Quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo của Úc đang tăng tốc, nhưng có một vấn đề tiềm ẩn với việc lưu trữ . Chúng ta sẽ cần nhiều kho lưu trữ dài hạn hơn để có thể sử dụng qua đêm, sau khi than và khí hóa thạch thoát khỏi hệ thống
Chúng ta cũng cần tìm ra những cách mới và tốt hơn để tạo nhiệt cho các quy trình công nghiệp. Năng lượng tái tạo có thể cung cấp phần lớn lượng nhiệt đó vào ban ngày, nhưng sẽ cần phải lưu trữ năng lượng để đáp ứng nhu cầu nhiệt vào ban đêm của ngành.
Công nghệ nhiệt mặt trời có khả năng cung cấp cả khả năng lưu trữ lâu dài và nhiệt công nghiệp, tuy nhiên nó phần lớn bị bỏ qua trong bối cảnh của Úc. Điều đó sắp thay đổi.
Lộ trình lưu trữ năng lượng tái tạo của CSIRO xác định sẽ cần có sự kết hợp của nhiều công nghệ, giữa các lĩnh vực, để đáp ứng nhu cầu lưu trữ năng lượng của Úc, đặc biệt là vào ban đêm. Nhiệt mặt trời sẽ là một phần quan trọng của hỗn hợp.
Pin một mình sẽ không cắt nó. Chúng phù hợp để lưu trữ trong thời gian ngắn, chỉ từ vài phút đến một hoặc hai giờ. Nhưng bạn sẽ cần rất nhiều trong số chúng, với chi phí khổng lồ, để trang trải 8–12 giờ. Nhiệt năng lượng mặt trời trở nên hiệu quả về mặt chi phí đối với việc lưu trữ trong thời gian dài trên quy mô lớn và cũng mang lại những lợi ích khác.
Giới thiệu lưu trữ năng lượng nhiệt
Nhà điều hành thị trường năng lượng Úc (AEMO) đã xác định việc lưu trữ trong thời gian từ 4 đến 12 giờ là "nhu cầu cấp bách nhất ở quy mô tiện ích trong thập kỷ tới." Đó là điều cần thiết "để quản lý sự thay đổi mạnh mẽ hơn hàng ngày trong sản lượng năng lượng mặt trời và gió, đồng thời đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng , kể cả trong những ngày khắc nghiệt hơn, khi công suất than giảm."
Hầu hết mọi người đều biết về bộ lưu trữ pin lithium-ion (hóa học) và bộ lưu trữ thủy điện (cơ học) được bơm. Tuy nhiên, lưu trữ năng lượng nhiệt không được hiểu rõ hoặc công nhận. Điều này một phần là do chi phí nhận thức và những thách thức kỹ thuật. Tuy nhiên, khi các nhà máy nhiệt điện mặt trời tập trung được xây dựng trên khắp thế giới— 30 nhà máy đang được phát triển chỉ riêng ở Trung Quốc—cơ sở tri thức đang phát triển.
Hơn 80% tổng năng lượng sử dụng của Úc liên quan đến quá trình nhiệt:
- đốt than và khí cho điện
- đốt cháy nhiên liệu cho giao thông vận tải
- đốt cháy nhiên liệu cho quá trình nhiệt công nghiệp.
Một tỷ lệ lớn các quy trình nhiệt sử dụng nhiên liệu hóa thạch hiện có này có thể được đáp ứng bằng cách lưu trữ năng lượng nhiệt tái tạo.
Lộ trình CSIRO cho thấy lưu trữ năng lượng nhiệt là một giải pháp có chi phí tương đối thấp với nhiều ứng dụng, bao gồm phát điện quy mô tiện ích, sản xuất nhiên liệu tái tạo và nhiệt quy trình công nghiệp.
Đối với sản xuất điện quy mô tiện ích, công nghệ có chi phí thấp nhất để lưu trữ trong 8 giờ vào năm 2050 là lưu trữ năng lượng nhiệt sử dụng năng lượng nhiệt mặt trời tập trung. Chi phí vào năm 2050 là hơn 100 đô la Úc/MWh một chút, so với pin lithium-ion ở mức 140 đô la Úc/MWh và thủy điện bơm vào khoảng 155 đô la Úc/MWh.
Đối với các công nghệ lưu trữ 24 giờ vào năm 2050, lưu trữ năng lượng nhiệt một lần nữa có chi phí thấp nhất ở mức 99 đô la Úc/MWh, so với thủy điện được bơm ở mức 145 đô la Úc/MWh hoặc lưu trữ nhiệt năng điện lưới (sử dụng quang điện mặt trời và gió) ở mức 150 đô la Úc /MWh.
Khả năng lưu trữ trong thời gian ngắn có thể vẫn là lĩnh vực của pin lithium-ion trong thời lượng ít nhất là hai giờ và có thể cao nhất là bốn giờ.
Đây là cách nó hoạt động
Nhiệt điện mặt trời tập trung sử dụng gương để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng nhiệt. Năng lượng nhiệt này thường được lưu trữ.
Năng lượng nhiệt được lưu trữ sau đó có thể được sử dụng, bất cứ lúc nào trong ngày hay đêm, theo yêu cầu, để tạo ra hơi nước để sản xuất điện hoặc nhiệt/hơi nước cho các quy trình công nghiệp .
Hệ thống thường cung cấp từ 6 đến 24 giờ hoạt động. Điều này có nghĩa là nhiệt mặt trời tập trung có thể cung cấp điện liên tục, theo yêu cầu và/hoặc xử lý nhiệt 24/7. Nó cũng có thể đồng thời tạo ra năng lượng và lưu trữ nhiệt cùng một lúc.
Năng lượng nhiệt được lưu trữ thường được sử dụng vào ban đêm. Các hệ thống nhiệt mặt trời tập trung được triển khai ở Trung Quốc, Tây Ban Nha, Hoa Kỳ, Nam Mỹ, Châu Phi và Trung Đông thường có hơn mười giờ lưu trữ, cho phép tạo ra năng lượng tái tạo và nhiệt qua đêm.
Nhiệt điện mặt trời tập trung cũng là công nghệ đồng bộ vì nó sử dụng tua-bin quay truyền thống (giống với tua -bin dùng trong các nhà máy nhiệt điện than ). Điều này tạo ra các dịch vụ tần số và cường độ hệ thống rất cần thiết cho lưới điện. Về bản chất, khi các nhà máy nhiệt điện than đóng cửa, nhiệt mặt trời tập trung là một công nghệ có thể tiếp tục cung cấp các dịch vụ hệ thống thiết yếu.
Trong khi hơn 100 nhà máy nhiệt mặt trời tập trung, tạo ra 7GWh điện , đã được triển khai trên khắp thế giới, công nghệ này vẫn chưa được triển khai trên quy mô lớn ở Úc. Điều này sẽ sớm thay đổi với việc Vast Solar xây dựng nhà máy nhiệt điện mặt trời tập trung 30MW ở Port Augusta, được hỗ trợ một phần bởi chính phủ liên bang. Dự án sẽ có mười giờ lưu trữ năng lượng nhiệtđể tạo ra năng lượng cung cấp cho lưới điện, chủ yếu vào ban đêm. Dự án cũng sẽ cung cấp nhiệt và năng lượng tái tạo để sản xuất hơn 7.000 tấn metanol xanh (tái tạo) mỗi năm. (Methanol là một khối xây dựng hóa học thiết yếu cho hàng trăm sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp như sơn, thảm, vải, vật liệu xây dựng và nhiên liệu lỏng).
Chú ý cảnh báo
Chúng ta cần bắt đầu xây dựng các hệ thống lưu trữ năng lượng dài hạn ngay bây giờ, để chúng ta có nguồn điện an toàn và đáng tin cậy khi mặt trời không chiếu sáng và gió không thổi. Chúng ta cũng cần thay thế nhiên liệu hóa thạch được sử dụng để tạo nhiệt cho quy trình công nghiệp.
Các lĩnh vực như khai thác mỏ, công nghiệp, giao thông, nông nghiệp và hộ gia đình đều yêu cầu năng lượng tái tạo an toàn, đáng tin cậy và giá cả phải chăng. Đối với nhiều lĩnh vực, nhu cầu này xảy ra vào ban đêm và điều đó đòi hỏi phải lưu trữ.
