Taisei Vận Hành Tòa Nhà Chỉ Bằng Điện Mặt Trời Nhờ Kết Hợp Pin Lưu Trữ và Hydrogen Áp Suất Thấp

Taisei Vận Hành Tòa Nhà Chỉ Bằng Điện Mặt Trời Nhờ Kết Hợp Pin Lưu Trữ và Hydrogen Áp Suất Thấp

16/04/2026
Biên tập: Annie Nguyễn

Cơ sở lưu trữ hydrogen áp suất thấp

Tập đoàn xây dựng Nhật Bản Taisei Corporation vừa chứng minh thành công mô hình vận hành tòa nhà hoàn toàn bằng điện mặt trời thông qua việc kết hợp pin lưu trữ và hệ thống lưu trữ hydrogen áp suất thấp, đánh dấu bước tiến đáng chú ý trong quản lý năng lượng tái tạo dài hạn cho công trình xây dựng.

Thử nghiệm được triển khai tại tòa nhà trình diễn ZEB (Zero Energy Building) “Human and Space Laboratory” thuộc trung tâm kỹ thuật của công ty tại Yokohama. Dự án sử dụng hệ thống quản lý năng lượng (EMS) để điều phối pin lưu trữ và thiết bị hydrogen, cho phép tòa nhà vận hành hoàn toàn bằng điện mặt trời bất chấp biến động sản lượng theo thời tiết, mùa vụ và thời gian trong ngày.

Theo thiết kế hệ thống, pin lưu trữ đảm nhiệm cân bằng cung – cầu điện trong ngắn hạn theo ngày, trong khi hydrogen đóng vai trò lưu trữ năng lượng dài hạn theo mùa.

Taisei cho biết lượng điện mặt trời dư thừa vào ban ngày sẽ được lưu vào pin để sử dụng ngắn hạn, còn điện dư trong các tháng xuân – hè sẽ được chuyển hóa thành hydrogen để lưu trữ và phát điện trở lại vào mùa đông khi sản lượng điện mặt trời suy giảm.

Hệ thống pin lưu trữ của dự án có:

• Dung lượng tổng cộng 900 kWh
• Công suất đầu ra 100 kW mỗi cụm
• Sử dụng công nghệ lithium-ion

Hệ thống hydrogen bao gồm:

• Điện phân PEM công suất sản xuất 5 Nm³ hydrogen/giờ
• Bồn lưu trữ hợp kim hấp phụ hydrogen dung lượng 2.000 Nm³
• Pin nhiên liệu hydrogen tinh khiết công suất 5 kW

Theo Taisei, mô hình này cho thấy pin và hydrogen có thể bổ trợ lẫn nhau trong hệ thống năng lượng tái tạo: pin xử lý cân bằng nhanh hàng ngày, còn hydrogen đảm nhiệm lưu trữ dài hạn theo mùa.

Công ty dự kiến tiếp tục phân tích dữ liệu và tối ưu điều khiển hệ thống trong năm tài khóa 2026 trước khi mở rộng ứng dụng công nghệ sang các tòa nhà lớn hơn và quy mô khu đô thị từ năm 2027.

Dự án phản ánh xu hướng ngày càng rõ tại Nhật Bản trong việc tích hợp hydrogen vào các hệ thống năng lượng tòa nhà và microgrid nhằm nâng cao khả năng tự chủ và chống chịu năng lượng dài hạn.

Giải thích sơ đồ điều chỉnh ngắn hạn và dài hạn trong hệ thống điện với sự tham gia của hydro

Hình ảnh mô tả hai khái niệm quan trọng trong quản lý hệ thống điện khi có nguồn năng lượng tái tạo (cụ thể là điện mặt trời):

1. Điều chỉnh ngắn hạn (bên trái)

• Mục tiêu: Sử dụng ắc quy (蓄電池) để liên tục sạc và xả, nhằm cân bằng cung – cầu trong khoảng thời gian từ vài giây đến vài giờ/ngày.

• Cách vận hành:

  • Khi sản lượng điện mặt trời vượt quá nhu cầu (giữa trưa), ắc quy được sạc lên (màu xanh lá – "蓄電池が充電").

  • Khi nhu cầu tăng cao hoặc sản lượng mặt trời giảm (chiều tối), ắc quy xả điện để bù đắp (màu cam – "放電").

• Vai trò: Xử lý biến động nhanh, đảm bảo ổn định tần số và lưới điện trong ngày.

2. Điều chỉnh dài hạn (bên phải, hai biểu đồ)

• Mục tiêu: Sử dụng hydro để lưu trữ năng lượng dư thừa theo mùa (ví dụ: từ mùa hè – trung gian – sang mùa đông).

• Cách vận hành (biểu đồ trên – mùa trung gian / hè):

  • Điện mặt trời dư thừa được dùng để sản xuất hydro (電解 – điện phân nước) – vùng màu xanh dương "水素製造".

  • Hydro sản xuất ra có thể được sử dụng trực tiếp (công nghiệp, giao thông) hoặc lưu trữ.

• Cách vận hành (biểu đồ dưới – mùa đông):

  • Khi nhu cầu điện cao và sản lượng mặt trời thấp, hydro lưu trữ được phát điện trở lại (水素発電) – vùng màu cam.

• Vai trò: Cân bằng năng lượng giữa các mùa, giải quyết tình trạng dư thừa năng lượng tái tạo vào mùa hè và thiếu hụt vào mùa đông.

Tóm tắt mối quan hệ

Hình ảnh này thể hiện chiến lược kết hợp: ắc quy xử lý dao động ngắn hạn, hydro xử lý mất cân bằng dài hạn – một giải pháp quan trọng cho hệ thống năng lượng tái tạo tỷ lệ cao.