Tích trữ điện năng cho hệ thống điện mặt trời

Phát triển nóng sẽ gây quá tải hệ thống truyền dẫn

TS Lê Hải Hưng, Viện trưởng Viện Nghiên cứu ứng dụng công nghệ - IRAT cho biết, hiện nay, các dự án điện mặt trời (ĐMT) ở nước ta phát triển rất nhanh. Từ tổng công suất khoảng vài chục MW vào năm 2017 đã đạt tới 4.442MW vào 7/2019, nghĩa là trong vòng hơn một năm ĐMT đã tăng trưởng khoảng 100 lần. Sự phát triển “nóng” của ĐMT đã kéo theo nhiều hệ lụy mà trước hết là gây quá tải cho hệ thống truyền tải điện lực quốc gia. Kết quả là, nhiều nhà máy ĐMT đã hoàn thành, song chỉ được phát một phần vào lưới điện quốc gia.

Theo TS Lê Hải Hưng, xây dựng các nhà máy ĐMT là tốt, nhưng về lâu dài, ĐMT áp mái hay ĐMT hộ gia đình mới là giải pháp cho ĐMT Việt Nam. Với những ưu điểm gồm: Không tốn quỹ đất; Huy động được nguồn vốn của xã hội; Không phải trả lương cho hệ thống nhân sự vận hành nhà máy; Tự cung tự cấp điện tại chỗ và hàng loạt những lợi thế khác. Thế nhưng, điều gì sẽ xảy ra khi nhà nào cũng làm ĐMT áp mái? Đó là lưới điện sinh hoạt sẽ bị quá tải. Giải pháp lúc này là tích trữ điện. Nhưng nếu gia đình nào cũng mua bình ắc quy về tích trữ điện thì sẽ là một hệ lụy khủng khiếp đối với môi trường. Do vậy, cần phải phát triển công nghệ lưu trữ điện.

Giải pháp hữu hiệu đầu tiên là “Thủy điện tích năng” tức là dùng năng lượng ĐMT, hoặc các dạng năng lượng khác, lúc dư thừa để bơm nước lên những hồ chứa lớn ở một độ cao nhất định rồi cho dòng nước làm quay tua bin phát điện vào những giờ cao điểm hoặc những thời gian không có năng lượng tái tạo. Hoặc dùng công nghệ khác như “công nghệ muối nóng” tức là dùng nhiệt hoặc ĐMT lúc dư thừa để làm nóng chảy muối ăn (ở 300 độ C) rồi sử dụng nhiệt lượng giải phóng của muối để đun sôi nước làm quay tua bin phát điện… Pin lithium, tốt hơn, ít hủy hoại mội trường hơn đã thay thế dần các loại ắc quy axit để lưu trữ ĐMT. Tuy vậy thì pin oxy hóa khử mới là tương lai của công nghệ lưu trữ năng lượng điện dung lượng lớn. Đây là loại pin sử dụng sự chênh lêch điện thế gữa các ion kim loại trong hai chất điện phân để phát ra điện, điển hình là pin Vanadium.

Chi phí cao là rào cản

Theo TS Lê Thanh Ý, Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh GreenID, chi phí cao đối với công nghệ lưu trữ là rào cản triển khai năng lượng tái tạo trên phạm vi rộng. Nâng cao hiệu quả tích trữ năng lượng tái tạo cấn có những đột phá công nghệ trong các hệ thống tích lũy nhiệt nhiệt độ cao và công nghệ pin có thể mở rộng quy mô cùng vơí hệ thống lưu trữ được tối ưu hóa hiệu suất nhằm giảm chi phí công nghệ. Cho đến nay, tích trữ năng lượng điện hóa vẫn chiếm ưu thế trong công nghệ pin bao gồm cả pin axit chì, hệ thống dựa trên niken, dòng ôxy hóa khử nhiệt độ cao và pin ion lithium.

Hệ thống pin kim loại-không khí là hệ thống pin mới có nhiều triển vọng. Hệ thống pin này với trọng lượng nhẹ, có thể tái tạo dùng lâu dài nhờ dùng lithium hoặc kẽm làm cực dương (anot) và  oxy lấy từ môi trường làm cực âm (catôt). Các hệ thống được sử dụng để tích trữ năng lượng lưới hoặc thủy điện thường là tích trữ thủy điện bằng bơm (PSH), tích trữ năng lượng không khí nén (CAES) và hệ thống hydro. Hệ thống PSH đã được sử dụng rộng rãi. Hệ thống này giống như nhà máy thủy điện thông thường, trở thành công nghệ lưu trữ áp dụng trên quy mô lớn, chiếm tới 97% tích trữ năng lượng toàn cầu.

Năng lượng khai thác từ các nguồn tái tạo tăng lên nhanh chóng cùng với khả năng khai thác an toàn, kiểm soát được sản lượng thông qua các giải pháp lưu trữ. Công nghệ tích trữ năng lượng được kỳ vọng tạo ra khả năng linh hoạt cho hệ thống điện và giảm lượng nhiệt thất thoát. Do khai thác năng lượng tái tạo ngày một lớn, nhu cầu công nghệ tích trữ năng lượng ngày càng gia tăng, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ tích trữ điện năng là đòi hỏi cấp thiết.