Bị nhiều người trong ngành năng lượng mặt trời loại bỏ vì công nghệ quá phức tạp, lỗi thời, năng lượng mặt trời tập trung (CSP) chuẩn bị quay trở lại nhờ phương pháp tiếp cận mô-đun thu nhỏ.
Ý tưởng của một nghệ sĩ về nhà máy CSP 247Solar mô-đun cung cấp năng lượng cho hoạt động khai thác mỏ.
Hình ảnh: 247Solar
CSP đang trải qua sự hồi sinh đáng chú ý và Ấn Độ đã công bố phân bổ 50% cho CSP trong cuộc đấu thầu năng lượng tái tạo trong quý đầu tiên của năm 2024.
Việc mở rộng quy mô CSP sẽ thu hẹp khoảng cách do các dự án gió và quang điện phát điện không liên tục gây ra nhằm giúp cung cấp năng lượng tái tạo liên tục, đáng tin cậy, giá cả phải chăng cho quốc gia đông dân nhất thế giới.
Rajan Varshney, phó giám đốc điều hành của Tập đoàn Nhiệt điện Quốc gia, công ty tiện ích nhà nước lớn nhất Ấn Độ, cho biết gần đây: “Bây giờ là thời điểm thích hợp cho CSP… Khi công suất quang điện và gió tăng lên, nhu cầu năng lượng từ than sẽ ngày càng nhiều hơn để làm cho nó chắc chắn và cung cấp điện khi không có mặt trời. Vì vậy, bằng cách tăng PV, chúng tôi không thể tránh khỏi than trừ khi chúng tôi lắp đặt CSP cộng với kho lưu trữ ở Gujarat và Rajasthan.”
Sự hồi sinh của CSP có thể gây ngạc nhiên cho những người trong ngành, những người coi công nghệ này đã lỗi thời sau những vấn đề xảy ra với các địa điểm quy mô lớn, đặc biệt là ở California và Arizona.
Trong khi các hệ thống lắp đặt trước đây rất lớn, phức tạp, được thiết kế theo yêu cầu và không thể nhân rộng, công ty của tôi, 247Solar, đã nhận được tài chính cho một phiên bản mô-đun có thể giải quyết những thách thức này.
Phiên bản của chúng tôi hoạt động bằng không khí quá nhiệt ở áp suất khí quyển bình thường. Nó lưu trữ năng lượng bằng cách sử dụng các vật liệu đơn giản, không phải muối nóng chảy và có thể sản xuất hàng loạt ở đơn vị 400 kW để tiết kiệm quy mô.
Mô hình này hứa hẹn sẽ rút ngắn đáng kể chu kỳ dự án và tiếp tục việc giảm chi phí CSP đáng kể đã đạt được trong những năm đầu và quá trình này đã chậm lại khi công nghệ cũ trưởng thành hơn.
Yêu cầu
Nhu cầu năng lượng suốt ngày đêm ngày càng tăng do sự tăng trưởng ở các nền kinh tế mới nổi và đang tăng tốc do các trung tâm dữ liệu, tiền điện tử và trí tuệ nhân tạo (AI). Khi chúng ta chuyển sang điện khí hóa bằng xe điện, máy bơm nhiệt và nhiệt công nghiệp, CSP nổi lên như một giải pháp khả thi để giải quyết những nhu cầu đó và cung cấp nguồn điện liên tục.
Các nhà khai thác lưới điện tiếp tục vật lộn với sự biến đổi của năng lượng quang điện và gió. Gió, nếu thổi vào ban đêm, có thể giúp cân bằng năng lượng mặt trời ban ngày nhưng gió biến đổi nhiều hơn ánh nắng mặt trời và cần đường dây điện áp cao, đường dài để tiếp cận thị trường, điều này có thể làm tăng thêm chi phí và thời gian cho việc triển khai trang trại gió.
Ngay cả lượng lớn pin lithium-ion – nhằm xử lý tải cao điểm vào buổi sáng và buổi tối, như các nhà máy sản xuất khí đốt đỉnh cao đã làm trước đó – cũng không đủ để lưu trữ năng lượng cần thiết để duy trì lưới điện hoạt động suốt đêm và trong thời tiết xấu, như các nhà máy than có. Pin cũng có thể chứa các khoáng chất xung đột, không giống như hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt của chúng ta.
Chi phí năng lượng quy dẫn (LCOE) của CSP đã giảm đáng kể, gần 70% kể từ năm 2010, mang lại khả năng lưu trữ năng lượng lâu hơn và tiết kiệm hơn so với pin.
Năng lượng mặt trời tập trung đã quay trở lại các dự án sẽ kết hợp nó với PV để mở rộng sản lượng điện vào ban đêm, giảm LCOE tổng thể bằng cách khai thác sức mạnh tổng hợp giữa hai công nghệ.
Người tiên phong
Một số nỗ lực ban đầu nổi bật tại CSP đã đạt được nhiều thành tựu, chẳng hạn như nhà máy Solana của Abengoa Solar gần Phoenix, ra mắt năm 2013, hay nhà máy Ivanpah của BrightSource ở California, địa điểm nhiệt mặt trời lớn nhất thế giới vào thời điểm đó, cũng vào năm 2013.
Các nhà máy CSP ban đầu tập trung sức nóng của mặt trời vào một điểm duy nhất, đạt nhiệt độ trên 530 độ C. Hệ thống của chúng tôi đẩy giới hạn đó lên khoảng 1.000 độ C.
Những địa điểm tiên phong này cũng lưu trữ năng lượng để hoạt động từ 6 đến 12 giờ vào ban đêm, hướng tới công nghệ đơn giản hơn, tiết kiệm chi phí hơn so với các mô-đun PV dựa trên polysilicon.
Tuy nhiên, CSP không còn chỉ là những công trình lắp đặt đường ống và gương khổng lồ trên sa mạc hay những tòa tháp cao như tuabin gió.
Chúng tôi nhận thấy mối quan tâm mới đối với ứng dụng công nghệ này nhỏ hơn, đơn giản hơn, linh hoạt hơn của 247Solar.
Tua bin của chúng tôi tạo ra điện từ không khí quá nhiệt nên chúng không yêu cầu chuyển pha năng lượng từ nhiệt sang hơi nước như các hệ thống CSP khác.
Bền vững
Chúng ta lưu trữ lượng nhiệt dư thừa trong các vật liệu trơ, rẻ tiền như cát, xỉ sắt hoặc viên gốm. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng muối nóng chảy có tính ăn mòn, tính bảo trì cao, cùng với các thách thức vật lý và hóa học khác.
Pin nhiệt độc quyền của chúng tôi cung cấp hơn 18 giờ lưu trữ nhiệt và điện theo yêu cầu, cấp công nghiệp. Chúng có thể sản xuất điện khi thời tiết xấu và khi được xả hoàn toàn, máy phát điện thậm chí có thể chạy bằng hydro xanh, khí tự nhiên hoặc dầu diesel. Tuy nhiên, với hệ số công suất là 85%, điều đó sẽ xảy ra ít thường xuyên hơn so với hệ thống pin PV cộng với hệ số công suất 40%.
Giải pháp chìa khóa trao tay của chúng tôi, mà chúng tôi gọi là 247Solar Plants™, là giải pháp mô-đun và được xây dựng tại nhà máy để nhanh chóng giảm chi phí thông qua sản xuất hàng loạt và lắp ráp tại chỗ dễ dàng, nhanh chóng.
Mỗi mô-đun có công suất phát điện 400 kW với các tháp cao 120 foot – bằng một nửa chiều cao của các phiên bản CSP trước đó. Với ít bộ phận chuyển động hơn CSP thông thường, nhà máy nhiệt điện mặt trời của chúng tôi cũng dễ bảo trì hơn trong môi trường khắc nghiệt.
Chúng tôi nắm giữ hơn 30 bằng sáng chế trên toàn thế giới, bao gồm cả bằng sáng chế chung vừa được cấp ở Ấn Độ, cho toàn bộ hệ thống CSP của chúng tôi; cũng như các bộ thu năng lượng mặt trời độc quyền của chúng tôi; tua-bin Heat2Power cực kỳ hiệu quả, sử dụng áp suất không khí xung quanh; và hệ thống pin nhiệt rẻ tiền.
Hỗn hợp
Phương pháp kết hợp này tận dụng thế mạnh của CSP và quang điện để tạo ra nguồn điện liên tục 24/7, trong đó PV cung cấp điện giá rẻ vào ban ngày trong khi CSP lưu trữ năng lượng dư thừa dưới dạng nhiệt để sử dụng vào ban đêm.
Các công ty khác, chẳng hạn như Heliogen, BrightSource Energy và Acciona, cũng đang vượt qua các ranh giới của CSP bằng những tiến bộ trong hệ thống hỗ trợ AI, các giải pháp thay thế cho những thiếu sót của việc lưu trữ muối nóng chảy và công nghệ máng parabol chi phí thấp hơn.
Các ứng dụng tiềm năng cho CSP bao gồm nhiệt và điện kết hợp trong hoặc ngoài lưới điện, lưới điện siêu nhỏ, siêu nhiệt cho ngành công nghiệp nặng, hydro xanh và khử muối xanh, cũng như nguồn điện phụ tải 24/7/365 – rất quan trọng ở các nền kinh tế đang phát triển nhanh như như của Ấn Độ.
Bộ trưởng Năng lượng mới và tái tạo của Ấn Độ Bhupinder Singh Bhalla cho biết: “Các công nghệ mới nổi như nhiệt mặt trời và năng lượng mặt trời tập trung là cần thiết để Ấn Độ đạt được các mục tiêu về năng lượng tái tạo”. Tháng 2 năm 2024.
CSP là vô song, đặc biệt là khi được tích hợp với quang điện, về khả năng điều phối 24/7 nguồn năng lượng không carbon linh hoạt, đáng tin cậy và đàn hồi nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng của ngày mai.
Bruce Anderson là người có tầm nhìn xa trông rộng trong ngành năng lượng mặt trời trong bốn thập kỷ, là người sáng lập và giám đốc điều hành của 247Solar, công ty đang thương mại hóa công nghệ năng lượng mặt trời tập trung được phát minh tại MIT và chạy bằng khí nén quá nhiệt thay vì hơi nước. Sự nghiệp của ông trải dài qua bảy dự án kinh doanh của công ty, một cuốn sách bán chạy nhất của “Thời báo New York” và Giải thưởng Đóng góp Năng lượng Mặt trời Trọn đời của Hiệp hội Năng lượng Mặt trời Hoa Kỳ.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
