Lưu trữ năng lượng: Xe điện rất quan trọng nhưng chúng ta cần nhiều hơn thế

9 minute read

Updated on Sat Apr 03 2021

Biến mọi thứ thành điện

Điện thoại, tủ lạnh, và TV có những điểm chung gì nhỉ? Chúng đều sử dụng năng lượng dưới dạng điện.

Nhưng có một số vật sử dụng trực tiếp nhiên liệu hóa thạch như dầu và khí đốt mà không cần phải chuyển hóa chúng thành điện trước đó. Bạn nghĩ hai việc nào dưới đây sử dụng nhiều dầu và khí đốt nhất?


Tại sao chúng ta muốn làm (hầu hết) mọi thứ chạy thành điện? Bởi vì lò phản ứng hạt nhân sạch, tấm pin Mặt Trời, và tuabin gió tất cả đều sản xuất điện đó. Để sử dụng nguồn điện sạch này, chúng ta cần có khả năng cung cấp năng lượng cho giao thông và các hoạt động làm nóng bằng điện hơn là dầu và khí đốt.

Ta có thể chuyển đổi điện thành nhiệt năng, vì vậy nếu chúng ta có thể sản xuất đủ lượng năng lượng rẻ và sạch, việc đốt nóng bằng điện cũng sẽ tương đối dễ dàng.

Vậy còn về phương tiện đi lại thì sao? Xe điện có pin đã trở nên vừa túi tiền hơn và xe tải điện cũng sẽ sớm trở nên khả thi. Những phương tiện này chiếm 71% nguồn phát thải từ giao thông.

Tỷ lệ phát thải giao thông vận tải

Cải thiện hiệu suất, tuổi thọ và chi phí pin là trọng tâm trong quá trình chuyển đổi sang phương tiện chạy bằng điện. Dù là thế, máy bay và tàu thủy chạy bằng pin vẫn khó có thể trở nên phổ biến trong hiện thực do khối lượng pin lớn mà chúng cần.

Pin so với nhiên liệu máy bay

Bạn có thể tìm hiểu thêm về công nghệ pin đằng sau tất cả những điều này ở phiên bản "Nâng cao" của khóa học này.

Ta có thể trữ được năng lượng Mặt Trời và gió không?

Việc trữ được năng lượng là một nhiệm vụ khó nhằn. Nó khó đến nỗi mà mạng lưới điện đã được thiết kể theo cách để điện được sử dụng ngay khi nó vừa được sản xuất. Hãy tưởng tượng như thế này: khi ai đó bật đèn lên, một nhà máy điện ở đâu đó sẽ phải tăng lượng điện sản xuất thêm một ít ngay lập tức.

Điều này tạo ra ba thách thức chính về thời điểm và cách thức chúng ta lưu trữ năng lượng. Chúng ta sẽ tìm hiểu về từng thách thức một.

Dự trữ cấp độ 1: vài giây đến vài phút

Nhu cầu điện ở California vào ngày 7 tháng 5 năm 2020

Những biến động nhỏ về cung và cầu theo phút và giây thường khó dự đoán. Chúng ta có thể dự trữ đủ năng lượng để đối phó với những biến động nhỏ này bằng cách sử dụng nhiều loại pin khác nhau. Các vấn đề lớn hơn xuất hiện khi chúng ta cần dự trữ năng lượng trong nhiều giờ, nhiều ngày hoặc nhiều tháng cùng một lúc...

Dự trữ cấp độ 2: vài giờ đến vài ngày

Tại sao chúng ta cần dự trữ trong nhiều giờ

Hầu hết lượng điện được sản xuất bởi các tấm pin Mặt Trời được sản xuất vào ban ngày, nhưng nhu cầu của các hộ gia đình lại cao vào ban đêm. Dự trữ cấp độ 2 sẽ giúp chúng ta trữ được lượng điện năng được sản xuất vào buổi trưa (khi có Mặt Trời) để sử dụng vào buổi tối.

Có rất nhiều công nghệ chúng ta có thể sử dụng để giải quyết những vấn đề này. Một số ý tưởng phổ biến được liệt kê dưới đây. (Hãy nhớ rằng sạc có nghĩ là đưa năng lượng vào và xả có nghĩ là lấy năng lượng ra nhé!)

  • Thủy tích điện năng: Sạc bằng cách bơm nước lên đồi. Lưu trữ nó trong một hồ chứa. Xả bằng cách để nước chảy xuống làm quay tuabin
  • Pin lỏng: Giống như pin bình thường, nhưng được làm bằng các vật liệu ở dạng lỏng chứ không phải là các vật liệu ở thể rắn.
  • Lưu trữ nhiệt: Tủ lạnh lớn. Sạc bằng cách sử dụng điện để làm nóng một chất và làm lạnh chất còn lại. Xả bằng cách sử dụng nhiệt độ chênh lệch để quay tuabin.
  • Khí nén: Sạc bằng cách nén không khí xuống một cái lỗ dưới lòng đất. Xả bằng cách giải nén không khí và để nó làm xoay tuabin.

Thủy tích điện năng là giải pháp lưu trữ được sử dụng phổ biến nhất tại thời điểm hiện nay, nhưng nó chỉ được sử dụng ở những nơi có vùng núi cao. Với các công nghệ hiện có khác, điều đáng tiếc là chúng quá đắt hoặc không phù hợp về mặt công nghệ cho việc lưu trữ này. Một ví dụ cho điều này là việc các chuyên gia từng nói rằng các loại pin như loại được sử dụng trong ô tô điện đắt gấp 15-25 lần để dùng cho việc dự trữ quy mô lưới cấp 2.

May mắn thay, khi chúng ta có thêm nhiều nghiên cứu và thị trường lưu trữ năng lượng phát triển lớn mạnh hơn, ta có thể cải thiện điều này. Để phân tích chi tiết hơn, hãy xem phiên bản "Nâng cao" của khóa học này bạn nhé!

Dự trữ cấp độ 3: vài tuần đến vài tháng

Thay vì tích trữ năng lượng để sử dụng vào một thời điểm khác trong ngày, dự trữ cấp độ 3 bao gồm cho phép ta dự trữ năng lượng cho một thời điểm khác trong năm. Điều này đặc biệt quan trọng với các quốc gia ở xa đường xích đạo, bởi các quốc gia đó có sự khác biệt lớn giữa các mùa:

Nhu cầu lưu trữ theo mùa phụ thuộc vào việc bạn ở đâu

Hiện tại chúng ta không có giải pháp ở quy mô lớn và thực tế cho điều này,

Liệu ta có thể tránh nhu cầu cho dự trữ cấp độ 2 và cấp độ 3 không? Hãy nói về ưu và nhược điểm của năng lượng hạt nhân và việc nó có thể giúp chúng ta như thế nào nào.

Chương tiếp theo