Vermont thay thế nhà máy điện bằng pin gia đình: Nhà máy điện ảo lớn nhất bang

Tại bang Vermont (Mỹ), một "nhà máy điện" không hề có ống khói hay tua-bin, mà nằm rải rác trong hàng nghìn ngôi nhà dân, đang âm thầm trở thành nguồn cung điện lớn nhất của bang. Đây là mô hình nhà máy điện ảo (virtual power plant — VPP), nơi hàng nghìn viên pin lưu trữ tại gia được kết nối và điều phối như một nhà máy điện truyền thống.

Pin lưu trữ tại gia ở Vermont

Từ nỗi lo mất điện đến giải pháp bất ngờ

Vermont là bang thường xuyên hứng chịu thời tiết cực đoan, với 7 trong số 10 cơn bão gây thiệt hại nặng nhất trong lịch sử của công ty điện lực Green Mountain Power (GMP) đều xảy ra trong thập kỷ qua, gây thiệt hại hơn 225 triệu USD.

Bà Pollyanna Bladyka, sống tại thị trấn nông thôn Springfield, từng mất điện hàng chục lần mỗi năm, có khi kéo dài nhiều giờ. Năm 2024, bà suýt mua một máy phát điện chạy xăng với giá 12.000 USD như nhiều hàng xóm. Nhưng người thợ điện được thuê lắp đặt đã giới thiệu một lựa chọn khác: chương trình cho thuê hai viên pin lưu trữ tại gia của GMP với giá 55 USD/tháng trong 10 năm.

"Tôi muốn nói rằng tôi làm vì môi trường, nhưng thực ra tôi làm vì chính mình. Nhưng tôi cũng không ngại giúp ích." — bà Pollyanna Bladyka

Kể từ khi hệ thống được lắp đặt năm 2024, gia đình bà chưa mất điện lần nào.

Nhà máy điện ảo hoạt động thế nào?

Nhà máy điện ảo là tập hợp hàng nghìn — thậm chí hàng triệu — thiết bị tiêu dùng được điều phối thành một hệ thống duy nhất, vận hành trong lưới điện chẳng khác gì một nhà máy điện truyền thống. Thành phần có thể bao gồm pin gia đình, điện mặt trời mái nhà, bộ điều nhiệt thông minh, cho đến pin xe điện.

Thay vì sản xuất điện, hệ thống dùng phần mềm để quản lý và tiết giảm năng lượng một cách thông minh, giúp tận dụng tốt hơn nguồn điện sẵn có — đặc biệt vào những thời điểm lưới điện căng thẳng nhất.

Chương trình của GMP khởi động từ năm 2017 và hiện có hơn 5.500 hộ tham gia. Công ty có thể huy động pin của các hộ dân bất cứ khi nào cần, nhưng luôn giữ lại một phần dung lượng dự phòng cho chủ nhà, nhất là khi mất điện. Hệ thống này cung cấp khoảng 110MW — tương đương một nhà máy điện khí tự nhiên quy mô nhỏ đến trung bình, và là nguồn điện lớn nhất của bang.

Hệ thống pin gia đình kết nối lưới điện

Thay thế các nhà máy điện đỉnh

Lưới điện ở Vermont, cũng như hầu hết nước Mỹ, được thiết kế để đáp ứng nhu cầu đỉnh — thời điểm tiêu thụ điện cao nhất. Tuy nhiên, đỉnh này thường chỉ xuất hiện vài ngày mỗi năm. Các công ty điện lực theo truyền thống phải xây dựng hẳn những nhà máy điện đỉnh (peaker plant) chạy dầu, diesel hoặc khí đốt vừa đắt đỏ vừa ô nhiễm chỉ để phục vụ mục đích này.

GMP trước đây cũng phụ thuộc vào các nhà máy điện đỉnh như vậy. Nay, nhà máy điện ảo đã thay thế hiệu quả chúng. Bà Mari McClure, Tổng giám đốc GMP, cho biết công ty đã dần ngừng vận hành các nhà máy này khi hết vòng đời.

"Chúng tôi tin vào một lưới điện hai chiều. Với công nghệ ngày nay, chúng ta có thể tạo ra mô hình phân tán, phi tập trung, rẻ hơn nhiều và an toàn hơn nhiều. Khách hàng thực sự trở thành người tiêu dùng kiêm nhà sản xuất." — bà Mari McClure

Nghiên cứu cho thấy nhà máy điện ảo có thể đảm nhận vai trò của các nhà máy điện đỉnh trên khắp nước Mỹ với chi phí thấp hơn đáng kể, qua đó giúp giảm hóa đơn tiền điện của người dân.

Lợi ích kép: an toàn và tiết kiệm

Ngoài việc chống mất điện, chi phí thấp là lợi ích lớn nhất đối với khách hàng. Năm ngoái, nhà máy điện ảo của GMP giúp khách hàng tiết kiệm 11 triệu USD. Bộ Năng lượng Mỹ ước tính các hệ thống này có thể giúp nước này tiết kiệm hơn 10 tỷ USD mỗi năm vào năm 2030.

Ông Ben Hertz-Shargel, Chủ tịch Hội đồng Tiện ích Công cộng bang New Jersey, nhận xét: "Nhà máy điện ảo là cách để công ty điện lực trả tiền cho người dân để cung cấp một số dịch vụ mà họ thường phải trả tiền cho các công ty lớn."

Hiện nước Mỹ đã có hơn 40GW công suất nhà máy điện ảo. Con số này còn khá khiêm tốn so với khoảng 600GW điện khí tự nhiên và 200GW điện than, nhưng theo báo cáo năm 2025 của Bộ Năng lượng Mỹ, tổng cộng 160GW có thể được huy động vào năm 2030 — tương đương khoảng 20% nhu cầu điện đỉnh dự kiến của cả nước.

Pin xe điện có thể tích hợp vào nhà máy điện ảo

Thách thức và tương lai

Dù tiềm năng lớn, nhà máy điện ảo vẫn đối mặt rào cản tại Mỹ. Trở ngại lớn nhất là cơ cấu khuyến khích tài chính ngược khiến các công ty điện lực không mặn mà triển khai, bởi họ kiếm được nhiều tiền hơn nếu cứ xây thêm nhà máy.

Tuy vậy, xu hướng đang dần đảo chiều khi các bang như Massachusetts, Illinois và New Jersey thúc đẩy điện lực thu mua công suất từ nhà máy điện ảo nhằm giảm chi phí năng lượng. Các bang và cả những công ty công nghệ cũng đang xem đây là cách giải phóng dung lượng lưới điện cho các trung tâm dữ liệu — vốn là "khách hàng" ngốn điện khủng khiếp trong kỷ nguyên AI.

Về phía GMP, công ty đặt mục tiêu loại bỏ hoàn toàn tình trạng mất điện vào năm 2030, đồng thời có kế hoạch cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng cho gần 300.000 khách hàng nếu họ muốn, và hơn gấp đôi quy mô nhà máy điện ảo vào năm 2034. Một hướng đi đáng chú ý là khai thác pin xe điện theo mô hình vehicle-to-grid — khi tổng dung lượng pin của hàng nghìn xe điện có thể trở thành nguồn dự trữ khổng lồ cho lưới điện.

Với các quốc gia đang đẩy mạnh điện mặt trời mái nhà và xe điện như Việt Nam, mô hình của Vermont là bài học tham khảo đáng giá: thay vì chỉ tập trung xây nhà máy điện tập trung, việc kết nối hàng triệu thiết bị nhỏ lẻ bằng phần mềm có thể tạo ra nguồn năng lượng linh hoạt, rẻ hơn và bền vững hơn.