Năng lượng lưu trữ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng một hệ thống năng lượng bền vững và linh hoạt. Trước sự gia tăng của nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, nhu cầu về khả năng lưu trữ năng lượng ngày càng trở nên quan trọng.
Trong bối cảnh này, Năng lượng Lưu Trữ Dài Hạn (LDES) là một khái niệm đang thu hút sự chú ý với khả năng cung cấp năng lượng liên tục và ổn định. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về LDES và tại sao LDES đóng vai trò quan trọng trong việc định hình tương lai của ngành năng lượng toàn cầu qua bài viết sau đây!
Bài viết liên quan:
Năng lượng lưu trữ dài hạn có tiềm năng trong ngành năng lượng
1. Định nghĩa năng lượng lưu trữ dài hạn (LDES – Long Duration Energy Storage)
Năng lượng lưu trữ dài hạn hay , tên tiếng anh là Long Duration Energy Storage (LDES), là một lĩnh vực công nghệ đang phát triển nhanh chóng với tiềm năng lớn trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo. LDES đề cập đến các công nghệ lưu trữ năng lượng có thể cung cấp nguồn năng lượng trong thời gian dài, thường từ 10 giờ trở lên, thậm chí có thể lên đến vài tháng. Điều này phải đảm bảo chi phí thấp và hiệu quả hơn so với pin lithium-ion.
Theo trang tin Năng lượng xanh Mỹ Greenbiz (GBC), LDES được ví như “Chén Thánh” năng lượng sạch. Khả năng các loại năng lượng dài hạn được lưu trữ đến hơn 10 giờ, mở ra cơ hội sử dụng nguồn năng lượng tái tạo liên tục và duy trì nguồn điện dự phòng khi lưới điện bị gián đoạn.
Công nghệ năng lượng lưu trữ dài hạn LDES với tiềm năng lớn trong việc thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo
2. Thời gian năng lượng lưu trữ của LDES
Hiện nay vẫn chưa có khái niệm cụ thể nào về thời gian lưu trữ điện năng lượng mặt trời dài hạn. Nhưng theo Viện Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL), thời gian lưu trữ của LDES là từ 10 giờ trở lên, song vẫn tuỳ thuộc vào từng ngữ cảnh và tình huống sử dụng. Chẳng hạn như, một pin 6 giờ có thể cho khả năng cung cấp điện ổn định và ứng phó với bất kỳ điều kiện không thuận lợi nào như cúp điện.
Bên cạnh đó, thời gian năng lượng cụ thể còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Loại công nghệ lưu trữ: Các loại công nghệ lưu trữ năng lượng khác nhau có thời gian lưu trữ khác nhau. Ví dụ, các hệ thống lưu trữ năng lượng thủy điện có thể giữ điện năng nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tuần, trong khi các hệ thống lưu trữ pin lithium-ion thường có thời gian lưu trữ ngắn hơn, từ vài giờ đến vài ngày.
- Mục đích sử dụng: Thời gian lưu trữ của LDES cần phù hợp với mục đích sử dụng của hệ thống. Ví dụ, LDES được sử dụng để ngăn chặn giảm tải trong các hệ thống điện có nhiều năng lượng tái tạo. Do đó, thời gian lưu trữ dài hơn so với LDES được sử dụng để cung cấp điện dự phòng trong trường hợp mất điện.
Sau đây là một số ví dụ về thời gian lưu trữ của các loại LDES phổ biến:
- Hệ thống lưu trữ thủy điện: 1 ngày trở lên, thậm chí nhiều tuần hoặc nhiều tháng.
- Hệ thống lưu trữ pin lithium-ion: 2-10 giờ.
- Hệ thống lưu trữ pin lưu trữ nhiệt: 6-24 giờ.
- Hệ thống lưu trữ khí nén: 12-24 giờ.
3. Vai trò của LDES trong hệ thống năng lượng
Lưu trữ năng lượng dài hạn (LDES) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng dài hạn bằng cách giải quyết một số thách thức quan trọng.
Nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời và gió vẫn còn tồn tại hạn chế như không ổn định và khó dự đoán, từ đó, đặt ra thách thức về sự đồng đều trong việc cung cấp năng lượng.
LDES giúp lưu trữ năng lượng sản xuất ra từ nguồn tái tạo khi chúng đang sản xuất nhiều hơn nhu cầu, và sau đó cung cấp năng lượng khi nguồn này không sản xuất đủ. Điều này giúp tối ưu hóa sự linh hoạt của hệ thống và giảm yêu cầu cho các nguồn năng lượng dự phòng chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.
Ngoài ra, LDES còn đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ mạng lưới và ổn định điện. LDES cung cấp khả năng lưu trữ lâu dài, giúp kiểm soát biến động đột ngột trong nhu cầu năng lượng. Đồng thời, giúp cung cấp điện liên tục ngay cả khi có sự không đồng đều trong sản xuất năng lượng tái tạo.
Do đó, hiệu suất của hệ thống năng lượng dài hạn được tăng lên đáng kể. Hơn nữa, có khả năng chuyển đổi sang một hệ thống năng lượng sạch và bền vững.
Sử dụng năng lượng lưu trữ góp phần tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường bền vững.
4. Triển vọng và thách thức của năng lượng lưu trữ dài hạn LDES
Triển vọng
Không chỉ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống năng lượng mà LDES còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện như:
- Hệ thống lưu trữ điện bằng các khối bê tông treo
Vào cuối tháng 8/2021, Energy Vault, một công ty Mỹ, thông báo đầu tư 100 triệu USD để phát triển công nghệ lưu trữ năng lượng dựa trên trọng lực quy mô lưới điện. Hệ thống này sử dụng năng lượng tái tạo dư thừa để nâng hạ các khối bê tông hoặc gạch, tạo ra năng lượng khi cần nhiều nhất, được kiểm soát bởi phần mềm AI và thực hiện tự động.
Energy Vault hiện đang triển khai 8 dự án với tổng công suất năng lượng được lưu trữ là 1,2 gigawatt giờ ở nhiều địa điểm trên thế giới. Theo EVx, công nghệ này có tiềm năng thay thế pin lithium-ion trong việc lưu trữ những năng lượng từ nguồn mặt trời và gió.
- Hệ thống điện FlexGen
FlexGen Power Systems từ Mỹ cam kết đầu tư 150 triệu USD để phát triển công nghệ dự trữ năng lượng FlexGen quy mô lưới điện, kết hợp với phần mềm quản lý năng lượng có tên là FlexGen Hybrid OS. Đây là một công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu quả, được thiết kế để tối ưu hóa vận chuyển, tái tạo và phát điện.
FlexGen Hybrid OS của FlexGen là hệ thống quản lý năng lượng tự động hóa, kết nối phần cứng và phần mềm để tối ưu hóa hiệu suất. Máy phát điện trạng thái rắn FlexGen sử dụng lưu trữ năng lượng và điều khiển để giảm quá độ tải từ động cơ diesel, nhiên liệu kép, hoặc khí tự nhiên. FlexGen đã chứng minh khả năng tiết kiệm nhiên liệu và chi phí bảo trì trong nhiều dự án lưu trữ năng lượng quy mô tiện ích.
- Công nghệ pin niken-hydro
Công ty EnerVenue, Schlumberger New Energy và Saudi Aramco Energy Ventures hợp tác phát triển công nghệ lưu trữ pin niken-hydro, hoạt động ở nhiệt độ cực cao và cực lạnh, rẻ hơn so với pin lithium-ion.
Pin niken-hydro có tuổi thọ cao và cao hơn 20.000 chu kỳ sạc với hiệu suất năng lượng 85% và 100% faradaic hiệu quả. Ngoài ra, pin niken-hydro có tiềm năng ứng dụng trong lưu trữ năng lượng trên quy mô lưới điện, vệ tinh và các tàu thăm dò không gian.
- Công nghệ LTNL dạng bơm nhiệt
Công nghệ lưu trữ năng lượng mặt trời dạng bơm nhiệt do tập đoàn X, Moonshot Factory phát triển, hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt năng, lưu trữ nhiệt trong muối nóng chảy và lạnh trong chất lỏng ướp lạnh.
Công nghệ này có thể lưu trữ năng lượng lên đến 200 giờ một cách hiệu quả và có thể được sử dụng để tạo ra nhiệt cho các ứng dụng nhiệt công nghiệp.
- Công nghệ pin sắt-không khí
Công ty Form Energy và ArcelorMittal đã hợp tác phát triển công nghệ pin sắt-không khí, có thể lưu trữ điện trong 100 giờ với chi phí hệ thống cạnh tranh với các nhà máy điện cũ.
Pin sắt-không khí hoạt động thông qua “quá trình oxy hóa thuận nghịch của sắt”. Form Energy ước tính chi phí sản xuất pin sắt-không khí sẽ thấp hơn 6 USD/ kWh lưu trữ, so với 50 đến 80 USD cho mỗi kWh khoáng chất niken, coban, lithium, hoặc mangan.
Ứng dụng công nghệ pin hydro trong năng lượng lưu trữ
Thách thức
Năng lượng lưu trữ được từ những nguồn năng lượng tái tạo có thể được sử dụng khi cần thiết. Nhưng hiện tại, việc lưu trữ các loại năng lượng dài hạn vẫn chưa phải là “vũ khí diệt thần” mà chúng ta mong đợi. Như đề cập ở trên, nhiều công nghệ lưu trữ dài hạn tiềm năng vẫn đang xuất hiện và chưa phổ biến trong sinh hoạt hoặc dân dụng.
Vì thế, trong thời gian này, những nguồn năng lượng được lưu trữ sẽ có giá thành khá đắt và có thể chưa đủ sự tin tưởng từ các nhà đầu tư, nhà phát triển hoặc các công ty điện lực trong các kịch bản thực tế. Các cơ quan quản lý như ủy ban công cộng của các tỉnh có thể do dự trong việc phê duyệt các dự án có chi phí lớn với những công nghệ chưa được thử nghiệm nhiều so với một số lựa chọn khác.
Ngoài ra, lưu trữ năng lượng điện mặt trời không phải là một nguồn tài nguyên đã được xác định rõ đối với các đơn vị năng lượng như các công ty điện, tổ chức truyền tải khu vực (RTOs), hoặc ngành công nghiệp điện nói chung. Theo đó, việc sử dụng LDES cũng không thực sự hiệu quả nếu doanh nghiệp hoặc chủ đầu tư không xác định được nhu cầu sử dụng và giá trị sử dụng của năng lượng được lưu trữ.
Nhìn chung, năng lượng lưu trữ không chỉ có thời gian lưu trữ lâu dài mà còn có tiềm năng và triển vọng cao trong ngành phát triển công nghiệp điện năng lượng. Theo dõi CHINT ngay để cập nhật những thông tin mới nhất về ngành năng lượng nói chung và các giải pháp lưu trữ năng lượng nói riêng nhé!
Bài viết và hình ảnh được tổng hợp bởi CHINT Việt Nam.
---------------------------------
CHINT VIETNAM - Văn phòng đại diện chính thức của Tập Đoàn CHINT tại Việt Nam.
Hotline: 033.258.7777
Wesbite: chintglobal.vn
Email: [email protected]
Địa chỉ: Tòa nhà Sonatus - Số 15 Lê Thánh Tôn, phường Bến Nghé, Quận 1, TP. HCM
