Giới thiệu sơ lược về năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo, hay còn thường được gọi là năng lượng sạch, được tạo ra từ các nguồn thiên nhiên hoặc các quy trình tự nhiên nào đó được hình thành liên tục. Chẳng hạn như ánh sáng mặt trời, gió thổi luôn xuất hiện liên tục từng ngày.

Năng lượng tái tạo đang là xu hướng phát triển chung của thế giới. Loại hình năng lượng này tuy được đánh giá là vô hạn và có lợi cho môi trường nhưng không có khả năng phát điện liên tục, khó điều khiển công suất phát và phụ thuộc vào thời tiết. Sự bùng nổ các dự án năng lượng tái tạo trong các năm gần đây càng làm gia tăng sức ép cho công tác vận hành, điều độ lưới điện.

Có nhiều dạng năng lượng tái tạo. Phần lớn các dạng năng lượng phục hồi, bằng cách này hay cách khác về căn bản đều phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời. Năng lượng từ gió và năng lượng thủy điện đều là kết quả trực tiếp của sự chênh lệch nhiệt độ nóng lên của bề mặt Trái đất, dẫn đến không khí chuyển động (gió) và lượng mưa hình thành vì bầu không khí được nâng lên (liên quan đến thủy điện). Năng lượng mặt trời là sự chuyển đổi trực tiếp từ ánh sáng sang điện năng bằng hiệu ứng quang điện (thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời). Năng lượng sinh khối được lưu trữ ánh sáng mặt trời được chứa trong thực vật. Các dạng năng lượng tái sinh khác không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời là năng lượng địa nhiệt, là kết quả của sự phân rã phóng xạ từ các khoáng vật ở lớp vỏ Trái đất kết hợp với với nhiệt trong tâm Trái đất, và năng lượng thủy triều là sự chuyển đổi năng lượng hấp dẫn.

Tổng quan về năng lượng tái tạo ở Việt Nam

Ở Việt Nam, tỉ lệ các nguồn năng lượng tái tạo trong tổng cung năng lượng sơ cấp đạt 15 – 20% vào năm 2030 và 25 – 30% vào năm 2045 theo Nghị quyết 55-NQ/TW ngày 11/2/2020 của Bộ Chính Trị. Để hệ thống vận hành bình thường và ổn định, tận dụng tối đa công suất phát của các nguồn năng lượng tái tạo, bài toán tích trữ điện năng của hệ thống điện Việt Nam cần có lời giải. Các giải pháp cho bài toán tích trữ điện năng là gì? Tại Việt Nam đã có đơn vị/cơ quan nào bước chân vào lĩnh vực tiềm năng này khi Việt Nam được đánh giá là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát triển năng lượng tái tạo. Việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lượng và phát triển bền vững.

Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam, đã và đang phát triển nhanh một cách chóng mặt. Rất nhanh chúng ta đã biết khai thác và ứng dụng vào đời sống hàng ngày. Sử dụng năng lượng điện mặt trời trong quy mô hộ gia đình. Ứng dụng trong quy mô nhà hàng, khách sạn hay các bệnh viện, quân đội. Hay ứng dụng cho các trung tâm dịch vụ xã hội như đèn công cộng, các trạm sạc pin… Có thể nói rằng ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam đã đáp góp phần cải thiện tình hình kinh tế quốc gia.

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có đường bờ biển trải dài hơn 3.000 km, vì vậy tiềm năng phát triển năng lượng gió tại Việt Nam vô cùng lớn. Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam là nước có tiềm năm gió lớn nhất trong bốn nước của khu vực, với hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hằng năm lớn hơn 6m/s ở độ cao 65 m, tương đương công suất 512 GW.

Điểm yếu của năng lượng tái tạo? Nhu cầu tất yếu của một hệ thống lưu trữ điện năng

Điểm trừ của năng lượng tái tạo là chi phí đầu tư ban đầu thường cao, hiệu suất hoạt động có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố thời tiết, thiên nhiên. Năng lượng tái tạo rất khó khăn để sản xuất một lượng điện lớn một cách liên tục. Vì vậy, phát triển các hệ thống lưu trữ điện năng hiệu quả, ổn định, thân thiện với môi trường đang làm mối quan tâm hang đầu của mọi quốc gia.

Các loại hình lưu trữ năng lượng hiện nay

Lưu trữ năng lượng cơ học

Hiện nay, thuỷ điện tích năng vẫn đang là phương án tối ưu nhất trong việc lưu trữ điện. Tuy nhiên, việc quy hoạch các khu dự án thuỷ điện tích năng còn rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nguồn nước, mặt bằng, hạ tầng lưới điện trong khu vực. Dù thuỷ điện là phương án vượt trội về công suất và dung lượng dự trữ lớn, thời gian khai thác lên tới 75 năm, nhưng chi phí xây dựng ban đầu cùng thời gian hoàn vốn lâu, chưa xét về mặt thuỷ điện tích năng chiếm nhiều tài nguyên về đất đai. Tại Việt Nam, hiện chỉ mới có công trình thủy điện tích năng Bác Ái (công suất 1200MW) là dự án thủy điện tích năng đầu tiên, dự kiến đưa vào vận hành cuối năm 2028.

Một số các hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học khác như công nghệ khí nén, bánh đà bay… cũng đã được phát triển tuy nhiên chưa có nhiều ứng dụng đại trà.

Lưu trữ năng lượng điện trường

Các nhà phân tích trên thế giới đánh giá trong tương lai siêu tụ điện có thể bổ trợ, thậm chí đôi khi cạnh tranh thay thế, với các sản phẩm pin chì và pin lithium. Hiện siêu tụ điện đã được một số nước sử dụng trong việc ổn định mạng lưới điện – nhất là các lưới điện thông minh có tích hợp năng lượng tái tạo, chế tạo máy khử rung tim trong y tế, tích hợp trong các thiết bị điện-điện tử di động thế hệ mới hoặc dùng cho các hệ thống xe hơi, xe bus điện nội đô cần xạc nhanh tại mỗi điểm dừng. Theo báo cáo mới nhất của Reportlinker vào tháng 7 năm ngoái, thị trường siêu tụ điện toàn cầu được định giá gần 3,5 tỷ USD vào năm 2025 với tốc độ tăng trưởng CAGR trong giai đoạn 2020-2025 từ 19% đến 21%/năm. Một số công nghệ lưu trữ khác như hệ thống từ siêu tốc vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và chưa có nhiều ứng dụng thực tế.

Lưu trữ năng lượng điện hoá

Những năm gần đây, ngoài thủy điện tích năng, phương án lưu trữ điện bằng hệ thống Ắc-quy hoặc Pin lithium (Battery Energy Storage Systems – BESS) được xem là hướng đi mới, tạm thời có thể giải quyết nhu cầu lưu trữ năng lượng quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương án này là các loại pin lưu trữ có tuổi thọ ngắn và hiệu suất lưu trữ giảm dần theo thời gian. Mặt khác, giá thành của phương án này ngày càng cao do trữ lượng đất hiếm để sản xuất Pin lithium có hạn, công tác xử lý chất thải cho quá trình sản xuất, tiêu hủy, tái sử dụng khá phức tạp, chưa kể đến sự cạnh tranh khốc liệt của thị trường công nghiệp nhẹ trong việc tận dụng phương án này (thiết bị điện tử, điện thoại, xe điện…).

luu tru nang luong dien hoa — Luu tru nang luong dien hoa

Hiện nay, các công nghệ pin dòng oxy hóa – khử (Redox Flow Battery) đang được xem là những công nghệ có thể giải quyết những bài toán về lưu trữ năng lượng quy mô lớn cho năng lương tái tạo. Nhiều nghiên cứu, cải tiến vẫn đang được tiếp tục để giúp giảm giá thành của các hệ thống pin này.

BÀI VIẾT LIÊN QUAN