Nguồn: internet

TRĂM THÁCH THỨC VỚI LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY

Về mặt kinh tế, thủy điện tích năng vẫn là phương án tối ưu cho việc lưu trữ điện, do ưu điểm vượt trội về công suất và dung lượng dự trữ lớn, thời gian khai thác lâu dài lên đến 75 năm. Trên thế giới, hiện có nhiều dự án có công suất lớn hơn 1000MW tập trung nhiều ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc… Tuy nhiên, chi phí xây dựng ban đầu của thủy điện tích năng lớn, thời gian hoàn vốn lâu, chiếm nhiều tài nguyên đất đai.

Ngoài ra, việc quy hoạch lựa chọn vị trí dự án thủy điện tích năng rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn tài nguyên nước, mặt bằng, nhu cầu sử dụng cũng như cơ sở hạ tầng lưới điện khu vực. Tại Việt Nam, hiện chỉ mới có công trình thủy điện tích năng Bác Ái (công suất 1200MW) là dự án thủy điện tích năng đầu tiên, dự kiến đưa vào vận hành cuối năm 2028.

Sơ đồ nguyên lý nhà máy thủy điện tích năng – Nguồn: Internet

Những năm gần đây, ngoài thủy điện tích năng, phương án lưu trữ điện bằng hệ thống Ắc-quy hoặc Pin lithium (Battery Energy Storage Systems – BESS) được xem là hướng đi mới, tạm thời có thể giải quyết nhu cầu lưu trữ năng lượng quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương án này là các loại pin lưu trữ có tuổi thọ ngắn và hiệu suất lưu trữ giảm dần theo thời gian. Mặt khác, giá thành của phương án này ngày càng cao do trữ lượng đất hiếm để sản xuất Pin lithium có hạn, công tác xử lý chất thải cho quá trình sản xuất, tiêu hủy, tái sử dụng khá phức tạp, chưa kể đến sự cạnh tranh khốc liệt của thị trường công nghiệp nhẹ trong việc tận dụng phương án này (thiết bị điện tử, điện thoại, xe điện…).

Để tạm thời giải quyết bài toán điều độ hệ thống, Việt Nam đang sử dụng các phương pháp khác như sử dụng máy phát diesel, mua bổ sung điện từ Lào, Trung Quốc, giảm phát các dự án nguồn, cắt bớt phụ tải…

Nguyên lý chung của các giải pháp đang được sử dụng

Mô-đun Bánh đà lưu trữ năng lượng G2 NASA có công suất 1kW, khả năng lưu trữ 525Wh, kích thước 30.5cm x 76.2cm – Nguồn: NASA

GIẢI PHÁP GRAVICITY HAY ENERGY VAULT – Ý TƯỞNG STARTUP NÀO SẼ LÀM NÊN CHUYỆN?

Trong khi giải pháp BESS chưa mang lại được những lợi ích kinh tế rõ rệt và lâu dài, việc phát triển năng lượng tái tạo vẫn còn đang mắc kẹt do chưa tìm được phương án lưu trữ phù hợp với nhu cầu sử dụng thực thế. Trong khi đó, thế giới cũng chứng kiến sự ra đời của những công ty khởi nghiệp (starup) phát triển dựa trên ý tưởng từ mô hình thuỷ điện tích năng truyền thống, hoàn toàn khả thi về mặt kỹ thuật, lợi dụng trọng lực của Trái Đất để tích trữ năng lượng, nhưng thay thế chất làm việc bằng chất rắn, thông qua giải pháp Gravicity và giải pháp Energy Vault.

Video giới thiệu giải pháp lưu trữ năng lượng Gravicity – Nguồn: www.gravitricity.com

Video giới thiệu giải pháp lưu trữ năng lượng Energy Vault – Nguồn: energyvault.com

Các ý tưởng này có nhiều ưu điểm có thể giải quyết được các khúc mắc lớn nhất của các phương án hiện nay:

✔ Hiệu suất lưu trữ cao, độ suy giảm thấp, tuổi thọ dự án hơn 50 năm

✔ Không phụ thuộc vào nguồn tài nguyên nước, không ảnh hưởng đến môi trường

✔ Thiết kế công suất và khả năng lưu trữ một cách linh động, có thể xây dựng và lắp đặt gần khu dân cư

Về bài toán chi phí, năm 2018 Đại học Hoàng gia Luân Đôn đã có Báo cáo độc lập phân tích chi phí bình quân cho giải pháp Gravicity so với các giải pháp khác. Các kết quả của báo cáo cho thấy, giải pháp Gravicity có chi phí lưu trữ bình quân hằng năm (Annualised Levelised cost of storage – LCOS) thấp hơn, không giới hạn chu kỳ nạp, vòng đời dự án hơn 50 năm, mô hình công suất lớn hơn, hứa hẹn cho hiệu quả kinh tế cao hơn.

Khứa hẹn cho hiệu chi phí lưu trữ bình quân hằng năm (Annualised Levelised cost of storage – LCOS) cho kịch bản chung – Nguồn www.engineernewsnetwork.com

Theo phân tích của giới chuyên gia, mô hình Energy Vault thậm chí còn cho hiệu suất tốt hơn, có ưu điểm vượt trội hơn về tính liên tục và dự phòng của hệ thống, chi phí rẻ hơn so với Gravicity, tuy nhiên điều này vẫn chưa có báo cáo đánh giá.

Dù nhiều hứa hẹn mở ra những giải pháp mới cho ngành năng lượng tái tạo toàn cầu, nhưng các startup vẫn đang trong giai đoạn kêu gọi vốn, chưa có dự án thực tế. Bên cạnh những những ưu điểm, cũng cần làm rõ hướng giải quyết các vấn đề như chất lượng điện đầu ra, tính liên tục của hệ thống, các rủi ro hỏng hóc, ảnh hưởng của môi trường lên hệ thống khi vận hành lâu dài, độ trễ hệ thống, hao phí năng lượng do các cơ cấu hãm… Để đánh giá được khách quan về mặt hiệu quả chi phí, cần có dự án thực tế được vận hành khai thác trong thời gian đủ lâu.

Thực hiện: Phạm Thành Nguyên

[1]: Nghị quyết 55-NQ/TW ngày 11/2/2020 của Bộ Chính Trị