Pin quy mô tiện ích có thể cách mạng hóa cách chúng ta khai thác năng lượng tái tạo. Kết hợp với gió và mặt trời, những loại pin này có thể tăng độ tin cậy của năng lượng xanh bằng cách lưu trữ năng lượng dư thừa trong thời gian sản xuất cao và nhu cầu thấp. Sau đó, các tiện ích có thể khai thác năng lượng được lưu trữ khi nhu cầu tăng.
Hydro hybrid. Tín dụng: Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho
Thủy điện chiếm 29% năng lượng tái tạo được tạo ra tại Hoa Kỳ. Mặc dù vậy, các nhà nghiên cứu đã công bố một số nghiên cứu về lợi ích của thủy điện lai, nhà máy thủy điện sử dụng pin quy mô tiện ích. Các nhà sản xuất năng lượng tái tạo quan tâm đến thủy điện lai, nhưng không có hiểu biết rõ ràng về lợi ích hoặc lợi nhuận.
Venkat Durvasulu, một kỹ sư hệ thống điện tại Phòng thí nghiệm quốc gia Idaho (INL), cho biết: "Có rất nhiều hạn chế về môi trường và quy trình liên quan đến việc xây dựng một con đập mới".
"Thủy điện không phát triển nhanh như gió và mặt trời, và hầu hết các nghiên cứu về thủy điện đều liên quan đến việc mở rộng cơ sở hạ tầng hiện có. Chúng tôi tin rằng việc kết hợp lưu trữ pin với các nhà máy thủy điện nên được nghiên cứu nhiều hơn vì nước rất quan trọng và chúng tôi muốn sử dụng nước một cách bền vững. Việc bổ sung thêm pin sẽ giúp ích cho mục đích đó."
Durvasulu và các đồng nghiệp của ông gần đây đã xem xét những lợi ích của thủy điện lai. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Renewable and Sustainable Energy Reviews .
Ưu điểm của hydro-hybrid
Hill Balliet, một kỹ sư hệ thống điện tại INL và là cộng tác viên của bài báo, cho biết: "Pin mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí bảo trì, tăng sản lượng và lợi ích về thuế đầu tư và sản xuất".
Thủy điện lai cũng cung cấp nhiều lợi thế so với năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cụ thể là khả năng dự đoán của chúng. Các nhà điều hành năng lượng mặt trời không kiểm soát được lượng ánh sáng mặt trời mà các tấm pin của họ nhận được. Ví dụ, vào những ngày nhiều mây, các tấm pin mặt trời có thể giảm tới 70% sản lượng. Ngược lại, các nhà điều hành nhà máy thủy điện, đặc biệt là những nhà máy có thể tiếp cận các hồ chứa, có thể kiểm soát được dòng chảy ra của chúng.
"Với năng lượng mặt trời và gió, bạn bị ràng buộc với dự báo, điều này không phải lúc nào cũng có thể dự đoán được", Durvasulu cho biết. "Với thủy điện, có thể tính toán sơ bộ lượng nước sẽ chảy xuống hạ lưu trong vài ngày và chủ sở hữu thủy điện có thể biết được lượng điện mà họ có thể tạo ra".
Tính dự đoán của thủy điện có nghĩa là các loại pin quy mô tiện ích gắn vào chúng có thể tận dụng tốt hơn khoảng không kết nối của nhà máy, tăng lợi nhuận và lợi ích lưới điện của thủy điện lai.
Khoảng không là sự khác biệt giữa sản lượng điện mà nhà máy điện sản xuất so với kết nối của nhà máy điện với lưới điện. Vận hành nhà máy trong khoảng không sẽ tránh được việc nâng cấp kết nối tốn kém và các nghiên cứu về quy định.
Balliet cho biết: "Các hệ thống thủy điện lai lưu trữ năng lượng dư thừa khi không gian trống giảm xuống và đưa thêm năng lượng vào lưới điện khi không gian trống tăng lên". "Không chỉ vậy, việc lắp thêm pin có thể giúp việc cấp phép lại dễ dàng hơn nhiều".
Một lợi thế lớn khác của hệ thống thủy điện lai là chúng có thể khởi động lại lưới điện sau khi mất điện.
Balliet cho biết: "Nếu bạn lắp thêm pin vào nhà máy thủy điện, bạn có thể khởi động khi mất điện và cung cấp điện cho các dịch vụ quan trọng như cảnh sát, trạm cứu hỏa và bệnh viện, điều mà năng lượng mặt trời và gió không thể thực hiện được".
Những cân nhắc về tác động
Các nhà điều hành nhà máy thủy điện phải xem xét nhu cầu của mọi người và mọi thứ ở hạ lưu. Điều này bao gồm các nhà máy thủy điện khác; bất kỳ ai dựa vào nước để uống, giải trí hoặc tưới tiêu; dân số bản địa; và động vật hoang dã địa phương.
"Sông ngòi là yếu tố thiết yếu đối với cuộc sống và gắn liền với di sản của nhiều cộng đồng bản địa", Durvasulu cho biết. "Các cơ quan liên bang cần đảm bảo hệ sinh thái sông ngòi được bảo tồn. Nếu không được bảo dưỡng đúng cách, các nhà máy thủy điện có thể ảnh hưởng đến hàm lượng oxy và nhiệt độ của nước hạ lưu, có thể gây ra thiệt hại về mặt sinh thái".
Việc quản lý các yêu cầu và nhu cầu này có thể tốn kém đối với chủ sở hữu nhà máy thủy điện, chiếm trung bình 5–10% chi phí điện. Bằng cách thêm pin quy mô tiện ích, các nhà điều hành thủy điện có thể bù đắp một phần doanh thu bị mất. Khi họ không thể sử dụng hết dòng sông trong thời gian nhu cầu cao điểm, việc có pin được sạc trong thời gian nhu cầu thấp có nghĩa là họ vẫn có thể cung cấp điện cho lưới điện.
Balliet cho biết: "Pin có tính linh hoạt cao hơn, giúp các nhà khai thác thủy điện đáp ứng nhu cầu của nhiều nhóm người phụ thuộc vào nước".
Rào cản nghiên cứu
Một rào cản lớn đối với nghiên cứu thủy điện lai là các mô hình hiện tại không tính đến các chi phí tránh được, như giảm bảo trì, hao mòn, ổn định lưới điện, điều chỉnh điện áp, tín dụng thuế sản xuất, tín dụng carbon, v.v.
Là một phần của nghiên cứu, Durvasulu, Balliet và các đồng nghiệp đã phát triển Hydro + Storage Sizing, một công cụ trực tuyến cung cấp cho người dùng ước tính lợi nhuận của các kích cỡ pin khác nhau, có tính đến chi phí tránh được.
Balliet cho biết: "Vẫn còn nhiều giá trị và cơ hội chưa được khai thác khác, chẳng hạn như nhiều việc làm hơn, khả năng chịu tải được cải thiện, chi phí vận hành và môi trường thấp hơn, quản lý nước tốt hơn và lợi nhuận lớn hơn".
Nếu không có công cụ này hoặc các công cụ khác tương tự, các quyết định lai ghép thủy điện có thể chỉ là những đánh giá một lần, dẫn đến bỏ lỡ cơ hội tăng giá trị của các nhà máy thủy điện đối với chủ sở hữu, lưới điện, các bên liên quan và môi trường.
"Cuối cùng thì vấn đề vẫn là sinh thái và quản lý nước", Durvasulu cho biết.
"Bạn phải kiếm tiền để duy trì hoạt động kinh doanh, nhưng bạn phải cân bằng điều đó với tất cả các sinh vật sống khác phụ thuộc vào nước, và pin giúp ích cho điều đó. Chúng tôi muốn thắp sáng ý tưởng đó; điều quan trọng là phải suy nghĩ về những điều như vậy."
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
