Hiện nay, nhu cầu lưu trữ năng lượng đang ngày càng trở nên thiết yếu. Một lý do dẫn đến việc này đó chính là sự lãng phí một lượng lớn năng lượng hằng năm do không có những phương pháp lưu trữ và sử dụng hiệu quả. Một lý do khác có thể kể đến là việc tạo ra điện năng lại phụ thuộc vào điều kiện thời tiết như năng lượng gió và mặt trời. Trong trường hợp này, điện năng được tạo ra có khi dư thừa, có khi thiếu thốn không đủ đáp ứng nhu cầu người dùng. Vậy nên việc tìm đến các phương pháp tái tạo và công nghệ lưu trữ năng lượng là rất cần thiết.
PC1 sẽ điểm qua những công nghệ lưu trữ năng lượng hiện đại và phổ biến nhất thời gian qua. Đây là những thành phẩm của công cuộc chạy đua phát triển và đầu tư nghiên cứu của rất nhiều công ty, tập đoàn và các quốc gia trên thế giới.
Nội dung bài viết
Thủy điện tích năng
Thủy điện tích năng được xem 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. Đây là nhà máy thủy điện kiểu bơm tích lũy, sử dụng điện dư thừa trong giờ thấp điểm để bơm nước từ hồ chứa thấp đến cao hơn để làm nơi lưu trữ. Vậy nên khi thiếu điện hoặc nhu cầu sử dụng tăng đột biến, nước từ hồ chứa trên cao sẽ được xả xuống hồ thấp, làm chạy tua-bin và tạo ra điện.
Thủy điện tích năng có khả năng lưu giữ điện công suất lớn, nhưng không phải nơi nào cũng có thể áp dụng thủy điện tích năng. Hạn chế duy nhất của phương pháp này là đòi hỏi phải có ngọn núi hoặc đồi phù hợp để triển khai.
Hệ thống bánh đà và siêu tụ điện
Tiếp theo là phương pháp lưu trữ điện hiệu quả và cho tốc độ phản hồi cao, là sử dụng bánh đà và siêu tụ điện. Khi sử dụng công nghệ này, thời gian nạp và xả điện sẽ có tốc độ nhanh tương đương với các loại pin thông thường.
Quá trình sử dụng điện để làm quay bánh đà ở tốc độ cao, tạo ra động năng ngày càng gia tăng của bánh đà. Và khi cần thiết, bánh đà sẽ giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, kết quả làm tốc độ quay giảm. Động năng được chuyển đổi trở lại thành điện tại thời điểm đó.
Các siêu tụ điện còn gọi là tụ điện lớp kép, sử dụng cách tiếp cận tương tự nhưng lưu giữ nguồn năng lượng bằng chính nguồn điện. Có thể hiểu là do sự kết hợp của viên pin và tụ điện, siêu tụ điện lưu trữ năng lượng giống như một điện tích tĩnh, nhưng không xảy ra phản ứng hóa học trong quá trình nạp hoặc xả điện giống các loại pin bình thường.
Pin Lithium-ion
Theo Battery University, nhờ nguồn năng lượng dồi dào và tỷ lệ tự xả thấp, công nghệ pin Lithium-ion hiện đã có thể cung cấp điện cho hầu hết các thiết bị điện gia dụng. Hiện nay, có nhiều đơn vị đang nghiên cứu để 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.
Tuy nhiên, thách thức mà các nhà sản xuất xe điện đang phải đối mặt là làm sao giảm chi phí sản xuất pin nhằm đưa xe điện đến với nhiều người sử dụng hơn nữa.
Pin thể rắn
Pin thể rắn cũng chính là một phương án lưu trữ năng lượng hiệu quả trong một số trường hợp. Hạn chế về mặt thời gian là nhược điểm chung của hầu hết các loại pin hiện nay. Các viên pin được dùng trong điện thoại thông minh hoặc xe máy điện đều đều có thời lượng sử dụng khá ngắn. Nhưng ngược lại thì đây lại là ưu điểm của dạng pin thể rắn.
Theo các nguồn tin thu thập được, các viên pin Lithium-ion phổ biến hiện nay sử dụng dung dịch điện phân dạng lỏng để điều hòa dòng mang điện. Trong khi đó, những viên pin thể rắn lựa chọn chất điện phân thể rắn. Đây là điểm khác biệt lớn nhất có thể kể đến. 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.
Xem thêm
- Các công nghệ lưu trữ năng lượng phổ biến (Phần 2)
- Các công nghệ lưu trữ năng lượng phổ biến (Phần 3)
- Lưu trữ năng lượng – xu hướng tất yếu của tương lai
