Đạt được điện khí hóa rộng rãi và công bằng cho các tòa nhà dân cư – Xem xét rào cản, chiến lược và cơ hội thông qua nghiên cứu điển hình tại Los Angeles
Achieving equitable widespread residential building electrification – examining barriers, strategies, and opportunities using Los Angeles as a case study
| Tác giả | Noah Sandoval
Chioke Harris Janet L. Reyna Anthony D. Fontanini Lixi Liu Katelyn Stenger Philip R. White Amy E. Landis |
| Ngày đăng tải | 12/02/2025 |
| DOI | 10.1016/j.apenergy.2025.125498 |
| Nguồn bài nghiên cứu | Science Direct |
| Từ khóa | Điện khí hóa tòa nhà dân cư
Công bằng năng lượng Sưởi ấm không gian Nước nóng |
1 – GIỚI THIỆU
Điện khí hóa tòa nhà dân cư là một bước quan trọng trong quá trình giảm phát thải carbon, đặc biệt khi năng lượng tiêu thụ bởi các tòa nhà dân cư là lĩnh vực tiêu thụ lớn thứ ba tại Hoa Kỳ, với phần lớn năng lượng này đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu này sử dụng Los Angeles làm nghiên cứu điển hình để mô hình hóa các yếu tố kinh tế-kỹ thuật của bốn kịch bản nâng cấp điện khí hóa ở nhiều mức hiệu suất khác nhau. Các kịch bản này được phân tích trong bối cảnh điện khí hóa toàn diện các tòa nhà dân cư để đánh giá tác động công bằng của quá trình chuyển đổi này.
Kết quả cho thấy việc điện khí hóa bằng công nghệ điện có hiệu suất thấp nhất sẽ làm tăng chi phí cho các hộ gia đình sử dụng thiết bị khí đốt phổ biến, đồng thời tăng gánh nặng năng lượng đối với tất cả các hộ gia đình, với các hộ có thu nhập thấp chịu mức tăng gấp đôi so với hộ có thu nhập cao hơn. Ngoài ra, trong kịch bản này, hệ thống điện tại Los Angeles sẽ chứng kiến mức tiêu thụ điện tăng 40% hàng năm và 50% trong giờ cao điểm hàng ngày, khiến giá điện tăng gấp sáu lần.
Ngược lại, việc điện khí hóa bằng công nghệ điện hiệu suất cao nhất sẽ giúp giảm tổng mức tiêu thụ điện hàng năm và mức tiêu thụ trong giờ cao điểm, giảm gánh nặng năng lượng cho tất cả các hộ gia đình (đặc biệt là hộ thu nhập thấp), đồng thời giảm hóa đơn tiện ích hàng năm của người thuê nhà từ 200 USD đến 750 USD khi nâng cấp hệ thống sưởi không gian hiệu suất cao và từ 40 USD đến 90 USD khi nâng cấp hệ thống bơm nhiệt nước nóng.
Do những rào cản này, chính quyền và các công ty điện lực cần có chiến lược hỗ trợ các hộ gia đình, đặc biệt là các hộ dễ bị tổn thương, trong quá trình chuyển đổi này.
2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG
Hệ thống nghiên cứu bao gồm các nâng cấp điện khí hóa cho sưởi ấm không gian, nước nóng, nấu ăn và sấy quần áo. Các kịch bản điện khí hóa được xây dựng ở nhiều mức hiệu suất khác nhau, từ công nghệ điện hiệu suất thấp đến công nghệ điện hiệu suất cao. Hệ thống điện của Los Angeles cũng được xem xét để đánh giá tác động của điện khí hóa đối với mức tiêu thụ điện hàng năm và trong giờ cao điểm.
Mô hình nghiên cứu tập trung vào bốn nhóm hộ gia đình dễ bị ảnh hưởng:
- Hộ thu nhập thấp, do gánh nặng năng lượng cao.
- Người thuê nhà, do quyền kiểm soát hạn chế đối với việc nâng cấp thiết bị.
- Hộ gia đình sống trong chung cư, do khó khăn trong việc nâng cấp hệ thống tập trung.
- Hộ không sử dụng hệ thống làm mát, do tác động của điện khí hóa đối với khả năng tiếp cận làm mát.
3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mô hình kinh tế-kỹ thuật được sử dụng để đánh giá chi phí nâng cấp và gánh nặng năng lượng đối với các hộ gia đình. Các phân tích được thực hiện trên hai nhóm thiết bị:
- Nhóm thiết bị có hiệu suất thấp, làm tăng chi phí vận hành do tiêu thụ điện cao.
- Nhóm thiết bị có hiệu suất cao, giúp giảm chi phí vận hành nhưng đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn.
Dữ liệu về giá điện, chi phí lắp đặt và gánh nặng năng lượng của từng hộ gia đình được thu thập từ hệ thống quản lý điện năng của Los Angeles và các mô hình dự báo nhu cầu năng lượng trong tương lai.
4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Việc điện khí hóa bằng công nghệ hiệu suất thấp làm tăng đáng kể chi phí vận hành, đặc biệt đối với các hộ thu nhập thấp. Trong khi đó, điện khí hóa bằng công nghệ hiệu suất cao có thể giúp giảm gánh nặng năng lượng nhưng yêu cầu chi phí đầu tư ban đầu cao, làm hạn chế khả năng tiếp cận của các hộ có thu nhập thấp.
Hệ thống điện tại Los Angeles sẽ chịu áp lực lớn nếu áp dụng công nghệ điện hiệu suất thấp, với mức tiêu thụ điện trong giờ cao điểm tăng 50%. Điều này có thể dẫn đến việc tăng giá điện đáng kể, gây ảnh hưởng tiêu cực đến các hộ gia đình dễ bị tổn thương.
Ngược lại, sử dụng công nghệ hiệu suất cao có thể giúp giảm mức tiêu thụ điện tổng thể, duy trì mức giá điện ổn định và giảm đáng kể gánh nặng năng lượng đối với người tiêu dùng.
5 – KẾT LUẬN
Điện khí hóa nhà ở là một giải pháp cần thiết để giảm phát thải khí nhà kính, nhưng quá trình này cần được thực hiện một cách công bằng để tránh làm tăng gánh nặng tài chính cho các hộ gia đình có thu nhập thấp.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ điện hiệu suất cao sẽ mang lại lợi ích dài hạn, giúp giảm gánh nặng năng lượng, duy trì ổn định giá điện và hạn chế tác động tiêu cực đến hệ thống điện. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất đối với các hộ gia đình có thu nhập thấp và người thuê nhà chính là chi phí đầu tư ban đầu cao.
Để thúc đẩy quá trình điện khí hóa công bằng, các chính sách hỗ trợ cần tập trung vào:
- Cung cấp trợ cấp hoặc hỗ trợ tài chính cho các hộ gia đình thu nhập thấp.
- Điều chỉnh giá điện hợp lý, tránh áp lực tài chính lên các hộ dễ bị tổn thương.
- Tăng cường đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật để đảm bảo lắp đặt thiết bị hiệu quả.
Điện khí hóa bền vững không chỉ là một bước tiến trong giảm phát thải carbon mà còn là cơ hội để xây dựng một hệ thống năng lượng công bằng và đáng tin cậy cho tất cả các hộ gia đình.
