[From Chisato Horiuchi in Tokyo]
Chính phủ Nhật Bản đã đặt mục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo để cung cấp 50-60% lượng điện vào năm 2050. Để sử dụng năng lượng tái tạo vốn dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết làm nguồn điện chính, không thể thiếu pin dự trữ để lưu trữ và điều chỉnh điện năng, và ước tính ở Nhật Bản sẽ cần đến sản lượng của 10 nhà máy điện hạt nhân. Người Nhật có thế mạnh về "sử dụng cố định" dùng để ổn định lưới điện và pin "thể rắn", được cho là thế hệ pin tiếp theo do hiệu suất năng lượng cao.
"Chúng tôi là những vận động viên hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này. Chúng tôi đã thể hiện trong nhiều thập kỷ." Giám đốc Masanobu Kokanaya của Sumitomo Electric Industries tự hào về dòng pin oxy hóa khử đang có nhu cầu cao ở Nhật Bản, Châu Âu và Hoa Kỳ. Đó là một cơ chế sạc và phóng điện sử dụng phản ứng oxy hóa khử của các ion như vanadi, và công suất tăng lên khi lượng chất điện phân tăng lên. Thật hấp dẫn khi có thể lưu trữ một lượng lớn điện năng trong thời gian dài.
Loại pin này được phát triển từ những năm 1980, ban đầu được phát triển với mục đích lưu trữ điện năng trong các nhà máy điện hạt nhân. Gần đây, đã có nhiều yêu cầu từ các công ty trong và ngoài nước muốn cung cấp điện cho các công ty của họ bằng cách lắp đặt nó vào thiết bị năng lượng tái tạo. Hiện nay, các loại pin lithium-ion chính thống có khả năng điều chỉnh tốt cung cầu của lưới điện trong thời gian ngắn từ vài phút đến vài chục phút, nhưng "Dòng pin oxy hóa khử có thể lưu trữ điện trong nửa ngày và cân bằng mức tiêu thụ điện hàng ngày ”(Ông Kokanaya)).
3 lần sử dụng
Pin lưu trữ có ba cách sử dụng chính. Chúng "sử dụng cho người tiêu dùng" được tích hợp trong máy tính cá nhân và điện thoại thông minh, "sử dụng trong xe" được lắp trong ô tô và "sử dụng tại chỗ" được sử dụng để ổn định lưới điện. Khi lượng năng lượng tái tạo tăng lên trong tương lai, nhu cầu về pin tĩnh như pin dòng oxy hóa khử sẽ tăng lên. Công ty nghiên cứu Fuji Keizai dự đoán rằng thị trường pin lưu trữ cố định toàn cầu sẽ tăng gấp 2,3 lần từ 1.073,3 tỷ yên vào năm 2019 lên 2.482,9 tỷ yên vào năm 1935.
Theo tính toán của Deloitte Tohmatsu, chỉ riêng tại Nhật Bản sẽ cần khoảng 10 triệu kilowatt pin dự trữ trong vòng 50 năm tới. Giá trị này được tính ngược lại từ mục tiêu năng lượng tái tạo của chính phủ, và tương đương với sản lượng của 10 nhà máy điện hạt nhân, mặc dù nó phụ thuộc vào việc lưới điện có được tăng cường hay không. Hiện tại, pin lithium-ion là xu hướng chủ yếu dành cho người tiêu dùng và trong xe cộ, nhưng trong thời đại điện khí hóa lớn tập trung vào năng lượng tái tạo, pin dung lượng lớn sẽ đóng vai trò quan trọng hàng đầu.
Pin natri-lưu huỳnh (NAS) của NGK lớn và thiết thực như pin dòng oxy hóa khử. Natri được sử dụng cho điện cực âm, lưu huỳnh được sử dụng cho điện cực dương và chất điện phân rắn làm bằng gốm được sử dụng cho bộ phân tách tách cả hai điện cực và quá trình sạc và xả được thực hiện bằng phản ứng hóa học giữa lưu huỳnh và ion natri.
Nó đạt kỷ lục bán hàng tổng cộng khoảng 600.000 kW, cho cả việc hỗ trợ các nhà máy và điều chỉnh lượng điện năng được tạo ra từ năng lượng tái tạo ở Nhật Bản và ở nước ngoài. Đầu ra là 200 kW cho mỗi container tiêu chuẩn. Chúng có thể được xếp chồng lên nhau và sắp xếp để tiết kiệm không gian và tăng quy mô. Hơn nữa, không cần phải lo lắng về việc cạn kiệt tài nguyên, đây là một mối quan tâm đối với pin lithium-ion. Tatsumi Ichioka, giám đốc điều hành, cho biết tuổi thọ 15 năm nay là "20 năm có vẻ ổn sau khi tháo rời những gì đã được thương mại hóa trong quá khứ".
Thách thức là chi phí
Thách thức đối với văn phòng phẩm là chi phí. Hiện nay, có rất nhiều bài giới thiệu liên quan đến hệ thống trợ cấp quốc gia và các thí nghiệm trình diễn. Tại nhóm nghiên cứu về sự phổ biến của pin lưu trữ cố định do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp tổ chức năm nay, giá của "hệ thống lưu trữ điện thương mại / công nghiệp" là 242.000 yên mỗi kilowatt giờ. Nếu điều này giảm xuống còn 60.000 yên, pin cố định cho các nhà máy và như một nguồn điện khẩn cấp sẽ bước vào giai đoạn phổ biến và một kế hoạch hướng tới mục tiêu trong 30 năm đã được thảo luận. Sumitomo Electric hướng đến mục tiêu này bằng cách cải thiện hiệu suất pin và sản xuất hàng loạt.
Ở dòng pin lithium-ion chính, Tesla của Mỹ đi trước. Được biết đến với việc phát triển xe điện (EV), công ty đã nhận được đơn đặt hàng tại Úc vào năm 2017 cho một bộ pin lưu trữ có công suất 100.000 kW để ổn định lượng điện do một trang trại gió quy mô lớn sản xuất. Một sản phẩm được gọi là "Mega Pack" được đóng gói với pin và bộ điều hòa năng lượng không yêu cầu công việc lắp ráp và có thể được lắp đặt trong một không gian nhỏ.
Thị trường ắc quy trong xe cũng có khả năng mở rộng nhanh chóng. Deloitte Tohmatsu ước tính rằng khoảng một nửa số ô tô chở khách ở Nhật Bản sẽ là xe điện vào năm 1950, và tổng sản lượng sẽ là khoảng 50 triệu kilowatt. Dự kiến, một số lượng nhất định trong số này sẽ đóng một vai trò trong việc điều chỉnh năng lượng tái tạo.
Dẫn đầu thế giới ở mọi trạng thái vững chắc
Trung Quốc và Hàn Quốc nắm giữ 70% thị phần pin lithium-ion trong xe do đầu tư quy mô lớn và sản xuất hàng loạt. “Trong cuộc cạnh tranh về giá, người Nhật ít có khả năng thắng hơn”, giám đốc điều hành của một nhà sản xuất linh kiện trong nước cho biết. Tuy nhiên, trong trường hợp pin hoàn toàn thể rắn, đang thu hút sự chú ý như pin thế hệ tiếp theo, thì người Nhật lại dẫn đầu về số lượng bằng sáng chế. Theo Astamuse, một công ty nghiên cứu được tài trợ bởi Nihon Keizai Shimbun, Toyota Motor Corporation đứng đầu thế giới về số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế cho pin thể rắn hoàn toàn, với 1474. Người Nhật Bản chiếm vị trí thứ 5, trong đó có 319 Fujifilm Holdings ở vị trí thứ 2.
Thị trường ắc quy trong xe cũng có khả năng mở rộng nhanh chóng. Deloitte Tohmatsu ước tính rằng khoảng một nửa số ô tô chở khách ở Nhật Bản sẽ là xe điện vào năm 1950, và tổng sản lượng sẽ là khoảng 50 triệu kilowatt. Dự kiến, một số lượng nhất định trong số này sẽ đóng một vai trò trong việc điều chỉnh năng lượng tái tạo.
Dẫn đầu thế giới ở mọi trạng thái vững chắc
Trung Quốc và Hàn Quốc nắm giữ 70% thị phần pin lithium-ion trong xe do đầu tư quy mô lớn và sản xuất hàng loạt. “Trong cuộc cạnh tranh về giá, người Nhật ít có khả năng thắng hơn”, giám đốc điều hành của một nhà sản xuất linh kiện trong nước cho biết. Tuy nhiên, trong trường hợp pin hoàn toàn thể rắn, đang thu hút sự chú ý như pin thế hệ tiếp theo, thì người Nhật lại dẫn đầu về số lượng bằng sáng chế. Theo Astamuse, một công ty nghiên cứu được tài trợ bởi Nihon Keizai Shimbun, Toyota Motor Corporation đứng đầu thế giới về số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế cho pin thể rắn hoàn toàn, với 1474. Người Nhật Bản chiếm vị trí thứ 5, trong đó có 319 Fujifilm Holdings ở vị trí thứ 2.
Tất cả các loại pin thể rắn ít cháy hơn và tiết kiệm năng lượng hơn so với pin lithium-ion. Hitachi Zosen đã phát triển loại pin thể rắn lớn nhất thế giới. Ở 1000 amp-giờ, nó tăng khoảng 7 lần so với sản phẩm thông thường của công ty. Nó có đặc điểm là hoạt động trong các môi trường đặc biệt như nhiệt độ cao, và có khả năng được sử dụng rộng rãi trong các vệ tinh nhân tạo và máy móc công nghiệp.
Tất cả các loại pin thể rắn ít cháy hơn và tiết kiệm năng lượng hơn so với pin lithium-ion. Hitachi Zosen đã phát triển loại pin thể rắn lớn nhất thế giới. Ở 1000 amp-giờ, nó tăng khoảng 7 lần so với sản phẩm thông thường của công ty. Nó có đặc điểm là hoạt động trong các môi trường đặc biệt như nhiệt độ cao, và có khả năng được sử dụng rộng rãi trong các vệ tinh nhân tạo và máy móc công nghiệp.
Người Nhật đi sau ở châu Âu và Hoa Kỳ do quá trình khử cacbon, và đi sau trong công nghệ môi trường như tấm pin mặt trời, nhưng vẫn còn tiềm năng trong lĩnh vực pin. Có thể tạo ra một thị trường mới bằng cách sử dụng tốt nhất công nghệ ban đầu như "văn phòng phẩm" và "hoàn toàn rắn" không? Có thể nói, thành công hay thất bại của người Nhật đều phụ thuộc vào đó.
