Vào mùa hè, nhu cầu sử dụng điện tăng cao khiến việc sản xuất điện quá tải. Do đó, để giải quyết vấn đề trên, việc lưu trữ điện năng lượng mặt trời sẽ là biện pháp phù hợp – cung cấp điện ngay cả khi ban đêm, đồng thời giảm áp lực nguồn điện cho các công ty điện lực. Sau đây là những thông tin giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ thống pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời.
Lưu trữ điện năng lượng mặt trời là gì?
Lưu trữ thường liên quan đến các công nghệ có thể thu nhận điện, lưu trữ dưới dạng năng lượng khác (hóa học, nhiệt, cơ học) và sau đó giải phóng để sử dụng khi cần thiết như Pin Lithium-ion. Mặc dù việc sử dụng bộ lưu trữ năng lượng không bao giờ hiệu quả 100% do một số năng lượng luôn bị mất trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
Bộ lưu trữ có thể sử dụng linh hoạt nguồn năng lượng tại các thời điểm khác nhau so với thời điểm nó được tạo ra. Vì vậy, lưu trữ có thể tăng hiệu quả và khả năng phục hồi của hệ thống, đồng thời có thể cải thiện chất lượng điện.
Các bộ lưu trữ khác nhau về công suất năng lượng, thường tính bằng kilowatt giờ (kWh) hoặc megawatt-giờ (MWh). Năng lượng và công suất khác nhau của bộ lưu trữ có thể được sử dụng để quản lý các tác vụ khác nhau. Việc lưu trữ ngắn hạn chỉ kéo dài vài phút sẽ đảm bảo nhà máy năng lượng mặt trời hoạt động trơn tru trong thời gian không có nắng, trong khi lưu trữ dài hạn có thể giúp cung cấp nguồn cung trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần khi trời ít nắng.
Ưu điểm của việc kết hợp lưu trữ và năng lượng mặt trời
Cân bằng phụ tải điện
Không có bộ lưu trữ, điện phải được tạo ra và tiêu thụ cùng một lúc. Điều này có nghĩa là các nhà vận hành lưới điện phải thực hiện một số hoạt động phát điện ngoại tuyến hoặc cắt giảm nó, để tránh các vấn đề quá tải của lưới điện.
Ngược lại, có thể có những thời điểm khác, sau khi mặt trời lặn hoặc vào những ngày nhiều mây, khi sản lượng năng lượng mặt trời ít nhưng lại có nhiều nhu cầu về điện năng. Khi phần điện do mặt trời sản xuất được tải vào lưu trữ, lượng điện đó có thể được sử dụng bất cứ khi nào có nhu cầu sử dụng điện, kể cả ban đêm.
Sản xuất năng lượng mặt trời liên tục
Việc lưu trữ ngắn hạn có thể đảm bảo rằng những yếu tố thời tiết trong quá trình phát điện không ảnh hưởng lớn đến sản lượng của nhà máy điện mặt trời. Ví dụ: một tấm pin nhỏ có thể được sử dụng khi trời âm u, giúp lưới điện duy trì nguồn cung cấp điện.
Cung cấp nguồn điện dự phòng
Năng lượng mặt trời và bộ lưu trữ có thể cung cấp nguồn điện dự phòng khi có sự cố điện. Chúng giúp các hoạt động trong quá trình làm việc diễn ra suôn sẻ, đảm bảo các dịch vụ thiết yếu được liên tục.
Các loại lưu trữ năng lượng
Loại tích trữ năng lượng phổ biến nhất trong lưới điện là thủy điện. Nhưng các công nghệ lưu trữ thường được kết hợp với các nhà máy điện mặt trời là lưu trữ điện hóa (pin) với các nhà máy PV và lưu trữ nhiệt (chất lỏng) với các nhà máy CSP (Concentrated solar power – Điện mặt trời tập trung/ Điện mặt trời địa nhiệt) .
Các loại lưu trữ khác, chẳng hạn như lưu trữ khí nén và bánh đà, có thể có các đặc điểm khác nhau, chẳng hạn như phóng điện nhanh hoặc công suất rất lớn, khiến chúng thu hút các nhà khai thác lưới điện. Dưới đây là thông tin thêm về các loại lưu trữ khác.
Lưu trữ thủy điện
Lưu trữ thủy điện là một công nghệ lưu trữ năng lượng phụ thuộc vào nước. Năng lượng điện được sử dụng để bơm nước lên dốc vào bể chứa khi nhu cầu năng lượng thấp. Sau đó, nước có thể chảy ngược xuống dốc và làm quay tuabin để tạo ra điện khi nhu cầu sử dụng cao.
Lưu trữ điện
Nhiều người trong chúng ta đã quen thuộc với pin, giống như pin được tìm thấy trong laptop và điện thoại di động. Khi điện được nạp vào pin, nó sẽ gây ra phản ứng hóa học và năng lượng được lưu trữ. Khi pin phóng điện, phản ứng hóa học đó sẽ diễn ra ngược lại, tạo ra hiệu điện thế giữa hai điểm tiếp xúc điện, làm cho dòng điện chạy ra khỏi pin. Hóa chất phổ biến nhất cho các tế bào pin là lithium-ion.
Lưu trữ nhiệt năng
Lưu trữ nhiệt năng bao gồm chất lỏng, chẳng hạn như nước hoặc muối nóng chảy, hoặc vật liệu khác được sử dụng để lưu trữ nhiệt. Vật liệu lưu trữ nhiệt này sau đó được lưu trữ trong bể cách nhiệt cho đến khi cần năng lượng. Năng lượng có thể được sử dụng trực tiếp để sưởi ấm và làm mát, hoặc nó có thể được sử dụng để tạo ra điện.
Trong các hệ thống lưu trữ nhiệt năng dành cho điện, nhiệt được sử dụng để đun sôi nước. Hơi nước tạo ra sẽ dẫn động một tuabin và tạo ra năng lượng điện bằng cách sử dụng cùng một thiết bị được sử dụng trong các trạm phát điện thông thường. Việc lưu trữ năng lượng nhiệt rất hữu ích trong các nhà máy CSP, nơi tập trung ánh sáng mặt trời vào bộ thu để làm nóng chất lỏng hoạt động.
Lưu trữ bánh đà
Bánh đà là một bánh xe nặng gắn với trục quay. Tiêu hao năng lượng có thể làm cho bánh xe quay nhanh hơn. Năng lượng này có thể được chiết xuất bằng cách gắn bánh xe vào một máy phát điện, sử dụng điện từ để làm bánh xe quay chậm lại và tạo ra điện năng. Mặc dù bánh đà có thể nhanh chóng cung cấp năng lượng nhưng chúng không thể tích trữ nhiều năng lượng.
Lưu trữ khí nén
Hệ thống lưu trữ khí nén bao gồm như bể chứa, hoặc các thành tạo tự nhiên, như hang động. Một hệ thống máy nén bơm đầy không khí có áp vào các bình. Sau đó, không khí có thể được giải phóng và được sử dụng để điều khiển tuabin sản xuất điện. Các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng khí nén hiện nay thường sử dụng khí thải ra như một phần của chu trình năng lượng khí tự nhiên để sản xuất điện.
Lưu trữ điện năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu mới có thể đốt cháy hoặc tiêu thụ để cung cấp năng lượng. Trong số các loại nhiên liệu có thể mà các nhà nghiên cứu đang kiểm tra là hydro, được sản xuất bằng cách tách nó khỏi oxy trong nước, và mêtan, được tạo ra bằng cách kết hợp hydro và carbon dioxide. Mêtan là thành phần chính của khí tự nhiên, thường được sử dụng để sản xuất điện hoặc sưởi ấm cho các ngôi nhà.
Bộ lưu trữ ảo
Năng lượng cũng có thể được lưu trữ bằng cách thay đổi cách chúng ta sử dụng các thiết bị. Ví dụ: để làm mát ngôi nhà trước giờ cao điểm, bạn có thể lưu trữ năng lượng đó trước để không cần tiêu thụ điện trong ngày. Quy trình tương tự có thể được áp dụng cho máy nước nóng để phân bổ nhu cầu sử dụng trong ngày.
Gần đây, khi chi phí lưu trữ điện năng lượng mặt trời ngày càng giảm, các giải pháp lưu trữ và năng lượng mặt trời sẽ dễ tiếp cận và thu hút hơn với mọi người dân sử dụng hơn.