Giải pháp lưu trữ hydro cho nguồn năng lượng không liên tục: Năng lượng mặt trời
Ngày nay, năng lượng được truyền trực tiếp đến người tiêu dùng thông qua lưới điện hoặc được lưu trữ dưới dạng nguồn điện dự phòng để sử dụng trong tương lai thông qua pin, bơm nước, v.v. Khi nói đến năng lượng mặt trời và năng lượng gió, việc tận dụng tối đa các nguồn năng lượng tái tạo bằng các phương pháp truyền tải điện truyền thống trở nên cực kỳ khó khăn do vị trí của người tiêu dùng và tốc độ tiêu thụ của họ khác nhau.
Tại sao các trang trại năng lượng mặt trời cần lưu trữ
Nói một cách đơn giản, "Chúng ta cần lưu trữ vì mặt trời không chiếu sáng vào ban đêm", Tiến sĩ David Wogan đã viết trên tạp chí Scientific American.
Các công nghệ tiên tiến nhanh chóng như lưu trữ năng lượng là cần thiết để bù đắp cho sự biến động ngắn hạn của các nguồn năng lượng tái tạo. Ví dụ, khi tích hợp năng lượng mặt trời, chủ sở hữu nhà máy điện và nhà điều hành lưới điện phải đối mặt với ba thách thức lớn:
Biến động không thể kiểm soát: Sản lượng điện mặt trời thay đổi theo những cách mà các nhà điều hành sản xuất không thể kiểm soát, vì ánh sáng mặt trời có thể thay đổi theo từng thời điểm, ảnh hưởng đến sản lượng điện từng thời điểm. Biến động về sản lượng điện này dẫn đến nhu cầu năng lượng bổ sung để cân bằng cung cầu trên lưới điện tức thời, cũng như các dịch vụ phụ trợ như điều chỉnh tần số và hỗ trợ điện áp.
Tính không thể đoán trước một phần: Tính khả dụng của ánh sáng mặt trời một phần không thể đoán trước vì các hệ thống điện mặt trời PV cần có ánh sáng mặt trời để hoạt động.
Phụ thuộc vào vị trí: Các nguồn năng lượng mặt trời nằm ở những vị trí cụ thể và không giống như than, khí đốt, dầu hoặc urani, không thể vận chuyển đến một địa điểm phát điện tối ưu cho lưới điện. Việc phát điện phải được đặt cùng vị trí với chính nguồn năng lượng đó và thường thì những địa điểm này cách xa nơi mà điện cuối cùng sẽ được sử dụng. Thường cần có công suất truyền tải mới để kết nối các nguồn năng lượng mặt trời với phần còn lại của lưới điện.
Việc lưu trữ năng lượng mặt trời để sử dụng sau này có thể giải quyết hoặc giảm thiểu những thách thức vốn có nêu trên. Chúng ta có thể khắc phục tính biến động không thể kiểm soát và tính không thể đoán trước bằng cách lưu trữ sản lượng năng lượng quá mức từ ánh sáng mặt trời mạnh và xả năng lượng đã lưu trữ để bù đắp cho sản lượng năng lượng không đủ khi ánh sáng mặt trời yếu. Lưu trữ năng lượng mặt trời cũng giúp người dùng tránh lãng phí ánh sáng mặt trời cường độ cao do giới hạn công suất của lưới điện, qua đó thúc đẩy hơn nữa tỷ lệ sử dụng chung của các trang trại năng lượng mặt trời.
Lưu trữ năng lượng mặt trời trong hydro so với các giải pháp lưu trữ truyền thống
Việc sử dụng lưu trữ hydro cung cấp các giải pháp cho những hạn chế của các hệ thống lưu trữ truyền thống:
Giải pháp lưu trữ hydro có chi phí thấp hơn nhiều so với giải pháp lưu trữ pin, đặc biệt là khi lượng lưu trữ và thời gian lưu trữ tiếp tục tăng. Chi phí lưu trữ hydro sẽ tiếp cận giá trị của một bể chứa trong suốt vòng đời của nó, trong khi chi phí của pin sẽ tiếp tục tăng ngay từ khi bắt đầu.
Tuổi thọ dự kiến của lưu trữ hydro dài hơn nhiều so với nguồn pin, có thể tồn tại tới 40 năm mà không bị giảm hiệu suất, trong khi hiệu suất của pin giảm nhanh do sạc và xả nhiều lần.
Giải pháp lưu trữ hydro có sẵn ở mọi nơi, trong khi lưu trữ bơm và lưu trữ khí nén phụ thuộc chặt chẽ vào điều kiện địa lý.
Có thể sử dụng xe kéo bồn chứa hoặc đường ống dẫn khí đốt tự nhiên hiện có để vận chuyển hydro theo cách linh hoạt, dễ dàng khắc phục sự phụ thuộc vào vị trí.
Ngoài ra, việc tạo ra hydro từ quá trình điện phân mặt trời không tạo ra khí thải nhà kính, có lợi cho môi trường và các ngành công nghiệp áp dụng "hydro sạch" làm nguyên liệu đầu vào bằng cách thay thế các nhà cung cấp hydro truyền thống sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch. Cách tiếp cận sáng tạo này cuối cùng sẽ tận dụng tối đa các nguồn năng lượng sạch, tái tạo.
Trong khi các máy điện phân hiện tại trong ngành được chế tạo để hoạt động ở mức tải không đổi và không thể theo tải thay đổi, thì phải thiết lập một hệ thống thích ứng với tải thay đổi do ánh sáng mặt trời không liên tục. Theo Verde LLC, không quá khó để thiết lập một hệ thống 2,5 MW thích ứng với nhiều thông số vận hành khác nhau. Với đặc điểm thay đổi của tấm pin mặt trời, các máy điện phân chuyên dụng sẽ là lựa chọn lý tưởng.
Mục tiêu của việc lưu trữ hydro là thúc đẩy hiệu quả năng lượng tổng thể, đây cũng sẽ là trọng tâm của các nhà sản xuất linh kiện hydro như Verde LLC, Ballard Power Systems và RIX Industries. Để đạt được hiệu quả tổng thể cao nhất của hệ thống lưu trữ về mặt kỹ thuật và kinh tế, các mối quan tâm nằm ở các khía cạnh sau:
Thiết kế lại hệ thống biến tần điện theo điều kiện cụ thể của tấm pin mặt trời
Tích hợp hệ thống biến tần điện, máy điện phân và máy nén hydro & bình chứa hữu cơ với hiệu quả tổng thể được cải thiện
Thiết kế hệ thống điều khiển tự giám sát
Giải pháp lưu trữ hydro cho phép các trang trại năng lượng mặt trời khắc phục những nhược điểm cố hữu của tính biến động và tính không thể đoán trước. Các trang trại năng lượng mặt trời hoạt động ổn định, bất kể quy mô tiện ích hay dân dụng, có thể được thực hiện bằng cách cân bằng lượng năng lượng mặt trời chuyển thành điện, bao nhiêu
năng lượng mặt trời trở thành hydro, và bao nhiêu hydro chuyển đổi trở lại thành điện.
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã công bố một số báo cáo, chứng minh một sự thật đơn giản nhưng quý giá: hydro từ năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời sẽ thống trị thị trường nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp trong nhiều thập kỷ tới. Trong khi nền kinh tế của chúng ta đang phục hồi chậm nhưng chắc chắn, ngành năng lượng mặt trời được khuyến khích tận dụng mọi lợi ích mà công nghệ hydro mang lại để đạt được thành công cuối cùng.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
