Hãy tưởng tượng các tấm pin mặt trời không chỉ tạo ra điện vào ban ngày mà còn có thể lưu trữ năng lượng dư thừa để sử dụng vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây. Khả năng biến đổi này đang trở thành hiện thực thông qua các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến, đóng vai trò như những hồ chứa khổng lồ, chuyển đổi năng lượng tái tạo không liên tục thành năng lượng ổn định, đáng tin cậy.
Hệ thống lưu trữ năng lượng thu giữ và giữ lại năng lượng ở nhiều dạng khác nhau để sử dụng sau này. Các công nghệ hiện tại được chia thành bốn loại chính:
Lưu trữ bằng pin chiếm ưu thế trong các ứng dụng hiện tại, đặc biệt là trong các ứng dụng dân dụng, thương mại và quy mô lưới điện. Các loại hóa chất pin khác nhau phục vụ các mục đích riêng biệt:
Pin lithium-ion: Các hệ thống mật độ năng lượng cao này hiện cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại thông minh đến xe điện và các dự án lưu trữ quy mô tiện ích. Một thiết bị dân dụng có kích thước bằng tủ lạnh có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong nhiều ngày, trong khi các công trình lắp đặt quy mô lưới điện chỉ cần sử dụng đất tối thiểu — một hệ thống 100 MWh chiếm diện tích chưa đến nửa mẫu Anh.
Pin dòng chảy: Với chất điện phân lỏng được lưu trữ trong các thùng riêng biệt, các hệ thống này mang lại tuổi thọ và độ an toàn vượt trội. Thiết kế độc đáo của chúng cho phép mở rộng độc lập công suất và dung lượng năng lượng, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng lưới điện thời gian dài.
Pin axit-chì: Mặc dù tiết kiệm chi phí và trưởng thành, các hệ thống này có mật độ năng lượng thấp hơn và tuổi thọ ngắn hơn so với các công nghệ mới hơn, hạn chế việc sử dụng chúng cho các ứng dụng như pin khởi động ô tô và nguồn điện dự phòng.
Pin natri-ion: Nổi lên như một giải pháp thay thế có khả năng chi phí thấp hơn cho các hệ thống lithium-ion, các loại pin này tận dụng các nguồn natri dồi dào nhưng hiện đang tụt lại về mật độ năng lượng và tuổi thọ chu kỳ.
Các hệ thống nhiệt lưu trữ năng lượng thông qua sự thay đổi nhiệt độ hoặc chuyển đổi pha trong các vật liệu khác nhau:
Lưu trữ muối nóng chảy: Các nhà máy điện mặt trời tập trung sử dụng các hệ thống nhiệt độ cao này để kéo dài việc phát điện ngoài giờ ban ngày, cải thiện đáng kể độ tin cậy.
Lưu trữ băng: Các tòa nhà thương mại tận dụng điện ngoài giờ cao điểm để tạo ra băng để làm mát vào ban ngày, giảm phí nhu cầu cao điểm và cải thiện hiệu quả lưới điện.
Lưu trữ nước nóng: Hệ thống sưởi ấm khu vực và các cơ sở công nghiệp sử dụng các hồ chứa nước quy mô lớn để cân bằng nguồn cung và cầu nhiệt.
Các hệ thống này chuyển đổi năng lượng điện thành động năng hoặc thế năng:
Thủy điện bơm: Phương pháp lưu trữ quy mô lớn được thiết lập nhất sử dụng điện dư thừa để bơm nước lên dốc, sau đó xả nó qua các tuabin khi cần thiết. Mặc dù hiệu quả cao, các hệ thống này yêu cầu các đặc điểm địa lý cụ thể và diện tích đất đáng kể.
Khí nén: Các hang động dưới lòng đất lưu trữ không khí áp suất cao, làm quay các tuabin trong quá trình xả. Các hệ thống này cung cấp dung lượng đáng kể nhưng hiện đang phải đối mặt với những thách thức về hiệu quả.
Bánh đà: Khối quay cung cấp thời gian phản hồi cực nhanh được đo bằng giây, khiến chúng trở nên lý tưởng để điều chỉnh tần số và các ứng dụng sao lưu quan trọng. Một số hệ thống thu hồi năng lượng phanh từ tàu hỏa hoặc duy trì nguồn điện trong thời gian lưới điện bị gián đoạn ngắn.
Các hệ thống thử nghiệm cho thấy nhiều hứa hẹn nhưng vẫn đang được phát triển:
Lưu trữ từ tính siêu dẫn: Các hệ thống siêu hiệu quả này lưu trữ điện trong từ trường nhưng yêu cầu làm mát bằng chất lỏng lạnh, khiến chúng có giá thành quá cao đối với hầu hết các ứng dụng.
Lưu trữ hydro: Điện phân chuyển đổi điện dư thừa thành khí hydro, có thể được lưu trữ vô thời hạn và sau đó chuyển đổi trở lại thành điện thông qua pin nhiên liệu, mặc dù có tổn thất năng lượng đáng kể.
Lưu trữ năng lượng mang lại nhiều lợi ích cho các hệ thống điện hiện đại:
Bang New York đã thiết lập các mục tiêu lưu trữ đầy tham vọng — 1.500 MW vào năm 2025 và 6.000 MW vào năm 2030 — được hỗ trợ bởi các chương trình khuyến khích được thiết kế để mang lại lợi ích cho các cộng đồng khó khăn. Nhiều nhà tích hợp hệ thống hiện nay sử dụng các phương pháp tiếp cận không phụ thuộc vào công nghệ, sử dụng phần mềm tiên tiến để tối ưu hóa sự kết hợp của các công nghệ lưu trữ cho các ứng dụng cụ thể.
Khi chi phí tiếp tục giảm và hiệu suất được cải thiện, việc lưu trữ năng lượng sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong quá trình chuyển đổi toàn cầu sang các hệ thống năng lượng sạch, linh hoạt và hiệu quả.
Hãy tưởng tượng các tấm pin mặt trời không chỉ tạo ra điện vào ban ngày mà còn có thể lưu trữ năng lượng dư thừa để sử dụng vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây. Khả năng biến đổi này đang trở thành hiện thực thông qua các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến, đóng vai trò như những hồ chứa khổng lồ, chuyển đổi năng lượng tái tạo không liên tục thành năng lượng ổn định, đáng tin cậy.
Hệ thống lưu trữ năng lượng thu giữ và giữ lại năng lượng ở nhiều dạng khác nhau để sử dụng sau này. Các công nghệ hiện tại được chia thành bốn loại chính:
Lưu trữ bằng pin chiếm ưu thế trong các ứng dụng hiện tại, đặc biệt là trong các ứng dụng dân dụng, thương mại và quy mô lưới điện. Các loại hóa chất pin khác nhau phục vụ các mục đích riêng biệt:
Pin lithium-ion: Các hệ thống mật độ năng lượng cao này hiện cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại thông minh đến xe điện và các dự án lưu trữ quy mô tiện ích. Một thiết bị dân dụng có kích thước bằng tủ lạnh có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trong nhiều ngày, trong khi các công trình lắp đặt quy mô lưới điện chỉ cần sử dụng đất tối thiểu — một hệ thống 100 MWh chiếm diện tích chưa đến nửa mẫu Anh.
Pin dòng chảy: Với chất điện phân lỏng được lưu trữ trong các thùng riêng biệt, các hệ thống này mang lại tuổi thọ và độ an toàn vượt trội. Thiết kế độc đáo của chúng cho phép mở rộng độc lập công suất và dung lượng năng lượng, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng lưới điện thời gian dài.
Pin axit-chì: Mặc dù tiết kiệm chi phí và trưởng thành, các hệ thống này có mật độ năng lượng thấp hơn và tuổi thọ ngắn hơn so với các công nghệ mới hơn, hạn chế việc sử dụng chúng cho các ứng dụng như pin khởi động ô tô và nguồn điện dự phòng.
Pin natri-ion: Nổi lên như một giải pháp thay thế có khả năng chi phí thấp hơn cho các hệ thống lithium-ion, các loại pin này tận dụng các nguồn natri dồi dào nhưng hiện đang tụt lại về mật độ năng lượng và tuổi thọ chu kỳ.
Các hệ thống nhiệt lưu trữ năng lượng thông qua sự thay đổi nhiệt độ hoặc chuyển đổi pha trong các vật liệu khác nhau:
Lưu trữ muối nóng chảy: Các nhà máy điện mặt trời tập trung sử dụng các hệ thống nhiệt độ cao này để kéo dài việc phát điện ngoài giờ ban ngày, cải thiện đáng kể độ tin cậy.
Lưu trữ băng: Các tòa nhà thương mại tận dụng điện ngoài giờ cao điểm để tạo ra băng để làm mát vào ban ngày, giảm phí nhu cầu cao điểm và cải thiện hiệu quả lưới điện.
Lưu trữ nước nóng: Hệ thống sưởi ấm khu vực và các cơ sở công nghiệp sử dụng các hồ chứa nước quy mô lớn để cân bằng nguồn cung và cầu nhiệt.
Các hệ thống này chuyển đổi năng lượng điện thành động năng hoặc thế năng:
Thủy điện bơm: Phương pháp lưu trữ quy mô lớn được thiết lập nhất sử dụng điện dư thừa để bơm nước lên dốc, sau đó xả nó qua các tuabin khi cần thiết. Mặc dù hiệu quả cao, các hệ thống này yêu cầu các đặc điểm địa lý cụ thể và diện tích đất đáng kể.
Khí nén: Các hang động dưới lòng đất lưu trữ không khí áp suất cao, làm quay các tuabin trong quá trình xả. Các hệ thống này cung cấp dung lượng đáng kể nhưng hiện đang phải đối mặt với những thách thức về hiệu quả.
Bánh đà: Khối quay cung cấp thời gian phản hồi cực nhanh được đo bằng giây, khiến chúng trở nên lý tưởng để điều chỉnh tần số và các ứng dụng sao lưu quan trọng. Một số hệ thống thu hồi năng lượng phanh từ tàu hỏa hoặc duy trì nguồn điện trong thời gian lưới điện bị gián đoạn ngắn.
Các hệ thống thử nghiệm cho thấy nhiều hứa hẹn nhưng vẫn đang được phát triển:
Lưu trữ từ tính siêu dẫn: Các hệ thống siêu hiệu quả này lưu trữ điện trong từ trường nhưng yêu cầu làm mát bằng chất lỏng lạnh, khiến chúng có giá thành quá cao đối với hầu hết các ứng dụng.
Lưu trữ hydro: Điện phân chuyển đổi điện dư thừa thành khí hydro, có thể được lưu trữ vô thời hạn và sau đó chuyển đổi trở lại thành điện thông qua pin nhiên liệu, mặc dù có tổn thất năng lượng đáng kể.
Lưu trữ năng lượng mang lại nhiều lợi ích cho các hệ thống điện hiện đại:
Bang New York đã thiết lập các mục tiêu lưu trữ đầy tham vọng — 1.500 MW vào năm 2025 và 6.000 MW vào năm 2030 — được hỗ trợ bởi các chương trình khuyến khích được thiết kế để mang lại lợi ích cho các cộng đồng khó khăn. Nhiều nhà tích hợp hệ thống hiện nay sử dụng các phương pháp tiếp cận không phụ thuộc vào công nghệ, sử dụng phần mềm tiên tiến để tối ưu hóa sự kết hợp của các công nghệ lưu trữ cho các ứng dụng cụ thể.
Khi chi phí tiếp tục giảm và hiệu suất được cải thiện, việc lưu trữ năng lượng sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong quá trình chuyển đổi toàn cầu sang các hệ thống năng lượng sạch, linh hoạt và hiệu quả.
Địa chỉ
Công viên công nghiệp Green Base, đường Longtian, quận Pingshan, Thâm Quyến
Điện thoại
+86 15817363697
