
Top 3 công nghệ lưu trữ năng lượng đang được sử dụng rộng rãi nhất
- Người viết: ducva@saomaisoft.com lúc
- Hệ thống pin tích trữ năng lượng
Với sự gia tăng của các nguồn năng lượng tái tạo, hướng tới phát triển nền kinh tế xanh và bền vững, các giải pháp lưu trữ năng lượng đang nhận được sự quan tâm và đầu tư vào nghiên cứu và phát triển. Bài viết này sẽ liệt kê một số công nghệ lưu trữ năng lượng phổ biến đang được áp dụng trên toàn thế giới.
Lưu trữ thủy điện tích năng
Là một trong những phương pháp lưu trữ năng lượng lớn nhất hiện nay, lưu trữ thủy điện bơm chiếm hơn 90% tổng lượng điện được lưu trữ trên toàn cầu. Nó hoạt động bằng cách lưu trữ năng lượng dưới dạng năng lượng thế hấp dẫn của nước.
Trong thời gian nhu cầu thấp (khi nhu cầu điện thấp), nước được bơm từ hồ chứa thấp hơn lên hồ chứa cao hơn để lưu trữ. Khi nhu cầu tăng, nước được xả từ hồ chứa cao hơn xuống hồ chứa thấp hơn thông qua hệ thống đường ống áp lực ngầm nằm trong các dãy núi. Nước này kích hoạt các tua bin trong đường ống và tạo ra điện.
Lưu trữ thủy điện tích năng
Ưu điểm của thủy điện tích năng bao gồm khả năng lưu trữ điện với công suất lớn, tuổi thọ cao (khoảng 70-80 năm) và hiệu quả kinh tế cao.
Tuy nhiên, hạn chế lớn nhất của phương pháp này là cần có địa hình phù hợp để triển khai (lý tưởng nhất là đỉnh núi rộng gần sông hoặc suối lớn) nên không phải địa điểm nào cũng phù hợp.
Các quốc gia như Nhật Bản, Hoa Kỳ và Trung Quốc… đang dẫn đầu thế giới về sản xuất điện lưu trữ bằng thủy điện.
Hệ thống bánh đà và siêu tụ điện
Hệ thống bánh đà và siêu tụ điện là công nghệ tiên tiến trong lưu trữ năng lượng với tốc độ phản hồi nhanh, thời gian sạc và xả ngắn.
Trong hệ thống bánh đà, năng lượng được lưu trữ dưới dạng động năng của khối lượng quay. Cụ thể, năng lượng điện được sử dụng để quay bánh đà ở tốc độ cao, lên đến 100.000 vòng/phút.
Quá trình này tạo ra động năng tăng dần của bánh đà. Khi cần thiết, bánh đà sẽ giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách áp dụng mô-men xoắn vào tải cơ học, giảm dần tốc độ quay. Tại thời điểm này, động năng được chuyển đổi trở lại thành năng lượng điện.
Cấu trúc bánh đà
Trong hệ thống điện gió và điện mặt trời, bánh đà đóng vai trò quan trọng như một cục pin để lưu trữ năng lượng dư thừa và là nguồn điện dự phòng để cung cấp năng lượng khi cần thiết.
Ngược lại với cơ chế hoạt động của bánh đà, siêu tụ điện là phương tiện lưu trữ năng lượng dưới dạng năng lượng tiềm tàng của tụ điện. Chúng hoạt động như một loại điện tích tĩnh, không kích hoạt phản ứng hóa học trong quá trình sạc hoặc xả như pin thông thường.
Siêu tụ điện có ưu điểm là có khả năng lưu trữ một lượng lớn năng lượng điện, độ bền cao, tuổi thọ cao và khả năng sạc hoặc xả điện nhanh chóng.
Tuy nhiên, nhược điểm của chúng bao gồm điện áp giảm nhanh và không thể lưu trữ điện trong thời gian dài do có rò rỉ bên trong giữa hai cực.
Do đó, trong các ứng dụng năng lượng tái tạo, người ta thường kết hợp cả siêu tụ điện và pin. Năng lượng điện được tạo ra từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời và năng lượng gió trước tiên được lưu trữ trong siêu tụ điện, sau đó dần dần được truyền đến pin.
Điều này đảm bảo rằng pin luôn được cung cấp đủ năng lượng điện, luôn sẵn sàng sử dụng và kéo dài tuổi thọ của pin.
Pin lưu trữ năng lượng
Về pin lưu trữ năng lượng, có nhiều công nghệ được sử dụng rộng rãi, bao gồm pin axit chì (còn gọi là pin ô tô), pin lithium-ion, pin thể rắn, pin oxy hóa khử vanadi và nhiều loại khác.
Được phát minh vào năm 1859, pin axit chì vẫn được sử dụng rộng rãi do chi phí sản xuất thấp. Chúng thường được sử dụng trong các phương tiện như ô tô vì chúng có thể cung cấp dòng điện cao để khởi động động cơ.
Tuy nhiên, nhược điểm của công nghệ này là phải sử dụng hóa chất độc hại và tuổi thọ của pin ngắn, chỉ khoảng 300-500 chu kỳ sạc và xả.
Do đó, pin axit chì thường được sử dụng để lưu trữ năng lượng ở quy mô nhỏ và dần trở nên ít phổ biến hơn so với các công nghệ pin khác có thời gian sạc nhanh, khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn và trọng lượng nhẹ hơn như pin lithium-ion.
Cấu trúc pin axit chì
Nhờ khả năng lưu trữ năng lượng lớn và tỷ lệ tự xả thấp, công nghệ pin lithium-ion ngày càng trở nên phổ biến. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như đồ gia dụng, xe điện, thiết bị an ninh và lưu trữ năng lượng lưới điện cho lưới điện khu vực và quốc gia.
Pin lithium-ion được coi là một phần không thể thiếu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và được coi là “chìa khóa” để mở ra tương lai không có nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, pin lithium-ion cũng phải đối mặt với những nhược điểm và hạn chế.
Ví dụ, họ đã đạt đến giới hạn an toàn về mật độ năng lượng tại một khu vực cụ thể, sự khan hiếm tài nguyên đất hiếm cần thiết cho sản xuất pin lithium và quá trình xử lý chất thải phức tạp trong quá trình sản xuất, thải bỏ và tái chế.
Do đó, các tập đoàn đa quốc gia và các trung tâm nghiên cứu hàng đầu trên toàn thế giới đang dành nguồn lực đáng kể để nghiên cứu và cải thiện các vấn đề này cũng như khám phá các công nghệ pin mới. Pin thể rắn là một trong những phát triển mới đáng chú ý.
Chúng được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp thay thế cho pin lithium-ion do có dung lượng lưu trữ năng lượng lớn hơn, khả năng sạc nhanh hơn và tản nhiệt thấp hơn. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức về mặt kỹ thuật và khả năng sản xuất hàng loạt cho công nghệ lưu trữ năng lượng này.
Pin lithium-ion & Pin thể rắn
Lưu trữ năng lượng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của ngành năng lượng tái tạo. Dự báo thị trường này sẽ thu hút khoảng 620 tỷ đô la vào năm 2040.
Tại Việt Nam, vấn đề này cũng đang thu hút nhiều sự quan tâm, nhất là trong bối cảnh hệ thống lưới điện chưa đáp ứng được tiềm năng và nhu cầu phát triển năng lượng tái tạo. “Đã đến lúc chúng ta cần nghiêm túc xem xét nghiên cứu, sản xuất các loại pin lưu trữ năng lượng, đặc biệt là pin mặt trời, để đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững”, TS. Nguyễn Huy Hoạch, Hiệp hội Năng lượng Việt Nam nhấn mạnh.
Kết luận
Trong cuộc cách mạng năng lượng hiện nay, công nghệ lưu trữ năng lượng đóng vai trò quan trọng. Những tiến bộ trong công nghệ pin lithium-ion và các công nghệ lưu trữ năng lượng khác hứa hẹn sẽ mở ra những cơ hội mới cho phát triển bền vững và sử dụng hiệu quả hơn các nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, để vượt qua những thách thức về công nghệ, môi trường và sản xuất hàng loạt, đầu tư vào nghiên cứu và phát triển cần phải được tăng cường liên tục. Việc áp dụng các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến này sẽ giúp đảm bảo an ninh năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và hướng tới một tương lai sạch hơn và bền vững hơn cho hành tinh của chúng ta.
LIÊN HỆ VỚI CHÚNG TÔI
CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN GIẢI PHÁP SAO MAI
Địa chỉ: Tầng 4, Lucky Building, 81 Trần Thái Tông,
Cầu Giấy, Hà Nội
Hotline: 0908.184.188
Email: info@saomaisoft.com
Website: https://www.fasolutions.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/saomaisoft