Pin dòng chảy có thể siêu nạp quá trình chuyển đổi năng lượng không?

Pin dòng chảy có thể siêu nạp quá trình chuyển đổi năng lượng không?

    [Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại

    https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos

    Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]

    Pin dòng chảy có thể siêu nạp quá trình chuyển đổi năng lượng không?
    Loại pin lithium-ion hiện hành không phù hợp với việc lưu trữ năng lượng trong thời gian dài hơn cần thiết để sao lưu năng lượng tái tạo. Pin dòng chảy có thể là sự bổ sung hoàn hảo.

    Khi một đợt nắng nóng ngột ngạt lan rộng khắp châu Âu, các tấm pin mặt trời trên khắp lục địa này đang bận rộn biến ánh nắng gay gắt thành điện năng - đặc biệt để đáp ứng nhu cầu điều hòa không khí tăng cao. Trên thực tế, năng lượng mặt trời đã đáp ứng gần một phần tư nhu cầu năng lượng tại năm thị trường điện lớn nhất châu Âu vào ngày 15 tháng 6, nhưng chính những thời điểm như vậy cũng khiến các công ty điện lực khao khát có thêm kho năng lượng quy mô tiện ích để bù đắp tất cả các nguồn năng lượng tái tạo bổ sung. năng lượng không thể được sử dụng tại thời điểm tạo ra, sẵn sàng được giải phóng vào những ngày ảm đạm hơn.
    Một giải pháp đang cung cấp tiềm năng như vậy, pin lưu lượng, có thể sẽ sớm triển khai dịch vụ đó trên khắp miền nam châu Phi. Nhà sản xuất pin dòng chảy của Áo CellCube tháng trước đã ký thỏa thuận khung 5 năm với nhà phát triển năng lượng tái tạo Kibo Energy để triển khai ít nhất 1GW pin dòng oxy hóa khử vanadi (VRFB) trên 16 quốc gia thuộc Cộng đồng Phát triển Nam Phi.

    Thật vậy, pin dòng chảy chậm nhưng chắc chắn xuất hiện từ cái bóng của những người anh em họ lithium-ion (Li-ion) của chúng và cũng có thể là giải pháp lưu trữ thời lượng dài hơn thích hợp hơn để sạc siêu tốc quá trình chuyển đổi năng lượng.


    Một container vận chuyển chứa hệ thống lưu trữ pin dòng chảy do ESS Tech ở Mỹ phát triển. (Ảnh của ESS Tech)


    Một giải pháp lâu dài
    Khi công suất năng lượng tái tạo đã tăng vọt trong những năm gần đây, làm thế nào để lưu trữ điện cũng trở thành một thách thức quan trọng không kém việc làm thế nào để tạo ra nó. Lưới điện cần có khả năng đáp ứng nhu cầu cung cấp điện theo thời gian thực, nếu không sẽ xảy ra tình trạng thiếu hoặc quá tải. Có nhiều cách khác nhau mà các nhà vận hành lưới điện có thể thực hiện, bao gồm chia sẻ điện năng trên các vùng rộng lớn thông qua đường dây tải điện và cục bộ thông qua lưới điện phân phối, kiểm soát nhu cầu (chẳng hạn như khuyến khích tài chính để người dân sạc xe điện vào những giờ không phải cao điểm) và tích trữ năng lượng . Đối với loại thứ hai, pin và bộ lưu trữ năng lượng thủy điện (PHES) đã trở thành những lựa chọn được lựa chọn.

    Khi thế giới tìm cách cai nghiện nhiên liệu hóa thạch, khoảng 2/3 công suất phát điện tăng thêm mỗi năm hiện nay là từ gió và mặt trời. Tuy nhiên, do khả năng biến đổi bẩm sinh của chúng, các loại năng lượng tái tạo này yêu cầu tích trữ năng lượng. Đối với các lưới điện có lượng gió và mặt trời nhỏ, các máy phát điện chạy bằng than, khí đốt và thủy điện truyền thống có thể cân bằng cung và cầu một cách hiệu quả, nhưng khi tỷ trọng năng lượng tái tạo trong hỗn hợp năng lượng tăng lên - như đang diễn ra trên toàn thế giới - nhu cầu về dung lượng lưu trữ ngày càng tăng.

    PHES hiện chiếm 94% công suất lưu trữ năng lượng toàn cầu đã lắp đặt. Pin chiếm phần lớn phần còn lại. Chúng đang giảm giá nhanh chóng và có thể cạnh tranh với PHES để lưu trữ trong thời gian ngắn (vài phút đến vài giờ), nhưng PHES có xu hướng rẻ hơn nhiều để lưu trữ năng lượng trong thời gian dài (qua đêm hoặc nhiều ngày). Cả hai đều sẽ cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng mở rộng.

    Pin sạc các thiết bị điện tử hoặc ô tô của chúng tôi không phù hợp với việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn cần thiết để cung cấp năng lượng cho cả cộng đồng, các dịch vụ khẩn cấp quan trọng và cơ sở hạ tầng quan trọng trong thời gian dài. Việc thực hiện chuyển đổi từ loại pin dung lượng nhỏ sang loại lớn có thể dự phòng cho lưới điện quốc gia khi có nhu cầu cao điểm đã được chứng minh là khó khăn.

    Martin Atkins, giáo sư hóa học xanh, Đại học Queen Belfast, viết: “Pin Lithium-ion cung cấp mật độ năng lượng cao trong một kích thước nhỏ gọn và có nhiều công dụng, mặc dù người ta lo ngại về khả năng gây cháy của chúng. “Một công nghệ tập trung vào việc đáp ứng nhu cầu điện năng lớn là pin dòng oxy hóa khử”.

    Giống như các loại pin khác, tế bào dòng oxy hóa khử chứa các dung dịch điện phân và cực dương và cực âm, xung quanh đó các electron chảy khi mạch được kết nối. Nếu pin không được sạc, chất điện phân sẽ mất dần năng lượng dự trữ. Pin lưu lượng oxy hóa khử khác biệt như thế nào là để duy trì năng lượng, các chất điện phân mới được bơm liên tục vào pin.

    Atkins cho biết: “Một ưu điểm quan trọng của dòng oxy hóa khử là chi phí tương đối thấp… [chúng] đều là những loại pin thực tế và tiết kiệm. Bộ chuyển đổi vẫn giữ nguyên kích thước cho một mật độ năng lượng nhất định, nhưng thời gian sử dụng có thể kéo dài từ bốn giờ đến hơn 12 giờ chỉ bằng cách lắp đặt các bồn chứa bằng nhựa lớn hơn để chứa nhiều chất điện giải hơn. Điện tích của chất điện phân có thể được tái tạo thông qua kết nối với nguồn điện để đảo ngược quá trình phóng điện - “nói cách khác, khi nguồn điện được kết nối, các bồn chứa sẽ sạc; Atkins nói.


    Pin lưu lượng oxy hóa khử dựa trên vanadi. (Ảnh của Paj.meister qua Wikicommons)
    Có một số loại pin lưu lượng - kẽm bromua, polysulphit, kẽm-xeri - nhưng, đối với một số cân nhắc về môi trường và chi phí, 

    pin nadium hiện nay là phổ biến nhất.

    Một nhược điểm so với pin Li-ion là mật độ năng lượng. Atkins nói: “Kích thước của việc lắp đặt lớn, mặc dù tôi thấy đây là một cách tích cực để phân biệt những mục đích sử dụng dưới 20MW [pin Li-ion nhỏ] và những lắp đặt lớn hơn của pin dòng oxy hóa khử cung cấp 20MW trở lên.

    Nghiên cứu từ tập đoàn thương mại công nghiệp Vanitec cho thấy lợi thế của VRFB bao gồm tuổi thọ và độ bền cao, chi phí vận hành thấp, thiết kế không cháy và tác động môi trường thấp - cả trong sản xuất và vận hành. VRFB có chi phí vốn cao hơn so với pin Li-ion nhưng có thể cung cấp chi phí sở hữu thấp hơn và chi phí lưu trữ năng lượng được nâng lên trong suốt thời gian tồn tại của chúng. Nghiên cứu cho thấy “[VRFB] có thể đáp ứng nhu cầu của các nhà phát triển yêu cầu lưu trữ năng lượng trong thời gian dài và có thể vận hành với mức bảo dưỡng tối thiểu trong vòng 20 năm”. “Thị trường ngày nay phụ thuộc quá nhiều vào lithium, nhưng nếu việc sản xuất và triển khai VRFB có thể mở rộng quy mô, thì sự tăng trưởng liên tục trong ngành có thể được mở ra”.

    Công nghệ cũng đang phát triển. Trong một nỗ lực đổi mới trên pin dòng truyền thống, Swanbarton có trụ sở tại Vương quốc Anh đang phát triển một dòng pin oxy hóa khử ‘hữu cơ’ cho dự án MSE International’s BluesStor ở Portsmouth, Anh. Hệ thống sẽ dựa trên các phân tử lưu trữ năng lượng hữu cơ hiệu suất cao. Vật liệu được sử dụng, lignin, có thể được lấy từ sản phẩm phụ từ các nhà máy bột giấy - không cháy, không nổ và có thể hoạt động qua hơn 10.000 chu kỳ sạc.

    Các công ty cho biết nghiên cứu khả thi cho thấy khả năng của dự án trong việc mua sắm năng lượng cho hai tàu du lịch ghé thăm vào những thời điểm nhu cầu thấp. Do mật độ của mỗi tế bào pin tương đối thấp, các dự án có quy mô lên đến 50MW hoặc 600 megawatt-giờ (MWh) có thể được xây dựng bằng công nghệ lưu trữ.

    “Chúng tôi đã so sánh chi phí năng lượng bình đẳng (LCOE) cho loại pin này với pin dòng oxy hóa khử lithium-ion và vanadium ở các thời lượng bốn giờ, tám giờ và 16 giờ. LCOE cho pin trình diễn tám giờ này sẽ tương đương với pin lithium, nhưng LCOE cho pin 16 giờ sẽ rẻ hơn 25%, ”một người phát ngôn gần đây nói với tạp chí pv, lưu ý rằng họ mong đợi công nghệ này sẽ tốt hơn Li- ion ở mọi thời lượng trên bốn giờ vào năm 2030. “LCOE của pin này sẽ tốt hơn VRFB thông thường ở mọi thời lượng,” họ nói thêm.

    Tăng trưởng nhanh với các vấn đề mọc răng
    Nhu cầu về hệ thống lưu trữ năng lượng pin sẽ tăng trong những năm tới. Thị trường pin được định giá 55 tỷ đô la vào năm 2020 nhưng dự kiến ​​sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) hơn 13% vào năm 2030, theo GlobalData, công ty mẹ của Energy Monitor.

    Theo Vanitec, ngành công nghiệp VRFB cũng đã sẵn sàng để tăng trưởng đáng kể, tương đương với gần 33 gigawatt-giờ (GWh) một năm triển khai vào năm 2030, theo Vanitec.

    Có một số dự án lớn chứng tỏ mối quan tâm ngày càng tăng đối với pin dòng chảy trên toàn thế giới. Một dự án 800MWh ở Trung Quốc của Rongke Power / UniEnergy dự kiến ​​sẽ đi vào hoạt động trong năm nay và một dự án 200MWh ở Nam Úc đang được phát triển bởi CellCube. Hệ thống VRFB lớn nhất trên thế giới hiện nay là hệ thống 15MW / 60MWh do nhà sản xuất Sumitomo Electric đưa lên mạng ở miền bắc Nhật Bản cách đây vài năm.

    Doanh thu từ việc triển khai dự án VRFB dự kiến ​​trị giá khoảng 850 triệu đô la trong năm nay và dự kiến ​​sẽ tăng lên 7,76 tỷ đô la vào năm 2031 - tốc độ CAGR là 41% trên thị trường trong thập kỷ này.

    Về mặt khu vực, Châu Á - Thái Bình Dương dẫn đầu về việc lắp đặt, với Tây Âu và Bắc Mỹ là các khu vực toàn cầu hàng đầu khác. Theo Vanitec, việc triển khai ở châu Á - Thái Bình Dương sẽ đạt 14,5GWh mỗi năm, với Tây Âu đạt 9,3GWh và Bắc Mỹ là 5,8GWh.

    Tuy nhiên, ngành công nghiệp này không phải là không có thách thức. Giám đốc điều hành CellCube Alexander Schoenfeldt gần đây đã nói với Energy-Storage.news rằng chuỗi cung ứng pin vanadi cần phải mở rộng quy mô đáng kể để đạt được mức sản lượng gigafactory. Ông nói: “Đối với doanh số bán hàng ngày hôm nay, chúng tôi đang xem xét hoạt động kinh doanh microgrid thay vì quy mô lớn bởi vì chuỗi cung ứng chưa phát triển mạnh đối với pin vanadi.

    “Chuỗi cung ứng pin vanadium… là hạt lạc so với lithium. Câu hỏi lớn đặt ra là làm cách nào để các nhà cung cấp tăng cường và đầu tư vào các máy móc lớn hơn và các công cụ lớn hơn để chuyển từ công suất sản xuất 30MW hàng năm lên 300MW và sau đó là công suất 3GW hàng năm ”.

    Zalo
    Hotline