Mục tiêu xây dựng nhà máy bán dẫn tại Việt Nam và thách thức "điện sạch"

Nếu như trước đây chỉ cần “có điện” và “không mất điện” đã được coi là đạt yêu cầu, thì nay bức tranh đã hoàn toàn khác. Với xu thế chuyển dịch năng lượng, phát triển bền vững và chuyển đổi số, các nhà máy hiện nay không chỉ cần đủ điện để vận hành mà nguồn điện còn phải “sạch”.

Theo giải thích của ông Nguyễn Thành Trung, Phó Giám đốc Công ty Cổ phần đầu tư và phát triển kỹ thuật Năng lượng VEC, khái niệm “điện sạch” có hai ý nghĩa. Thứ nhất là nguồn phát điện sạch, sử dụng năng lượng xanh, năng lượng tái tạo. Thứ hai là chất lượng điện cung cấp cho thiết bị sản xuất phải ổn định, không nhiễu.

VẤN ĐỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG VỚI CÁC NGÀNH CÔNG NGHỆ CAO NHƯ ĐIỆN TỬ VÀ BÁN DẪN

Chất lượng điện năng ngày nay đang trở thành một trong những yếu tố sống còn đối với hoạt động sản xuất, đặc biệt là trong các ngành công nghệ cao như điện tử và bán dẫn. Chỉ cần một dao động điện áp nhỏ cũng có thể làm sai lệch phép đo, ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy của dây chuyền và chất lượng sản phẩm đầu ra.

Không chỉ chịu tác động từ yếu tố bên trong – như phụ tải và các thiết bị sử dụng điện trong nhà máy – mà hệ thống điện còn đang bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các yếu tố bên ngoài. 

Chia sẻ về chất lượng điện trong nhà máy bán dẫn, ông Nguyễn Thành Trung, một chuyên gia có hơn 17 năm kinh nghiệm trong ngành điện và 10 năm kinh nghiệm tư vấn giải pháp chất lượng điện, cho biết trong những năm gần đây, tỷ trọng năng lượng tái tạo như điện mặt trời và điện gió trong hệ thống điện quốc gia ngày càng tăng, đánh dấu bước tiến quan trọng trên con đường phát triển bền vững. Tuy nhiên, đặc tính phụ thuộc vào thời tiết của các nguồn năng lượng này cũng khiến việc vận hành lưới điện trở nên phức tạp hơn.

“Chỉ cần một cơn dông hoặc sự thay đổi thời tiết đột ngột cũng có thể làm công suất phát sụt giảm, gây thiếu hụt nguồn điện và dẫn đến dao động điện áp”, chuyên gia cho biết. Một trong những nguyên nhân chính là hệ thống điện vẫn cần dựa vào các nguồn truyền thống như thủy điện và nhiệt điện để duy trì “điện nền” cho năng lượng tái tạo. Khi nguồn nền này không đủ vững, những biến động từ năng lượng tái tạo sẽ dễ dàng lan truyền và gây tác động rõ rệt hơn lên toàn bộ lưới điện.

Điều này đặt ra yêu cầu cấp bách về việc tăng cường giám sát chất lượng điện từ cả phía phát và phía tiêu thụ, đặc biệt ở các khu công nghiệp, nhà máy lớn. “Chỉ khi hiểu rõ và kiểm soát được các biến động này, chúng ta mới có thể khai thác hiệu quả năng lượng tái tạo mà không làm ảnh hưởng đến độ tin cậy của hệ thống điện quốc gia”, ông Trung nói.

Bên cạnh sự phát triển của năng lượng tái tạo, cơ cấu phụ tải trong hệ thống điện cũng đang thay đổi nhanh chóng. Nhiều nhà máy hiện nay đã bắt đầu triển khai mô hình microgrid — tức lưới điện quy mô nhỏ, tích hợp giữa nguồn điện mặt trời áp mái, pin lưu trữ và lưới điện quốc gia.

Sự xuất hiện của các nguồn điện phân tán này giúp doanh nghiệp chủ động hơn về năng lượng, nhưng cũng đặt ra nhiều thách thức mới trong vận hành. Bởi vì trước đây, nhà máy chỉ nhận điện từ lưới EVN với nguồn cấp ổn định, thì nay hệ thống phải phối hợp đồng thời nhiều nguồn khác nhau. Việc cân bằng công suất giữa điện mặt trời, pin lưu trữ và lưới chính trở thành bài toán phức tạp, đòi hỏi giải pháp giám sát và điều khiển thông minh để đảm bảo ổn định điện áp và an toàn cho thiết bị.

Trong khi đó, nhu cầu sử dụng điện của xã hội cũng tăng mạnh. Nhiệt độ cao kỷ lục trong những năm gần đây khiến nhu cầu sử dụng điều hòa tại hộ gia đình tăng vọt. Theo chuyên gia, đây là áp lực lớn đối với hệ thống điện quốc gia, đòi hỏi những chiến lược phân bổ và quản lý phụ tải hiệu quả hơn trong thời gian tới.

TỪ SỰ CỐ “NHÁY ĐIỆN” ĐẾN NGUY CƠ “SIÊU SÓNG HÀI”

Các sự cố về chất lượng điện đang trở thành yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của nhiều nhà máy, đặc biệt là những cơ sở sản xuất công nghệ cao như điện tử hay bán dẫn. Dữ liệu giám sát cho thấy, một số vấn đề thường gặp nhất bao gồm mất điện, chập chờn điện áp, các nhiễu kỹ thuật trong hệ thống.

Trước hết là tình trạng mất điện hoặc “nháy điện”, tức là những dao động ngắn trong nguồn điện khiến dây chuyền sản xuất bị gián đoạn. Với các nhà máy bán dẫn – nơi yêu cầu độ chính xác và tính liên tục cực cao – việc duy trì “uptime” (thời gian hoạt động liên tục) ở mức 90% đã là một thách thức lớn. Khác với trung tâm dữ liệu thường đặt tại đô thị, có nguồn điện ổn định và hạ tầng bảo vệ nhiều lớp, phần lớn nhà máy công nghiệp lại nằm xa trung tâm, nơi hệ thống truyền tải dễ bị tác động bởi thời tiết hoặc sự cố kỹ thuật.

Bên cạnh đó, hiện tượng sóng hài và nhiễu điện cũng là nỗi lo lớn đối với ngành bán dẫn. Trong quy trình sản xuất ở cấp độ nanomet, các thiết bị đo lường và kiểm định cực kỳ nhạy cảm với tín hiệu điện. Chỉ một nhiễu nhỏ cũng có thể khiến kết quả đo sai lệch, ảnh hưởng đến đánh giá chất lượng sản phẩm. Ông Nguyễn Thành Trung cho rằng độ chính xác trong sản xuất bán dẫn cũng tương tự như trong y tế – nơi một sai số dù rất nhỏ trong hình ảnh chẩn đoán cũng có thể dẫn đến kết quả không chính xác.

Thậm chí trên thế giới, các chuyên gia còn đang đối mặt với một thách thức phức tạp hơn – đó là hiện tượng “siêu sóng hài”. Khi các thiết bị điện tử như bộ nghịch lưu (inverter) của hệ thống điện mặt trời, điện gió hay các thiết bị công nghệ cao ngày càng sử dụng tần số đóng cắt lớn, chúng vô tình tạo ra các sóng hài ở tần số rất cao.

Điểm đáng lo ngại là những siêu sóng hài này không chỉ lan truyền qua dây dẫn điện mà còn có thể phát tán trong không khí, gây nhiễu cho các thiết bị xung quanh. Trong môi trường sản xuất bán dẫn – nơi các máy móc, đặc biệt là thiết bị kiểm thử, đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối – những nhiễu loạn như vậy có thể làm sai lệch kết quả đo lường, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả vận hành của nhà máy.

Ngoài thiệt hại trực tiếp, chất lượng điện kém còn ảnh hưởng đến độ chính xác và tuổi thọ thiết bị. Các hiện tượng như dao động điện áp hay nhiễu sóng hài có thể khiến máy móc vận hành sai lệch, làm tăng tỉ lệ lỗi sản phẩm. Trong sản xuất bán dẫn, chỉ một sai số nhỏ cũng đủ khiến sản phẩm không đạt chuẩn, làm giảm hiệu suất toàn dây chuyền. Về lâu dài, những yếu tố này còn rút ngắn tuổi thọ thiết bị và làm tăng chi phí bảo trì, sửa chữa.