Vì vậy, chính xác thì lưu trữ năng lượng trong thời gian dài là gì?
Mọi người đang bàn tán về nó, và người dân ở California đang mua chúng. Sau đây là những gì bạn cần biết về xu hướng mới nổi này.
Lưu trữ năng lượng dài hạn chiếm một vị trí đáng ghen tị trong chu kỳ bong bóng về công nghệ xanh. Sức hấp dẫn của nó đã được chứng minh là bền hơn cả chuỗi – khối (blockchain) năng lượng, và việc thương mại hóa nó còn nổi hơn cả năng lượng Hydro.
Chu kỳ bong bóng của các công nghệ vì môi trường.
Tùy thuộc vào người mà bạn đang trò chuyện, công nghệ lưu trữ năng lượng dài hạn có thể đánh bật cả các nhà máy điện than và khí đốt, biến năng lượng tái tọa thành nguồn năng lượng có thể cung ứng cả một ngày dài và mở đường cho công cuộc lưới điện không CO2.
Nhưng ngoài những dự đoán, khó có thể tìm ra một đinh nghĩa nhất quán về ý nghĩa thực sự của danh mục này và công dụng chính xác của nó. Điều đó phần lớn là do thị trường cho những thứ như vậy chưa thực sự tồn tại.
Và điều đó đang ngày càng thay đổi. Vào ngày 15 tháng 10, một liên minh các nhà tổng hợp do cộng đồng bình chọn ở California đã đưa ra yêu cầu trọng điểm đầu tiên cho các dự án mục tiêu dài hạn được đề xuất. Để đủ điều kiện, các dự án phải:
- Lớn hơn 50MW.
- Có thể xả điện ở cấp công suất đó lâu hơn 8 tiếng.
- Đưa vào vận hành trước 2026.
Các công ty quan tâm đến quy trình này nắm giữ một loạt các công nghệ, bao gồm cả thủy điện tích năng, lĩnh vực liên quan đến tọng lực, khí nén và pin oxi hóa khử, cũng như pin Lithium-ion đang dẫn đầu thị trường hiện nay.
GreenTech Media (GTM) trước đây đã đề cập đến các công nghệ trọng điểm đang cạnh tranh cho một vị trí đối với lưới điện và gần đây đã xuất bản một bài giải thích về năng lượng xanh Hydrogen, một ứng cử viên khác cho hệ thống lưu trữ dài hạn. Dựa trên nỗ lực mới để mua những công nghệ này, GTM đã biên soạn một hướng dẫn về lý do tại sao nó quan trọng, những sản phẩm và công ty đang cạnh tranh để có thể bán nó, và những trở ngại mà hệ thống này đang đối mặt.
Tại sao chúng ta để tâm đến thời lượng lưu trữ năng lượng?
Điện gió và Năng lượng mặt trời (NLMT) là những nguồn điện phát triển nhanh nhất trên toàn cầu, nhưng chúng chỉ sản xuất vào một số thời điểm nhất định. Lưu trữ năng lượng giúp lượng công suất này hữu ích và cả những thời điểm khác.
Nguồn năng lượng lưu trữ từ lưới điện lớn nhất hiện này là thủy điện tích năng, sử dụng năng lượng để bơm nước lên một hồ chứa ở trên cao, sau đó xả nước và tạo ra điện khi cần thiết. Nhưng những công trình lớn như vậy rất khó để xây dựng ngày nay.
Pin Lithium-ion đã hoàn toàn chiếm ưu thế trong việc xây dựng hệ thống lưu trữ mới trong những năm gần đây. Nhưng hiếm khi chúng có thể cung cấp năng lượng lâu hơn 4 tiếng với công suất xả lớn nhất – đó là ý mọi người muốn nói khi đền cập đến “thời lượng xả”. Về mặt kỹ thuật, pin lưu trữ có thể sử dụng lâu hơn nhưng cũng thường có giá cao hơn giá trị của nó trong thị trường cạnh tranh khốc liệt ngày nay.
Sự thiết yếu của lưu trữ năng lượng sẽ tăng mạnh khi nhiều dự án điện năng lượng mặt trời có kích thước lớn như thế này xuất hiện.
Thuật ngữ “dài hạn” tập trung vào việc lượng năng lượng mà hệ thống có thể lưu trữ. Và công nghệ này phải thực hiện điều này với giá rẻ, có nghĩa là mở rộng quy mô hiệu quả hơn so với pin Lithium-ion. Nếu không, tính khả thi về kỹ thuật và cả kinh tế của nó sẽ không nhiều.
Các nhà phát triển rất khó tìm được nơi mà lưu trữ năng lượng dài hạn có thể sinh lời trong hệ thống thị trường điện như hiện nay. Các nhà phân tích tin rằng nó sẽ trở nên hữu ích hơn khi tỷ lệ sản xuất điện cao hơn từ các nguồn không liên tục.
Đó là lý do tại sao việc đấu thầu ở California là một cột mốc quan trọng như vậy: Các dự án lưu trữ dài hạn được tiến hành đầu tư trước, sau đó sẽ thiết lập giá trị thị trường cho công nghệ và cho thế giới thấy rằng nó đã sẵn sàng cho thời điểm quyết định.
“Chúng tôi đang tham gia đấu thầu các dự án thử nghiệm và coi việc công bố này là sự chứng thực mạnh mẽ quan điểm của chúng tôi rằng thị trường điện đang nhanh chóng chuyển sang nhu cầu lưu trữ năng lượng dài hạn, đặc biệt là những nơi có mức năng lượng cao từ nguồn tái tạo và các nhày máy sử dụng nguyên liệu hóa thạch đang dần về hưu như ở California”, Jon Norman, chủ tịch công ty lưu trữ khí nén Hydrostor nói.
Quá trình này cũng được xây dựng trong vài năm trước khi các dự án đến hạn, giúp công nghệ có thời gian để phát triển ngay cả khi nhiều nguồn năng lượng tái tạo tham gia vào lưới điện California.
Mateo Jaramillo, đồng sáng lập công ty khởi nghiệp pin thể lỏng Form Energy, cho biết: “Sáu năm – giai đoạn đó đang trông khác đi rất nhiều”. Form đang xem xét California RFP và có thể tham gia với tư cách là nhà phát triển hoặc nhà cung cấp công nghệ.
Lưu trữ dài hạn sẽ kéo dài trong bao lâu?
Các doanh nhân đã tuyên bố danh hiệu “dài hạn” cho một loạt các công nghệ khác nhau.
Một số công ty khởi nghiệp đã quảng cáo các sản phẩm lưu trữ lên đến 4 tiếng kỳ lạ của họ là “dài hạn”, nhưng điều đó dẫn đến việc tiếp thị không thuyết phục. Pin Lithium-ion đã cạnh tranh với các ứng dụng kéo dài 4 tiếng, tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với bất kỳ loại pin thay thế nhỏ và tương đối lớn. Không có gì ngạc nhiên khi các công ty khởi nghiệp công nghệ đang cố gắng thách thức Lithium-ion ở thời điểm này có xu hướng thất bại.
Javier Cavada, CEO của công ty lưu trữ khí đông lạnh Highview Power, đã xác định lưu trữ dài hạn theo cách có mục tiêu hơn. Trong một cuộc phỏng vấn, ông cho biết: “Dài hạn là bất cứ thứ gì đủ lâu để sử dụng năng lượng tái tạo trong một ngày dài”.
Công ty khởi nghiệp Form Energy có trụ sở tại Massachusetts đã ký hợp đồng với công ty Great River Energy của Minnesota để lắp đặt một hệ thống dài hạn vào năm 2023. Dự án này sẽ có thể xả 1 MW trong 150 giờ. Form đã giữ im lặng về việc pin “không khí nước” trông như thế nào, nhưng nó được tuyên bố là có khả năng cạnh tranh về chi phí với thời lượng lâu hơn nhiều so với lĩnh vực của các đối thủ.
Các gói thầu ở California đặt mức tối thiểu là thời lượng 8 tiếng nhưng vẫn mở cửa với các mức lưu trữ lâu hơn. Các dự án Lithium-ion đã đạt được thời lượng 8 tiếng ở những nơi như Đảo Long và Nantucket, và Lithium-ion nhiều hơn các công nghệ khác về số yêu cầu cung cấp thông tin trước RFP. Các nhà thầu sẽ tùy thuộc vào trường hợp mà công nghệ đã chọn của họ có thể cung cấp thời lượng ở bất kỳ mức yêu cầu nào mà nó có thể đạt được.
“Dài hạn” là một thuật ngữ không còn được chính xác như được sử dụng ngày nay trong công nghiệp, nó bao hàm tất cả mọi thứ có định mức xả từ 6 đến trên 1000 giờ”, Jaramillo đề cập trong một email vào đầu năm nay. “Đã đến lúc chúng ta bắt đầu loại bỏ việc chỉ định thời lượng và bắt đầu mô ta việc lưu trữ theo chức năng mà nó có thể cung cấp”.
Một hệ lưu trữ dài hạn có thể làm được những gì?
Không có thị trường nào thích hợp ở Califirnia để chi trả cho lưu trữ dài hạn chỉ để duy trì. Các dự án này sẽ cần phải chứng tỏ khả năng đặc biệt để có thể đáp ứng được nhu cầu thị trường.
Có khả năng phát công suất đỉnh cao sẽ là một trong những vai trò đầy hứa hẹn. Các nhà máy điện khí tự nhiên đang áp dụng khả năng này, giúp người dân California luôn có thể sử dụng điện ổn định khi mặt trời lặn và sử dụng hết điện mặt trời. Thời lượng 4 tiếng của các nhà máy pin lưu trữ hoạt động khá tốt để chuyển sản lượng điện mặt trời của một ngày sang giờ tối có nhu cầu sử dụng cao nhất. Nhưng sau khi xả cạn, nó trở thành vấn đề khi nhu cầu năng lượng kéo dài hơn.
Pin lưu trữ vẫn chưa thể cạnh tranh với các nhà máy nhiệt điện trong việc cung cấp điện kéo dài trong nhiều ngày. Nhưng một hệ thống lưu trữ có thời lượng lên đến 24 giờ có thể giải quyết các giờ cao điểm nhu cầu năng lượng được lâu hơn và hệ thống 48 giờ có thể làm được nhiều hơn thế.
New York đã chính thức nhắm đến các nguồn năng lượng cũ gây ô nhiễm lớn để sa thải, điều này làm nổi lên ý tưởng sử dụng hệ thống lưu trữ để thay thế chúng. Nghiên cứu ở đó cho thấy pin lưu trữ chỉ có thể thay thế từ 6 đến 11% mức công suất đỉnh hoạt động ở đó. Form Energy đã nghiên cứu vai trò của việc tăng khả năng lưu trữ dài hạn và phát hiện ra rằng khi kết hợp với pin Lithium-ion có thể loại bỏ 83% nhu cầu công suất đỉnh với chi phí hiệu quả và đồng thời cung cấp cùng một mức độ tin cậy.
Khi có nhiều nguồn năng lượng tái tạo đến và cung cấp năng lượng cho lưới điện cùng một lúc, chúng sẽ tạo ra áp lực lớn để cắt giảm hoặc loại bỏ bất kỳ nguồn công suất nào không cần thiết khi được tạo ra. Nhà máy điện gió và điện mặt trời có thể cảm thấy áp lực về tài chính để xây dựng các hệ thống dài hạn để tích trữ sản lượng đó và bán nó vào những giờ cao điểm để tạo ra nhiều tiền hơn. Từ góc độ hệ thống, đó là việc sử dụng hiệu quả hơn các nhà máy điện hiện có.
Nhiều vùng có sự thay đổi theo mùa rõ rệt giữa các tháng nắng và các tháng mưa hay những lúc nhiều mây. Bộ lưu trữ dài hạn đủ rẻ để có thể lưu trữ năng lượng cho nhiều tháng để tránh tình trạng cắt giảm điện mặt trời vào mùa hè và tăng cường nguồn cung năng lượng khi thời tiết u ám bắt đầu.
Hydrostor sử dụng khí nén trong các hang động để tích trữ năng lượng, nó đang được phát triển các hệ thống như những giải pháp thay thế quy mô lớn cho việc nâng cấp hệ thống truyền tải ở Chile và Úc, Norman cho biết.
Các nhà máy điện lưu trữ dài hạn thực tế có thể đóng nhiều vai trò. Cavada dự đoán rằng các dự án Highview sẽ so sánh giá năng lượng tái tạo giá rẻ hằng ngày, cung cấp công suất đỉnh và thậm chí hỗ trợ các dịch vụ ổn định như duy trì và dự phòng quay (phát vượt công suất). Cavada cho biết, Công nghệ Highview rất phù hợp cho các gói thầu mới, nhưng anh ấy cũng ám chỉ rằng anh ấy bắt đầu lên dự án cho các khu vực California nằm ngoài quy trình này.
Highview Power sử dụng nguyên liệu từ các chuỗi cung ứng điện và dầu khí đã được thiết lập. Nó có thể kéo dài thời gian bảo quản của nhà máy bằng cách bổ sung thêm nhiều bể đông lạnh.
Có thật sự đúng như vậy?
Rào cản đối với một ngành công nghiệp lưu trữ dài hạn đang phát triển mạnh là thuyết phục các khách hàng của nhà máy điện cổ điển rằng các công nghệ mới hoàn toàn không giống bất cứ thứ gì mà lưới điện hiện đang sử dụng là sự đánh cược an toàn trong nhiều thập kỷ vận hành.
Các thử nghiệm trong phòng nghiên cứu có thể làm giảm rủi ro, nhưng không có gì có thể làm chứng cho các hệ thống ở quy mô Mega Watt. Đó là lý do tại sao Form cam kết với Great River Energy là rất quan trọng, cũng như các dự án ban đầu của Highview Power và Hydrostor. Một ngoại lệ lớn đối với rủi ro công nghệ là thủy điện tích năng, đã được sử dụng ở quy mô lớn trong nhiều thập kỷ qua. Thay vào đó, những dự án này phải vật lộn với chi phí vốn đầu tư cao và những lo ngại về môi trường.
Một lời chỉ trích khác tấn công vào khuôn khổ của công nghệ “dài hạn” có phải chỉ là một cái tên đẹp hơn cho pin xả chậm? Đối với một số công nghệ, đây là một trở ngại. Bản chất vật lý của cách các electron di chuyển trọng giới hạn mức công suất mà nó có thể đẩy ra trong một thời điểm. Kết quả là một dòng xả chậm và lâu. “Lưu trữ dài hạn” nghe có vẻ ấn tượng hơn nhiều so với “công nghệ nhỏ giọt chậm và lâu”.
Nhưng các công nghệ khác có thể tùy chỉnh tỷ lệ công suất trên năng lương, có nghĩa là chúng có thể cung cấp nhiều năng lượng như thiết kế, trong giới hạn nhất định. Ví dụ, Highview Power lắp đặt các tuabin truyền thống dựa trên lượng MW công suất cần thiết và bổ sung nhiều bể đông lạnh nếu cần để đạt mức dung dượng thiết kế. Nó có thể được bổ sung thêm nhiều bể đông lạnh thêm sau vài năm nếu yêu cầu việc lưu trữ dài hạn. Khả năng tùy chỉnh đó đặt vấn đề “pin chậm” sẽ không còn nữa.
Cuối cùng, các nhà cung cấp hệ lưu trữ dài hạn cần phải tìm ra mô hình kinh doanh phù hợp. Thời lượng dài hơn về bản chất không phải là một điều tốt; chúng có giá trị trong chừng mực mà chúng có thể phải quyết được một vấn đề mà các công nghệ lưới điện hiện hữu không thể giải quyết được. Nhưng lưới điện đang thay đổi từng ngày, vì vậy ngành điện phải tìm cách dự đoán vấn đề trước khi chúng xuất hiện và tập hợp thành một danh sách để xử lý trước khi chúng diễn ra. Các dự án đấu thầu ở California sẽ không yêu cầu lưu trữ dài hạn vào ngày mai; mà họ đang nhìn vào những năm 2026.
Nếu California và các mạng lưới khác đang phát triển nhanh chóng, hãy đợi các vấn đề về lưới điện đến trước khi họ chuẩn bị các giải pháp, họ sẽ khó có thể phản hồi nhanh chóng.
By Đỗ Đăng Khoa – Lithaco
(TĐK- nguồn Greentech Media)
Bài Viết Liên Quan
