EN
Hiểu biết Hệ thống lưu trữ năng lượng và Tầm quan trọng của chúng
Vai trò của Lưu trữ Năng lượng trong Việc Tích hợp Năng lượng Tái tạo
Hệ thống lưu trữ đóng một vai trò lớn trong việc làm cho các nguồn năng lượng tái tạo như gió và mặt trời đáng tin cậy hơn, vì chúng có xu hướng sản xuất điện không nhất quán. Những hệ thống này chủ yếu là hấp thụ thêm điện khi có quá nhiều điện được tạo ra, rồi thả nó ra khi người ta cần thêm điện. Điều này giúp kết nối năng lượng tái tạo đúng với cơ sở hạ tầng lưới điện hiện tại của chúng tôi. Khả năng lưu trữ năng lượng rất quan trọng bởi vì nó hỗ trợ các nỗ lực trên toàn thế giới nhằm giảm lượng khí thải carbon trong khi thúc đẩy các lựa chọn năng lượng sạch hơn. Một số nghiên cứu cho thấy khoảng 90% các dự án tái tạo mới đi kèm với một số loại giải pháp lưu trữ được xây dựng. Thật sự có ý nghĩa, vì không có các lựa chọn lưu trữ tốt, tất cả năng lượng sạch sẽ sẽ bị lãng phí khi không ai cần nó ngay lúc đó.
Cân bằng Khoảng Cách Cung-Cầu với Các Giải Pháp Hiện Đại
Công nghệ lưu trữ năng lượng đã thay đổi cách chúng ta quản lý nguồn cung cấp năng lượng bằng cách giữ sự cân bằng giữa những gì có sẵn và những gì mọi người cần. Các nhà cung cấp tiện ích giờ đây có thể tiết kiệm thêm năng lượng khi không ai sử dụng nhiều và sau đó đưa nó trở lại hệ thống khi mọi người bắt đầu cần điện cùng một lúc. Điều này giúp giữ cho toàn bộ lưới điện hoạt động trơn tru mà không bị quá tải. Trong những giờ bận rộn khi mọi người bật thiết bị của họ, các hệ thống lưu trữ này sẽ giảm một số áp lực khỏi lưới điện trước khi xảy ra các vấn đề. Một số nơi thực sự đã thấy hóa đơn năng lượng cao nhất của họ giảm khoảng 30% sau khi cài đặt các tùy chọn lưu trữ tốt hơn theo các báo cáo khác nhau. Điều này cho thấy ngoài việc ổn định mọi thứ, thiết lập lưu trữ tốt thực sự giúp quản lý cách năng lượng được phân phối trong các thời điểm khác nhau trong ngày, làm cho toàn bộ mạng lưới điện của chúng ta mạnh mẽ hơn chống lại sự gián đoạn trong khi tiết kiệm tiền trong thời gian dài.
Các loại Hệ thống lưu trữ năng lượng
Pin Lithium-Ion: Tính linh hoạt và khả năng mở rộng
Pin lithium-ion hiện nay được sử dụng ở khắp mọi nơi trong thế giới lưu trữ năng lượng bởi vì chúng có thể dễ dàng được điều chỉnh và mở rộng khi cần thiết. Những pin này chứa rất nhiều năng lượng vào những không gian nhỏ, điều này rất hiệu quả cho tất cả mọi thứ bao gồm xe điện, điện thoại và máy tính bảng của chúng ta, và thậm chí cả những hệ thống lớn giúp quản lý các hệ thống năng lượng gió và mặt trời. Sao pin này tắt? Hầu hết là vì giá đã giảm khá nhiều trong những năm qua. Nhìn vào số liệu của ngành, chúng tôi thấy chi phí pin giảm khoảng 80% kể từ năm 2010. Sự giảm giá như vậy có nghĩa là nhiều người và doanh nghiệp hơn có thể thực sự đủ khả năng để lắp đặt các hệ thống này. Ví dụ như Powerwall của Tesla. Chủ nhà đặt một trong những cái này trên tài sản của họ có thể tiết kiệm thêm ánh sáng mặt trời được tạo ra trong ngày và sau đó sử dụng nó sau đó khi không có ánh sáng mặt trời hoặc có thể trong một thời gian mất điện. Điều này cho thấy công nghệ lithium ion thật sự linh hoạt như thế nào.
Lưu trữ thủy điện bơm: Độ tin cậy quy mô lớn đã được chứng minh
Lưu trữ thủy điện bơm đã tồn tại hơn 100 năm và vẫn là lựa chọn đáng tin cậy nhất khi nói đến lưu trữ năng lượng trên quy mô lớn. Ý tưởng cơ bản khá đơn giản. Nước được chuyển từ một hồ chứa đến một hồ chứa khác nằm ở độ cao cao hơn, lưu trữ năng lượng dưới dạng lực hấp dẫn. Những hệ thống như thế này chiếm khoảng 95% lượng năng lượng lưu trữ quy mô lớn trên toàn thế giới, cho thấy chúng đã được chấp nhận ở nhiều quốc gia. Điều làm cho chúng rất có giá trị là thời gian phản ứng nhanh chóng với nhu cầu thay đổi, đôi khi điều chỉnh chỉ trong vài phút. Số liệu hiệu quả nằm ở đâu đó giữa 70 và 85 phần trăm tổng thể. Nhưng cũng có một số hạn chế trong thế giới thực. Tìm kiếm các vị trí phù hợp đòi hỏi các đặc điểm địa lý cụ thể bao gồm việc truy cập vào các nguồn nước và sự khác biệt độ cao đáng kể, tự nhiên giới hạn nơi các thiết bị này thực sự có thể xảy ra.
Pin Dòng cho Các Nhu Cầu Thời Gian Dài
Pin dòng cung cấp một cái gì đó khác khi nói đến việc lưu trữ năng lượng trong thời gian dài, điều này thực sự quan trọng để quản lý nguồn cung cấp năng lượng qua các mùa. Điều làm cho chúng khác biệt với các tùy chọn lithium-ion là việc sử dụng chất điện giải lỏng được giữ trong các bể riêng biệt bên ngoài đơn vị chính. Thiết lập này có nghĩa là chúng có thể tiếp tục xả năng lượng trong thời gian dài hơn mà không mất khả năng giữ điện. Cách xây dựng các hệ thống này cũng làm cho việc mở rộng quy mô tương đối đơn giản, điều này giải thích tại sao nhiều nhà máy và công ty điện chuyển sang chúng khi họ cần nguồn dự phòng năng lượng đáng tin cậy và bền vững. Chúng ta đã thấy một số phát triển thú vị gần đây cắt giảm chi phí sản xuất trong khi nhận được hiệu suất tốt hơn từ các hệ thống này, định vị pin dòng chảy như những đối thủ nghiêm túc đối với các giải pháp lưu trữ thông thường. Ví dụ như pin dòng vanadium redox VRFB đã trở nên khá phổ biến trong các dự án cơ sở hạ tầng lớn vì chúng tồn tại lâu dài và có thể cung cấp năng lượng ổn định ngay cả trong các hoạt động kéo dài.
Lưu trữ Nhiệt: Thu giữ và Tái sử dụng Năng lượng Nhiệt
Lưu trữ năng lượng nhiệt thực sự quan trọng để tiết kiệm thêm năng lượng khi chúng ta cần nó sau này cho những thứ như sưởi ấm tòa nhà hoặc giữ cho chúng mát mẻ. Các hệ thống này chủ yếu lưu trữ nhiệt bằng cách sử dụng các thứ như nước hoặc thậm chí hỗn hợp muối nóng. Điều này giúp đảm bảo chúng ta không lãng phí năng lượng bất cứ khi nào nó có sẵn. Ví dụ, các nhà máy năng lượng mặt trời tập trung được hưởng lợi rất nhiều từ công nghệ này bởi vì chúng có thể thu thập ánh sáng mặt trời vào ban ngày và sau đó tạo ra điện vào ban đêm khi mọi người thực sự cần điện. Lưu trữ nhiệt cũng giúp lấy nhiều năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là cho nhu cầu sưởi ấm, hỗ trợ chúng ta chuyển sang các giải pháp năng lượng xanh hơn. Ví dụ như các tòa nhà thương mại, nhiều người hiện đang sử dụng hệ thống lưu trữ băng đóng băng nước qua đêm khi giá điện thấp hơn, sau đó làm tan băng trong ngày để cung cấp làm mát mà không cần phải chạy các thiết bị điều hòa không khí đắt tiền trong thời gian cao điểm nhu cầu.
Công nghệ mới nổi: Hydrogen và Hệ thống Dựa trên Trọng lực
Những phát triển công nghệ mới trong việc lưu trữ hydro và hấp dẫn có thể hoàn toàn thay đổi cách chúng ta lưu trữ năng lượng trong tương lai. Với việc lưu trữ hydro, điện dư thừa được chuyển thành khí hydro thông qua một quá trình gọi là phân điện. Điều này tạo ra một cách để di chuyển và lưu trữ năng lượng mà không tạo ra khí thải. Trong khi vẫn đang trong quá trình phát triển, công nghệ này thực sự hứa hẹn khi kết hợp với năng lượng tái tạo, giúp làm mịn mịn những sự biến động trong nguồn cung cấp năng lượng từ gió và mặt trời. Sau đó có hệ thống lưu trữ trọng lực hoạt động bằng cách lưu trữ năng lượng dưới dạng năng lượng động và tiềm năng. Hãy nghĩ về nó giống như bơm nước nhưng không cần tất cả nước đó. Các công ty như Energy Vault đã làm việc trên những khái niệm này, phát triển các giải pháp thay thế xanh có thể mở rộng quy mô trong khi vẫn giữ chi phí hợp lý. Những đổi mới này đang mở rộng khả năng của chúng ta trong các lựa chọn lưu trữ năng lượng.
Các Yếu Tố Chính Khi Chọn Hệ thống lưu trữ năng lượng
Khả Năng Lưu Trữ So Với Yêu Cầu Thời Gian Xả
Anh đang nghĩ về việc mua một hệ thống lưu trữ năng lượng? Điều quan trọng để làm đúng là biết khả năng là gì so với thời gian giải phóng. Tính năng nói cho chúng ta biết hệ thống có thể chứa bao nhiêu năng lượng bên trong nó, như kích thước của pin nếu bạn muốn. Thời gian xả cho thấy năng lượng được lưu trữ thực sự kéo dài bao lâu khi ai đó bắt đầu sử dụng nó. Khớp các thông số kỹ thuật này với các nhu cầu năng lượng cụ thể rất quan trọng trong thực tế. Nhìn vào các mô hình tiêu thụ năng lượng thực tế giúp tìm ra liệu chúng ta có cần nhiều không gian lưu trữ hơn hay cung cấp năng lượng lâu dài hơn. Ví dụ như các máy phát điện dự phòng, chúng thường cần các bể chứa lớn nhưng không quan tâm đến thời gian chạy. Mặt khác, những ngôi nhà sử dụng năng lượng mặt trời thường được hưởng lợi từ các hệ thống phát ra năng lượng từ từ trong nhiều giờ thay vì phát ra tất cả cùng một lúc.
Phân tích chi phí: Đầu tư ban đầu so với giá trị suốt đời
Thực hiện phân tích chi phí đúng cách thực sự quan trọng khi chọn giải pháp lưu trữ năng lượng tốt nhất cho bất kỳ tình huống nào. Mọi người cần phải xem họ chi tiền trước so với những gì họ tiết kiệm trong nhiều năm hoạt động. Những thứ như chi phí bảo trì thường xuyên, hệ thống bị hỏng nhanh như thế nào, và những sự giảm hiệu quả nhỏ cũng quan trọng. Hầu hết các chuyên gia sẽ nói với bất cứ ai hỏi rằng việc lưu trữ năng lượng không nên chỉ được xem như một mục khác trong bảng ngân sách. Hãy xem nó như một thứ đáng đầu tư bởi vì nó sẽ trả lại nhiều cách trên đường đi. Ví dụ như pin lithium. Chắc chắn, chúng có giá cao hơn một số phương pháp thay thế, nhưng chủ nhà báo cáo giảm 30% hoặc hơn hóa đơn điện hàng tháng chỉ trong năm đầu tiên. Thêm vào đó, trong thời gian mất điện, hệ thống này giữ cho các thiết bị thiết yếu hoạt động cho đến khi lưới điện phục hồi.
Ứng dụng Quy Mô Lưới Điện So Với Trú Ngụ
Lưu trữ năng lượng có nhiều hương vị khác nhau tùy thuộc vào mục đích của nó - một số hệ thống hoạt động tốt cho các mạng lưới lớn, những hệ thống khác phù hợp hơn trong nhà. Các đơn vị lưu trữ khổng lồ mà chúng ta thấy trong các nhà máy điện xử lý lượng điện khổng lồ cần thiết cho các ngành công nghiệp và thành phố trên khắp đất nước. Mặt khác, chủ nhà thường phải đối phó với các thiết lập nhỏ hơn được thiết kế chỉ cho nhu cầu điện hàng ngày của gia đình và thậm chí có thể giúp họ tiết kiệm tiền trong những thời gian sử dụng cao. Khi kết hợp các lựa chọn lưu trữ với nhu cầu thực tế, mọi người cần xem xét kỹ lưỡng lượng điện họ thực sự cần mỗi ngày. Hầu hết các gia đình chọn một cái gì đó đủ nhỏ để phù hợp trong nhà để xe của họ nhưng vẫn đủ mạnh để cắt giảm hóa đơn hàng tháng của họ khi giá tăng cao. Trong khi đó, các công ty điều hành toàn bộ khu vực muốn lưu trữ có thể giữ lượng năng lượng khổng lồ mà không bị hỏng trong cơn bão hoặc các sự gián đoạn khác.
Tác động môi trường và tính bền vững của vật liệu
Các hệ thống lưu trữ năng lượng đang gây ra những cơn đau đầu thực sự cho môi trường ngày nay. Chúng ta cần xem xét kỹ hơn những gì xảy ra trong suốt vòng đời của chúng từ sản xuất đến xử lý, đặc biệt là khi nói đến vật liệu. Với việc các chính phủ trên toàn thế giới thắt chặt các quy tắc về khí thải và quản lý chất thải, các công ty không thể bỏ qua nguồn gốc nguyên liệu hoặc cách loại bỏ thiết bị cũ. Đi xanh không chỉ tốt cho Mẹ Trái Đất. Người tiêu dùng ngày nay quan tâm sâu sắc đến tính bền vững, vì vậy các doanh nghiệp lựa chọn thân thiện với môi trường có xu hướng xây dựng mối quan hệ mạnh mẽ hơn với khách hàng chia sẻ các giá trị đó. Nghiên cứu thị trường chỉ ra rằng các công ty áp dụng các hoạt động xanh thường thấy doanh số tăng trong số các nhóm dân số trẻ tuổi ưu tiên các yếu tố môi trường trong quyết định mua hàng. Đối với các nhà sản xuất nhìn về phía trước, điều này có nghĩa là những cơ hội tiền bạc nghiêm trọng nằm trong việc phát triển các công nghệ sạch hơn trong khi vẫn giữ chi phí hoạt động dưới sự kiểm soát.
Các Trường Hợp Thực Tế: Lưu Trữ Năng Lượng Trong Thực Tiễn
Dự án pin quy mô tiện ích của Alabama Power
Alabama Power đã tung ra một cái gì đó khá đột phá khi nói đến việc lưu trữ pin quy mô lớn ngay tại quận Walker. Họ đang triển khai cái gọi là hệ thống lưu trữ năng lượng pin hoặc BESS viết tắt. Cái này có thể chứa khoảng 150 megawatt năng lượng, đủ để giữ đèn trong khoảng 9.000 hộ gia đình cùng một lúc. Công ty muốn những hệ thống như vậy giúp giữ cho lưới điện ổn định, đáp ứng tốt hơn khi có những thay đổi đột ngột về nhu cầu, và đưa nhiều nguồn năng lượng tái tạo vào mạng. Những cái nhìn ban đầu về cách thức hoạt động này cho thấy những cải tiến thực sự trên một số lĩnh vực bao gồm quản lý dòng năng lượng tốt hơn, tăng tỷ lệ hiệu quả và chi phí hoạt động thấp hơn nói chung. Những phát hiện này làm nổi bật lý do tại sao dự án này quan trọng đối với kế hoạch dài hạn của Alabama về sản xuất năng lượng sạch hơn. Những gì chúng ta đang thấy hiện nay đánh dấu một bước ngoặt cho khu vực khi nó di chuyển về phía các lựa chọn năng lượng đáng tin cậy và thân thiện với môi trường hơn trong tương lai.
Nghiên cứu về các giải pháp lưu trữ lâu dài của NREL
NREL đã trở thành một nhà lãnh đạo trong việc thúc đẩy các lựa chọn lưu trữ năng lượng dài hạn. Các nhà nghiên cứu ở đó đang xem xét tất cả các loại công nghệ mới có thể giữ cho điện năng thải trong thời gian dài hơn nhiều so với các hệ thống hiện tại cho phép. Phòng thí nghiệm tập trung nhiều vào việc tạo ra các phương pháp lưu trữ phù hợp với nhu cầu sử dụng trong thế giới thực trong thời gian dài. Những đột phá như thế này có thể hoàn toàn thay đổi cách chúng ta quản lý mạng lưới năng lượng, đặc biệt khi nhu cầu tăng cao trong suốt cả ngày. Những gì NREL phát hiện ra có thể sẽ ảnh hưởng đến chính sách của chính phủ về năng lượng tái tạo và mang lại nhiều tiền từ các nhà đầu tư muốn tài trợ cho các giải pháp lưu trữ sạch hơn. Cuối cùng, nghiên cứu này cung cấp cho các nhà ra quyết định thông tin tốt hơn khi họ lên kế hoạch xây dựng cơ sở hạ tầng mới hoặc nâng cấp các cơ sở hiện có.