Mỗi năm, một lượng lớn năng lượng bị lãng phí do không có phương pháp hiệu quả trong việc lưu trữ và sử dụng một cách hiệu quả. Nhưng trong nhiều trường hợp, việc tạo ra điện lại phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết như năng lượng mặt trời và gió. Đôi khi điện được sản xuất ra dư thừa, nhưng đôi khi lại không đủ cho nhu cầu người sử dụng, đó là lúc cần đến các phương pháp lưu trữ tái tạo năng lượng điện.

Hiện nay các quốc gia đang chạy đua phát triển các phương pháp – công nghệ lưu trữ năng lượng điện  nhiều công ty, tập đoàn đã đầu tư nghiên cứu để tìm ra các phương pháp có thể lưu trữ lượng điện lớn hơn, hiệu quả hơn. Sau đây là những công nghệ lưu trữ điện được cho là hiện đại và phổ biến nhất hiện nay:

1. Thủy điện tích năng

Thủy điện tích năng là phương pháp sử dụng điện (dư thừa khi sản xuất) để bơm nước từ hồ chứa thấp đến một hồ chứa cao hơn (ví dụ đặt trên núi hoặc đồi) làm nơi lưu trữ. Khi thiếu điện hoặc khi cần sử dụng nhiều điện, người ta sẽ xả cho nước chảy từ hồ chứa trên cao xuống hồ chứa thấp thông qua một đường ống đặt ngầm trong núi, nước sẽ làm chạy tua-bin đặt trong đường ống và tạo ra điện.

Mô tả các hoạt động của thủy điện tích năng

 

Theo Wikipedia, thủy điện tích năng là một trong những dạng lưu trữ điện năng lớn nhất hiện nay, chiếm tới hơn 90% tổng lượng điện lưu trữ trên toàn cầu. Nhà máy thủy điện tích năng đặt tại Virginia, Mỹ được gọi “viên pin lớn nhất thế giới” do có công suất lưu trữ tới hơn 3 gigawatts (GW), tương đương với sản lượng điện của nhà máy nhiệt điện Drax hoặc nhà máy điện hạt nhân Hinkley Point C.

Thủy điện tích năng có khả năng lưu giữ điện công suất lớn, nhưng hạn chế lớn nhất của nó là đòi hỏi phải có ngọn núi hoặc đồi phù hợp để triển khai. Do đó không phải nơi nào cũng có thể áp dụng thủy điện tích năng. Vương quốc Anh không có nhiều địa hình đủ điều kiện để triển khai phương pháp này. Dù vậy họ vẫn xây dựng một số nhà máy thủy điện tích năng ấn tượng như Dinorwig ở xứ Wales. Và giống như Drax, nó có biệt danh là Electric Mountain: vừa là nhà máy sản xuất điện năng vừa là một điểm thu hút khách du lịch.

2. Hệ thống bánh đà và siêu tụ điện

Có một hình thức lưu giữ điện cho tốc độ phản hồi cao là sử dụng bánh đà và siêu tụ điện. Công nghệ này cho thời gian nạp và xả điện nhanh như các loại pin thông thường.

Điện được sử dụng để làm quay bánh đà ở tốc độ cao. Quá trình này tạo ra động năng ngày càng gia tăng của bánh đà. Và khi cần thiết, bánh đà giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, kết quả làm tốc độ quay giảm. Tại thời điểm đó, động năng được chuyển đổi trở lại thành điện.

Một hệ thống bánh đà lưu trữ năng lượng tại Paris, Pháp

Các siêu tụ điện (hay tụ điện lớp kép) sử dụng cách tiếp cận tương tự nhưng lưu giữ nguồn năng lượng bằng chính nguồn điện. Với các tính năng kết hợp của viên pin và tụ điện, siêu tụ điện lưu trữ năng lượng giống như một điện tích tĩnh, nhưng khác với pin thông thường là nó không xảy ra phản ứng hóa học trong quá trình nạp hoặc xả điện.

Mô tả cách hoạt động của siêu tụ điện

3. Pin Lithium-ion

Battery University cho biết công nghệ pin Lithium-ion hiện đã có thể cung cấp điện cho hầu hết các thiết bị điện gia dụng nhờ nguồn năng lượng dồi dào và tỷ lệ tự xả thấp. Nhiều công ty đang nghiên cứu phát triển công nghệ tăng dung lượng lưu trữ và thời gian sử dụng pin Lithium-ion. Nhờ đó ứng dụng pin Lithium-ion sẽ ngày càng mở rộng, nhất là trong lĩnh vực xe chạy điện (electric vehicles – EV), các thiết bị an ninh, cũng như cung cấp nguồn năng lượng cho mạng lưới điện khu vực và quốc gia.

Tại miền Nam nước Úc, Tesla đã hoàn thành nhà máy lưu trữ điện sử dụng pin Lithium-ion lớn nhất thế giới. Với công suất 100 megawatt (MW), nó có thể cung cấp điện trong một giờ cho 30.000 ngôi nhà. Điều rất có ích trong những ngày thiếu điện hay khi tua-bin gió không sản sinh ra nhiều năng lượng.

Nhà máy lưu trữ điện sử dụng pin Lithium-ion của Tesla

Pin Lithium-ion hiện nay được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực EV. Tuy nhiên các nhà sản xuất xe điện vẫn đang phải đối mặt với thách thức giảm chi phí sản xuất pin nhằm đưa xe điện đến với nhiều người sử dụng hơn nữa.

Tesla được cho là đã làm được điều này. Công ty đã xây dựng nhà máy sản xuất pin khổng lồ Gigafactory ở sa mạc Nevada nhằm tăng sản lượng và giảm giá thành sản xuất của pin. Dù vậy, Tesla được cho là vẫn chưa đạt được những đột phá trong ứng dụng pin Lithium-ion.

4. Pin thể rắn

Nhược điểm của hầu hết các viên pin hiện nay, được sử dụng trong điện thoại thông minh hoặc EV, là thời lượng sử dụng không đủ lâu. Đây lại là điều mà pin thể rắn hoàn toàn có thể khắc phục.

Theo Wikipedia, điểm khác biệt cơ bản giữa các viên pin Lithium-ion phổ biến hiện nay với pin thể rắn là một bên sử dụng dung dịch điện phân dạng lỏng để điều hòa dòng mang điện, trong khi những viên pin thể rắn lựa chọn chất điện phân thể rắn. Chất điện phân trong viên pin là một hỗn hợp hóa chất dẫn điện, cho phép dòng mang điện di chuyển giữa cực âm và cực dương.

So sánh cách hoạt động của pin thể rắn và pin Lithium-ion

5. Pin nhiên liệu hydro

Hydro là một trong những nguyên tố hóa học phổ biến nhất trên trái đất, do đó đây sẽ là nhiên liệu dồi dào cho bất kỳ công nghệ năng lượng nào. Công nghệ pin nhiên liệu hydro đang có những bước phát triển rất nhanh trong những năm gần đây, đặc biệt là trong lĩnh vực xe hơi.

Theo Wikipedia, biến đổi năng lượng trong pin nhiên liệu hydro cũng tương tự như pin thông thường với hai điện cực tách nhau bằng điện phân. Không giống như pin hoặc ắc quy, tế bào nhiên liệu hydro không bị mất điện và cũng không có khả năng tích điện. Tế bào nhiên liệu hoạt động liên tục khi nhiên liệu (hydro) và chất oxy hóa (oxy) được đưa từ ngoài vào.

Hydro cần phải được cung cấp thường xuyên để nó tiếp tục tạo ra điện – điều này dẫn đến sự gia tăng của các trạm tiếp nhiên liệu, nơi các xe chạy bằng hydro có thể được “đổ đầy” hydro khi pin đã cạn kiệt.

Ngoài việc cung cấp năng lượng cho ô tô, các pin nhiên liệu hydro cũng được sử dụng để cấp điện cho các tòa nhà và vệ tinh của NASA.

Theo VNREVIEW

Đọc thêm:

PHƯƠNG PHÁP LƯU TRỮ NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ ( PHẦN 2)

Có thể bạn quan tâm:

NHỮNG LỖI THƯỜNG GẶP KHI SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

GIẢI PHÁP CHỐNG SÉT CHO CÁC TÒA NHÀ, CÔNG TRÌNH

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG SOLAR HÒA LƯỚI

ĐÁNH GIÁ CHI TIẾT VỀ ƯU & NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *