Hãy tưởng tượng bạn có thể sử dụng điện được lưu trữ từ ánh sáng mặt trời vào ban ngày ngay cả khi đêm xuống và đèn thành phố bật lên—mà không phải lo lắng về hóa đơn tiền điện hoặc mất điện bất ngờ. Đây không phải là một viễn cảnh tương lai xa vời mà là thực tế đang được hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời cho phép ngày nay.

Trong khi việc ứng dụng rộng rãi năng lượng mặt trời đã giải quyết nhu cầu sản xuất năng lượng sạch hơn, thì bản chất phụ thuộc vào thời tiết của nó lại đặt ra những thách thức mới. Chìa khóa để cải thiện việc sử dụng năng lượng mặt trời nằm ở việc lưu trữ lượng điện mặt trời dư thừa được tạo ra vào ban ngày để sử dụng vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây. Bài viết này khám phá tất cả các khía cạnh của việc lưu trữ năng lượng mặt trời, từ các nguyên tắc kỹ thuật đến các ứng dụng thực tế, hiệu quả về chi phí và xu hướng trong tương lai.

Lưu trữ năng lượng mặt trời về cơ bản thay đổi những hạn chế của việc sản xuất điện mặt trời, biến nó thành một nguồn năng lượng ổn định và đáng tin cậy. Các giá trị cốt lõi của nó bao gồm:

• Cân bằng tải điện và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng: Hệ thống lưu trữ có thể lưu trữ điện dư thừa vào ban ngày để sử dụng trong giờ cao điểm buổi tối, cải thiện độ ổn định của lưới điện và giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống.
• Cung cấp điện khẩn cấp: Trong trường hợp lưới điện bị lỗi hoặc thiên tai, hệ thống lưu trữ sẽ tự động chuyển sang chế độ cấp điện dự phòng, đảm bảo điện liên tục cho gia đình hoặc doanh nghiệp.
• Giảm lượng khí thải carbon: Bằng cách tối đa hóa việc sử dụng năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ làm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, giảm đáng kể lượng khí thải carbon.
• Tiết kiệm chi phí: Hệ thống lưu trữ có thể tận dụng giá điện theo thời gian sử dụng bằng cách lưu trữ năng lượng mặt trời trong thời gian giá thấp để sử dụng trong thời gian giá cao.

Lưu trữ bằng pin, hiện là lựa chọn phổ biến nhất cho các hệ thống năng lượng mặt trời dân dụng, lưu trữ điện thông qua các phản ứng điện hóa. Các loại pin chính bao gồm:

• Pin lithium-ion: Cung cấp mật độ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài và hiệu quả cao, chúng chiếm ưu thế trên thị trường (ví dụ: Tesla Powerwall, LG Chem RESU).
• Pin axit-chì: Mặc dù tiết kiệm chi phí và trưởng thành, mật độ năng lượng thấp hơn và tuổi thọ ngắn hơn đang khiến chúng kém cạnh tranh hơn.
• Pin dòng chảy: Được biết đến với sự an toàn và tuổi thọ cao nhưng hiện tại phù hợp hơn với các dự án quy mô lớn do chi phí cao hơn.

Phương pháp này sử dụng các môi trường như nước hoặc muối nóng chảy để hấp thụ và lưu trữ nhiệt mặt trời, sau đó có thể tạo ra hơi nước để cung cấp năng lượng cho tua-bin. Chi phí thấp hơn và dung lượng lớn khiến nó trở nên lý tưởng cho các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.

Phương pháp này chuyển đổi điện dư thừa thành năng lượng cơ học để chuyển đổi lại sau này. Các phương pháp phổ biến bao gồm:

• Lưu trữ bánh đà: Lưu trữ năng lượng trong các khối quay, lý tưởng để điều chỉnh công suất tần số cao, ngắn hạn.
• Thủy điện bơm: Sử dụng các thay đổi độ cao để lưu trữ năng lượng trong các hồ chứa nước, cung cấp dung lượng lớn với chi phí thấp.
• Lưu trữ khí nén: Lưu trữ không khí chịu áp lực trong các hang động hoặc bể chứa dưới lòng đất để phát điện sau này.

Các doanh nghiệp và tổ chức chủ yếu sử dụng lưu trữ để giảm chi phí năng lượng và đảm bảo độ tin cậy của điện. Các mảng pin quy mô lưới điện giúp ổn định sự dao động của năng lượng mặt trời, trong khi việc lưu trữ khí nén và thủy điện bơm cung cấp các giải pháp quy mô lớn tiết kiệm chi phí.

Chủ nhà thường sử dụng hệ thống pin lithium-ion để tăng cường tự tiêu thụ năng lượng mặt trời, giảm hóa đơn tiền điện và cung cấp điện dự phòng trong trường hợp mất điện. Việc xác định kích thước hệ thống phù hợp đòi hỏi phải xem xét nhu cầu năng lượng, công suất phát điện mặt trời và ngân sách.

• Mô hình tiêu thụ điện của hộ gia đình
• Công suất hệ thống năng lượng mặt trời (lưu trữ thường phải bằng 50%-100% lượng điện mặt trời tạo ra hàng ngày)
• Ràng buộc về ngân sách
• Uy tín thương hiệu và bảo hành

• Năng lượng mặt trời có thể được lưu trữ để sử dụng sau không? Có, thông qua hệ thống pin sử dụng công nghệ pin lithium-ion, axit-chì hoặc pin dòng chảy.
• Lưu trữ năng lượng mặt trời có đắt không? Chi phí đã giảm đáng kể, với các hệ thống gia đình thường có giá từ 12.000 đến 22.000 đô la.
• Năng lượng mặt trời có thể được lưu trữ trong bao lâu? Pin tiêu chuẩn duy trì điện tích trong 1-5 ngày, trong khi hệ thống cơ học có thể lưu trữ năng lượng lâu hơn.
• Tuổi thọ của pin mặt trời là bao lâu? Hầu hết kéo dài từ 5-15 năm tùy thuộc vào loại và cách sử dụng.

Khi công nghệ tiến bộ và chi phí giảm, việc lưu trữ năng lượng mặt trời hứa hẹn sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong việc tạo ra một tương lai năng lượng sạch hơn, bền vững hơn.