Công nghệ thủy điện tích năng

Thủy điện tích năng là phương pháp lưu trữ năng lượng hiện đại. Bằng cách sử dụng điện năng dư thừa để chuyển nước từ một hồ chứa ở độ cao thấp đến một hồ chứa đặt ở độ cao lớn hơn, công nghệ lưu trữ thuỷ điện tích năng thường được đặt trên núi hoặc đồi. Quá trình này giống như việc sử dụng một viên pin lớn để lưu trữ năng lượng. Khi cần thiết hoặc khi có nhu cầu sử dụng nhiều điện, hệ thống sẽ xả nước từ hồ chứa ở độ cao xuống hồ chứa ở độ cao thấp thông qua một đường ống chạy ngầm trong núi. Nước chảy qua đường ống sẽ làm quay tua-bin bên trong, tạo ra năng lượng điện. Thủy điện tích năng đang giữ vị trí quan trọng trong lĩnh vực công nghệ lưu trữ năng lượng, chiếm hơn 90% tổng lượng điện lưu trữ toàn cầu.

Tuy có khả năng lưu trữ năng lượng công suất lớn, nhưng hạn chế của công nghệ thuỷ điện tích năng là yêu cầu có địa hình núi hoặc đồi phù hợp. Vì thế, không thể triển khai hệ thống công nghệ lưu trữ này trên các loại địa hình và khu vực khác nhau. 

Lưu trữ năng lượng điện bằng thế năng của nước

Lưu trữ năng lượng nhiệt

Lưu trữ năng lượng nhiệt (TES) là một hệ thống lưu trữ năng lượng thân thiện với môi trường, tạo ra năng lượng bằng cách đốt nóng hoặc làm mát các vật liệu như nước hoặc đá.

Công nghệ lưu trữ năng lượng nhiệt phổ biến nhất có thể kể đến là lưu trữ năng lượng bằng muối nóng chảy. Khi đó năng lượng dư thừa được tạo ra trong thời gian cao điểm của ánh sáng mặt trời sẽ được lưu trữ dưới dạng muối nóng chảy. Sau đó, vào buổi tối chúng sẽ tạo ra hơi nước để làm quay tuabin sản xuất điện.

Lưu trữ năng lượng bằng cách đốt nóng hoặc làm mát

Lưu trữ năng lượng cơ học

Hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học sẽ lưu trữ năng lượng dưới dạng động năng. Điển hình cho công nghệ lưu trữ này là hệ thống quay bánh đà. Năng lượng sẽ được lưu trữ dưới dạng chuyển động của một khối quay, được gọi là rôto. Rôto tiếp tục quay theo quán tính tạo ra động năng, động năng thu được chuyển hóa thành điện năng và cung cấp cho các thiết bị điện hoạt động.

Lưu trữ năng lượng dưới dạng động năng

Lưu trữ năng lượng hydro

Trong lĩnh vực công nghệ lưu trữ năng lượng, hydro có tiềm năng thay thế khí tự nhiên để đáp ứng nhu cầu năng lượng hàng ngày, đốt trực tiếp trong động cơ đốt trong và làm nguyên liệu trong quốc phòng. Ngoài ra, hydro tạo điện năng thông qua quá trình điện hóa và pin nhiên liệu hydro có triển vọng làm nguồn năng lượng cho đường sắt, đường bộ, đường thủy và hàng không.

Hydro được coi là nguồn năng lượng thứ cấp, được tạo ra từ nguồn năng lượng sơ cấp như nước hoặc các hợp chất hydrocacbon khác, do đó có trữ lượng rất lớn. Do điện năng được sử dụng trong quá trình sản xuất hydro (bằng phương pháp điện phân nước) sau đó lại được tạo ra nhờ quá trình điện hóa (trong pin nhiên liệu) hoặc tạo ra từ các tua-bin khí chạy bằng hydro nên hydro trở thành một phương pháp lưu trữ năng lượng lâu dài và hiệu quả. 

Pin nhiên liệu hydro lưu trữ được sản xuất từ nguồn năng lượng tái tạo, phục vụ trong các khoảng thời gian không có năng lượng mặt trời hoặc gió. Đồng thời, pin nhiên liệu hydro còn được vận chuyển đến các khu vực không có điều kiện thuận lợi hoặc cung cấp cho các phương tiện giao thông. 

Lưu trữ năng lượng bằng công nghệ hydro

Pin lưu trữ năng lượng

Pin là một thiết bị phổ biến để lưu trữ năng lượng điện. Pin lưu trữ điện có nhiều loại như pin lithium, pin axit chì (acquy chì) hay các loại pin rắn khác là niken-cadmium và natri-lưu huỳnh…

So sánh giữa các loại pin lưu trữ thì pin lithium-ion, đặc biệt là pin LiFePo4 đang được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay do mật độ năng lượng lưu trữ lớn, tự xả thấp, thời gian sạc nhanh, tuổi thọ cao và có kích thước, trọng lượng nhỏ. So sánh với ắc quy chì thì ắc quy có tuổi thọ ngắn, khả năng lưu trữ điện thấp nhưng được sản xuất với giá thành rẻ hơn, tuy vậy dòng pin này cũng ít được lựa chọn bởi tính hiệu quả không thật sự cao.

Bên cạnh những ưu điểm nổi bật thì pin lithium-ion cũng tồn tại những hạn chế như mật độ năng lượng giới hạn trong một diện tích cụ thể, tạo ra nhiều chất thải trong quá trình sản xuất pin, hay quá trình tái chế, tiêu hủy khá phức tạp. Tuy nhiên so với những lợi ích mà nó mang lại thì những ảnh hưởng tiêu cực là không đáng kể. Vì vậy, pin lithium-ion vẫn là sự lựa chọn tốt nhất cho các hệ thống lưu trữ năng lượng hiện nay.

Dùng pin lithium lưu trữ năng lượng điện

Như vậy có thể thấy, công nghệ lưu trữ năng lượng hiện đóng một vai trò quan trọng đối với sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo. Nhờ hệ thống lưu trữ mà khi bị cắt điện hay gặp các sự cố về điện thì các thiết bị vẫn hoạt động bình thường, không làm ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế nói chung và nhu cầu sử dụng điện của người dân hay các tổ chức, doanh nghiệp nói riêng./.

Nguồn: Vụ Chính sách thương mại đa biên tổng hợp