao điểm như ban đêm. Tương tự như peak shift, nhưng điểm đặc trưng của bottom-up là sử dụng điện vào ban đêm thay vì tích trữ điện vào ban đêm. Việc cài đặt hẹn giờ cho máy rửa bát và máy giặt để sử dụng vào ban đêm là bottom-up.
Điểm chung của ba phương pháp này là làm phẳng đỉnh nhu cầu điện. Cắt đỉnh làm giảm đỉnh, dịch chuyển đỉnh làm giảm đỉnh và chuyển sang xung quanh, còn nâng đáy làm tăng độ cao đáy, từ đó làm cho đỉnh trở nên phẳng hơn. Việc kiểm soát biến động nhu cầu điện như vậy được gọi là "cân bằng tải".
Điều gì có ích cho việc chuyển đổi đỉnh?
Trong 3 cách tiết kiệm điện, có cách nào mà bạn nghĩ là "có thể thực hiện được" không? Có thể có người nói rằng "tôi vẫn đang thực hiện cắt giảm điện vào giờ cao điểm". Ngược lại, có lẽ bạn cảm thấy "khó thực hiện" việc chuyển đổi giờ cao điểm. Lý do khiến bạn cảm thấy khó thực hiện là vì cần phải có pin dự trữ.
Bình ắc quy có thể sử dụng khi mất điện do thiên tai, nên cũng hữu ích như một vật dụng phòng chống thiên tai. Tuy nhiên, bình ắc quy gia đình vẫn còn đắt đỏ, số lượng gia đình trang bị còn hạn chế, nên dù được khuyến khích "sử dụng bình ắc quy để chuyển đổi giờ cao điểm", nhiều người vẫn chưa thực sự hiểu rõ.
Tuy nhiên, trên thực tế, có những thiết bị hoạt động tương tự như pin dự trữ gia đình xung quanh chúng ta. Hãy cùng xem một số ví dụ nhé.
①Xe điện
Nếu bạn là người yêu thích ô tô, bạn có thể nghĩ ngay đến điều này? Xe điện (EV) và xe hybrid cắm sạc (PHEV) chủ yếu sử dụng pin lithium-ion, có thể lưu trữ đủ điện để xe chạy hàng trăm km.
Có một cơ chế gọi là "Vehicle to Home" (V2H) để sử dụng điện được tích trữ trong pin này tại nhà. 5) 6). Sử dụng điện sản xuất từ năng lượng mặt trời hoặc điện ban đêm để sạc pin EV/PHEV và chạy xe, hoặc sử dụng điện được tích trữ trong pin EV/PHEV tại nhà vào giờ cao điểm sẽ giúp giảm tải vào giờ cao điểm.
Ví dụ, hệ thống V2H "V2ZEH" (Vehicle to Zero Energy House) của Toyota Home. ※1 Trong trường hợp này, tùy thuộc vào loại xe, bạn có thể truyền tối đa khoảng 4 ngày điện từ EV/PHEV đến nhà. ※2. Ngoài ra, xe điện "Leaf e+" của Nissan Motor được trang bị pin 60kWh có thể cung cấp điện cho gia đình trong khoảng 4 ngày khi kết nối với thiết bị V2H. ※2。
※1「V2ZEH」là hệ thống kết hợp giữa「ZEH」(net Zero Energy House) - hệ thống cân bằng năng lượng bằng thiết bị tiết kiệm năng lượng và thiết bị tạo năng lượng (như tấm pin mặt trời) - với V2H.
※2 Toyota Prius và Prius PHV có thể cung cấp khoảng 40kWh điện khi bình xăng đầy và pin sạc đầy. Dựa trên mức tiêu thụ điện hàng ngày của một hộ gia đình trung bình là 10kWh, chúng tôi đã tính toán thời gian cung cấp điện khi hệ thống điện mặt trời hoạt động hết công suất.
※3 Tính toán dựa trên mức tiêu thụ điện năng trung bình của một hộ gia đình là 12kWh/ngày.
[Tham khảo]
5) Toyota Home "Luôn thân thiện với môi trường. Luôn an tâm. V2ZEH": https://www.toyotahome.co.jp/chumon/technology/v2zeh/lan/
6) Nissan Motor "Điện của Leaf có thể sử dụng trong gia đình": https://ev2.nissan.co.jp/LEAF/V2H/
②Máy bán hàng tự động
Khi bạn cảm thấy khát nước khi đi ra ngoài, máy bán nước tự động là nơi bạn có thể tin cậy. Máy bán nước tự động đó cũng được trang bị nhiều cơ chế tiết kiệm điện. Một trong số đó là "máy bán nước tự động chuyển đổi giờ cao điểm", tập trung làm lạnh nước vào ban đêm để giảm lượng điện sử dụng vào ban ngày. Việc mua nước từ máy bán nước tự động sẽ góp phần chuyển đổi giờ cao điểm.
Nhiều máy bán hàng tự động làm lạnh đồ uống vào ban ngày khi nhiệt độ tăng cao. Ngược lại, máy bán hàng tự động Peak Shift làm lạnh vào ban đêm khi tiêu thụ điện năng thấp, và ngừng hoạt động làm lạnh trong tối đa 16 giờ vào các thời gian khác. Vào ban ngày, máy chỉ sử dụng điện năng dự phòng để hoạt động, do đó có thể giảm tối đa 95% lượng điện năng tiêu thụ vào ban ngày mùa hè. 7)。
Vào ban ngày, có thể ngừng hoạt động làm mát vì chính đồ uống bên trong đóng vai trò như chất làm lạnh. Tăng lượng vật liệu cách nhiệt chân không để cải thiện khả năng cách nhiệt của máy bán hàng tự động. ※3, tăng cường độ kín của cửa, ngăn không khí lạnh thoát ra ngoài, do đó nhiệt độ đồ uống khó tăng hơn so với máy bán hàng tự động trước đây. Hơn nữa, hiệu suất làm lạnh cũng cao hơn so với máy bán hàng tự động trước đây, do đó thời gian vận hành làm lạnh cũng ngắn hơn.
Máy bán hàng tự động dịch chuyển giờ cao điểm được phát triển vào năm 20128), và đến năm 2015, số lượng máy được lắp đặt đã vượt quá 100.0009).
※3 Bài viết liên quan "Tại sao nhiệt độ bên trong bình nước không thay đổi? - Bí ẩn của việc giữ lạnh và giữ ấm": https://kids.gakken.co.jp/kagaku/kagaku110/science220523/
[Tham khảo]
7) Coca-Cola Bottlers Japan "Về máy bán hàng tự động Peak Shift": http://j.cocacola.co.jp/peak_shift/about/
8) Fuji Electric Retail Systems "Về việc phát triển máy bán hàng tự động kiểu Peak Shift có thể ngừng làm lạnh vào ban ngày". Ngày 27 tháng 6 năm 2012: https://www.fujielectric.co.jp/about/news/detail/2012/20120627113001494.html
9) Coca-Cola Bottlers Japan "Câu hỏi thường gặp": https://j.cocacola.co.jp/info/faq/detail.htm?faq=18508
③ Thiết bị di động
Có một thứ mà mọi người tiếp xúc nhiều hơn cả ô tô hay máy bán hàng tự động, đó là thiết bị có trang bị pin sạc. Đó là các thiết bị di động như máy tính bảng (tablet) được sử dụng trong các giờ học ở trường, máy tính xách tay, điện thoại thông minh. Tùy theo cách sử dụng, những thiết bị này cũng có thể giúp thực hiện việc chuyển đổi giờ cao điểm.
Ví dụ như máy tính bảng. Nhiều người sẽ mang máy tính bảng về nhà từ trường, sạc pin vào ban đêm và mang đến trường vào ngày hôm sau. Sử dụng điện vào ban đêm khi nhu cầu điện thấp để sạc pin dự trữ, và sử dụng vào ban ngày khi nhu cầu điện đạt đỉnh điểm, sẽ là một cách chuyển đổi đỉnh điểm hiệu quả.
Một số thiết bị di động có thể sử dụng chức năng chuyển đổi đỉnh do nhà sản xuất cung cấp. Tùy theo sản phẩm mà chức năng này có thể khác nhau, nhưng khi lượng pin còn lại nhiều hơn dung lượng cài đặt, thiết bị sẽ ưu tiên sử dụng điện từ pin ngay cả khi được kết nối với bộ chuyển đổi AC, hoặc có thể cài đặt chuyển đổi giữa bộ chuyển đổi AC và pin dự trữ theo thời gian.
. Hãy kiểm tra chức năng của các thiết bị trong nhà và sử dụng chức năng chuyển đổi giờ cao điểm nếu có để chuyển đổi giờ cao điểm một cách hiệu quả.
Sử dụng điện một cách hợp lý và tiết kiệm
Có ba cách tiết kiệm điện là cắt giảm đỉnh, dịch chuyển đỉnh và tăng dần. Xung quanh chúng ta có rất nhiều thiết bị điện có thể áp dụng các cách này. Hãy thử nghĩ xem các hành động tiết kiệm điện mà bạn biết thuộc về cách nào trong ba cách trên, và cách nào là dễ thực hiện nhất, rồi thử thực hiện xem. Làm như vậy, bạn có thể sẽ phát hiện ra những cách tiết kiệm điện mà trước đây bạn chưa nhận ra.
Ví dụ, chức năng chuyển đổi đỉnh tải có thể được trang bị không chỉ trên các thiết bị di động mà còn trên tủ lạnh, tivi, quạt điện, v.v. Khi biết điều đó, bạn có muốn thử sử dụng các chức năng chuyển đổi đỉnh tải khác nhau không? Trong các gia đình đã tự động hóa việc cắt giảm đỉnh tải bằng cách áp dụng hệ thống "HEMS" (hệ thống quản lý năng lượng gia đình) và các thiết bị như điều hòa không khí, quạt thông gió, tivi, v.v. có thể điều khiển bằng HEMS, sẽ rất thú vị khi nghe những người trong gia đình đó kể về lý do tại sao họ bắt đầu sử dụng HEMS và hiệu quả của nó như thế nào. 10)。
Khi nghe đến tiết kiệm điện, nhiều người thường nghĩ rằng "dù nóng cũng phải chịu đựng" hay "dù tối cũng phải chịu đựng". Tuy nhiên, nếu thực hiện một cách khéo léo, chúng ta vẫn có thể tiết kiệm điện mà vẫn duy trì sự thoải mái. Hãy hiểu rõ cơ chế tiết kiệm điện và thực hiện một cách hợp lý.
[Tham khảo]
10) ECHONET Consortium "HEMS là gì?": https://echonet.jp/about/hems/
Bài viết được công bố: tháng 8 năm 2022
Giám sát: Mitsuharu Oyama
Sinh năm 1957 tại Tokyo. Tốt nghiệp thạc sĩ tại Đại học Công nghệ Tokyo. Từng là giáo viên vật lý tại trường trung học, giám đốc giáo dục tại Ủy ban Giáo dục tỉnh Chiba, hiệu trưởng trường trung học Chosei tỉnh Chiba, hiện là giáo sư tại Khoa Sư phạm Đại học Shumei, phụ trách giảng dạy và thực hành về phương pháp giảng dạy "nghiên cứu toán học và khoa học" và "giờ học tổng hợp". Ông cũng thường xuyên xuất hiện trong các chương trình thí nghiệm khoa học trên truyền hình và các lớp học thí nghiệm khoa học. Ông là cố vấn dự án của Bảo tàng Khoa học Chiba, giám đốc điều hành của Hiệp hội Giáo dục Vật lý Nhật Bản, thành viên của Hiệp hội Giáo dục Khoa học Nhật Bản và Hiệp hội Giáo dục Khoa học Tự nhiên Nhật Bản, thành viên ban biên tập tạp chí "Giáo dục Khoa học Tự nhiên" hàng tháng.
