Nguyên lý hoạt động của REMORA

REMORA là một hệ thống thủy lực dựa trên nước và không khí để lưu trữ và phân phối năng lượng được sản xuất dư thừa từ các nhà máy năng lượng tái tạo trong các bể chứa được lắp đặt dưới đáy biển. Giải pháp này được phát triển và sở hữu bản quyền bởi Segula Technologies và các trường đại học hàng đầu nước Pháp như Université de Nantes, IMT Atlantique. Năm 2020, nó đã nhận được giải thưởng danh giá dành cho các dự án xuất sắc trên toàn nước Pháp (French Grand prize for Engineering).

Hình 1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống REMORA

Hệ thống này có thể áp dụng hiệu quả cho các dự án điện gió ngoài khơi, cũng như các nguồn năng lượng gần bờ khác và hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm cuối cùng. Việc xây dựng và thử nghiệm hệ thống đầu tiên với công suất 10kW trong phòng thí nghiệm đã được thực hiện trong năm 2020.

REMORA là một hệ thống gồm một bệ nổi cùng tất cả các thiết bị chuyển đổi và các bể chứa ngầm được đặt dưới đáy biển để lưu trữ khí nén. Các bệ nổi này có chức năng chuyển đổi năng lượng điện thành khí nén và ngược lại nhờ vào các thiết bị điện và cơ điện, tuabin máy bơm và bồn nén đẳng nhiệt như được mô tả trên Hình 1. Cụ thể là, ở chế độ lưu trữ, nguồn năng lượng điện dư thừa từ nhà máy năng lượng tái tạo được dùng để vận hành các bơm chuyển đổi thành dạng năng lượng khí được nén trong các bể. Ngược lại, ở chế độ máy phát, khí nén sẽ được giải phóng để chạy các bơm tạo thành một dòng điện cung cấp ngược lại lên lưới. Các tác vụ này được thực hiện nhờ sự có mặt của bộ chuyển đổi công suất AC/AC.

Hình  2. Hình ảnh thực tế ảo của REMORA

Bệ nổi kết nối với nhà máy điện thông qua cáp điện cao thế ngầm (đường vàng – Hình 2) và sau đó liên kết với bể chứa khí bằng các đường ống dẫn khí nén (đường xanh – Hình 2). Mặt khác, các bể chứa dưới đáy biển được đặt ở độ sâu từ 70 đến 200 mét dành riêng cho việc lưu trữ khí nén ở áp suất không đổi.

Được thiết kế theo dạng mô-đun, mô hình sáng tạo này cho phép triển khai đồng bộ cùng tất cả các thiết bị cần thiết khác làm giảm đáng kể chi phí sản xuất, đồng thời tối ưu hóa việc triển khai trên công trường. Hiện tại, các cấu hình thông thường cho 1 mô-đun được dự đoán với tỷ lệ 15 bể chứa khí nén cho mỗi bệ nổi với công suất là 15 MW và năng lượng lưu trữ tối đa khoảng 90 MWh.

Hình 3 mô tả một hệ thống lưu trữ trên bờ được xây dựng bởi SEGULA Technologies, CETIM, Université de Nantes và IMT Atlantique (Pháp) được thực hiện vào đầu năm 2020. Theo kỳ vọng của nhà sản xuất, một hệ thống thực lưu trữ đầu tiên sẽ được lắp đặt ngoài khơi vào năm 2023.

Hình 3. Mô hình REMORA trong phòng thí nghiệm

Hệ thống lưu trữ năng lượng ngoài khơi - Giải pháp năng lượng mới cho cường quốc biển

Văn kiện Đại hội Đảng lần thứ XIII đặt ra mục tiêu: Đến năm 2045, Việt Nam sẽ trở thành cường quốc biển. Để đạt được mục tiêu này, một chiến lược toàn diện được đề ra mà trong đó phát triển kinh tế biển là một trong ba trụ cột quan trọng. Do vậy, việc phát huy tiềm năng của các nguồn năng lượng tái tạo biển (gió, sóng biển, dòng chảy…) cần nhận được sự quan tâm đặc biệt để tích hợp cùng các ngành kinh tế biển khác. Nhờ sự ưu đãi của thiên nhiên, nước ta có đường bờ biển dài 3.260 km kéo dài từ Móng Cái (Quảng Ninh) tới Hà Tiên (Kiên Giang) với điều kiện khí hậu thuận lợi, đã tạo điều kiện cho việc xây dựng hàng loạt các nhà máy năng lượng tái tạo kể cả trên bờ và ngoài khơi.

Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ cùng với đặc tính tự nhiên bất ổn của các loại nguồn này kéo theo nhiều nguy cơ tiềm tàng trong việc đảm bảo an ninh cho toàn hệ thống. Các hệ thống lưu trữ năng lượng, chẳng hạn như thủy điện tích năng Bác Ái, đang được xây tại một số khu vực tập trung mật độ lớn các nhà máy năng lượng tái tạo dựng nhằm giúp tăng hiệu quả khai thác công suất phát của các nguồn năng lượng này. Nhưng như vậy vẫn là chưa đủ đối với tổng quy mô tiềm năng năng lượng tái tạo ở Việt Nam mà Dự thảo Quy hoạch điện 8 đã đưa ra.

So với các hệ thống lưu trữ được xây dựng trên bờ vốn chiếm diện tích đất liền cũng như khó khăn trong vấn đề giải phóng mặt bằng và yếu tố đảm bảo diện tích rừng tự nhiên. Hệ thống lưu trữ lắp đặt ngoài khơi như REMORA tận dụng nhiều ưu điểm trong việc tiết kiệm diện tích đất, tăng tính an toàn, khả năng làm mát và đặc biệt là phát triển bền vững cùng hệ sinh thái biển. Đây là một hướng đi mới có tính ứng dụng cao trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam và cần được quan tâm nghiên cứu.

Thực hiện: Nguyễn Lê Quốc Khánh

Nguồn tham khảo:

[1] https://www.segulatechnologies.com/en/innovation_project/remora/

[2] https://www.youtube.com/watch?v=0CbEVEV9O64