1. ESS là gì? Tìm hiểu về Hệ thống Lưu trữ Năng lượng
Lưu trữ năng lượng là quá trình chuyển đổi năng lượng thành dạng có thể tồn tại trong tự nhiên một cách ổn định hơn, sau đó bảo quản năng lượng đó sao cho có thể sử dụng khi cần thiết. Khi năng lượng được tạo ra, chuyển đổi, di chuyển và sử dụng, thường có sự khác biệt giữa cung và cầu về lượng, hình dạng, phạm vi và thời gian. Sử dụng công nghệ lưu trữ năng lượng để lưu trữ và giải phóng năng lượng có thể làm giảm bớt những khác biệt này. Điều này sẽ giúp cung và cầu năng lượng trở nên cân bằng hơn và tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt, năng lượng hóa học, năng lượng bức xạ (ánh sáng), năng lượng điện từ, năng lượng hạt nhân và các loại năng lượng khác có thể được phân loại vào các nhóm khác nhau. Ngoài năng lượng bức xạ, tất cả các loại năng lượng khác đều có thể được lưu trữ ở các dạng chuẩn. Ví dụ, năng lượng cơ học có thể được lưu trữ dưới dạng động năng hoặc thế năng, năng lượng điện có thể được lưu trữ dưới dạng năng lượng trường cảm ứng hoặc năng lượng trường tĩnh điện, năng lượng nhiệt có thể được lưu trữ dưới dạng nhiệt ẩn hoặc nhiệt hiện, và năng lượng hạt nhân là một dạng lưu trữ năng lượng thuần túy. Trong số các phương pháp lưu trữ năng lượng khác nhau có thể kể đến lưu trữ bằng bơm, lưu trữ bằng khí nén, lưu trữ bằng bánh đà, lưu trữ bằng pin, lưu trữ nhiệt và lưu trữ hydro.
Hiện nay, pin được sử dụng phổ biến hơn để lưu trữ năng lượng trong các lưới điện nhỏ vì chúng là sản phẩm đã được hoàn thiện và có nhiều kinh nghiệm sử dụng. Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin bao gồm nhiều thành phần, chủ yếu gồm bộ pin lưu trữ năng lượng, hệ thống quản lý pin (BMS), máy biến áp tăng áp, thiết bị chuyển đổi hai chiều (PCS), hệ thống theo dõi lưu trữ năng lượng và một số thành phần khác. Khi lưới điện bị sự cố, hệ thống lưu trữ năng lượng có thể chuyển từ trạng thái kết nối với lưới điện sang hoạt động độc lập. Khi đó, nó hoạt động như một nguồn điện dự phòng cho toàn bộ hệ thống lưới điện nhỏ, duy trì sự ổn định điện áp và dòng điện khi không kết nối với lưới điện.
2. Lựa chọn pin lưu trữ năng lượng
2.1 Pin sử dụng chì cacbon
Pin chì-carbon là một loại thiết bị lưu trữ năng lượng mới được tạo ra bằng cách thêm vật liệu carbon có đặc tính điện dung vào điện cực âm của pin axit chì thông thường. Việc này có thể được thực hiện "bên trong" hoặc "trộn lẫn bên trong". Pin chì-carbon có đặc điểm giống cả pin axit chì thông thường và siêu tụ điện. Chúng có thể giúp pin axit chì thông thường hoạt động hiệu quả hơn theo nhiều cách, và đây là một số lợi ích khoa học của chúng:
1. Hệ số sạc cao;
2. Tuổi thọ chu kỳ sạc/xả gấp 4-5 lần so với pin axit chì thông thường;
3. An toàn tốt;
4. Hiệu suất tái tạo cao (lên đến 97%), cao hơn nhiều so với các loại pin hóa học khác; nguồn nguyên liệu dồi dào, chi phí thấp, gấp 1,5 lần so với pin axit chì thông thường; và chi phí của pin axit chì thông thường cao gấp khoảng 1,5 lần so với loại pin này. Mạnh hơn 1,5 lần so với pin axit chì thông thường.
Hiệu suất của pin chì-carbon đã được cải thiện đáng kể so với pin axit chì truyền thống. Tuy nhiên, vai trò của vật liệu carbon quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của pin chì-carbon vẫn chưa rõ ràng. Việc thêm vật liệu carbon có thể gây ra những tác động tiêu cực, chẳng hạn như điện cực âm bị kết tủa hydro và pin bị mất nước, vì vậy đây là vấn đề cần được giải quyết.
2.2 Pin lithium
Trong quá trình sạc và xả, pin lithium-ion sử dụng các chất hóa học có chứa lithium làm cực dương. Pin lithium-ion không chứa kim loại lithium.
Pin lithium-ion có điện cực dương được làm từ các hợp chất chứa lithium, chẳng hạn như lithium cobalat (LiCoO2), lithium manganat (LiMn2O4), lithium sắt photphat (LiFePO4) và các vật liệu hai hoặc ba thành phần khác. Điện cực âm được làm từ các hợp chất xen kẽ lithium-carbon, chẳng hạn như than chì, carbon mềm, carbon cứng và lithium titanat.
Pin lithium-ion có hai ưu điểm nổi bật, một là mật độ lưu trữ năng lượng cao, hai là mật độ công suất cao. Các lợi ích khác bao gồm hiệu suất cao, phạm vi sử dụng rộng rãi, được quan tâm nhiều, tiến bộ khoa học nhanh chóng và nhiều tiềm năng phát triển. ① Do sử dụng chất điện phân hóa học, nên tiềm ẩn rủi ro an toàn lớn; cần phải cải thiện vấn đề an toàn.
2.3 Lựa chọn pin lưu trữ năng lượng
Bài viết này sẽ xem xét sự khác biệt giữa hai loại pin lưu trữ năng lượng này về khả năng xả sâu, phạm vi nhiệt độ hoạt động và tuổi thọ chu kỳ.
Bảng trên cho thấy pin chì-carbon có tuổi thọ chu kỳ ngắn và thải ra khí hydro, rất nguy hiểm. Ngược lại, pin lithium sắt photphat có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ rộng, có tuổi thọ chu kỳ cao, hiệu suất truyền tải năng lượng và mật độ năng lượng cao.
Vì lý do này, pin lưu trữ lithium sắt photphat là lựa chọn tốt nhất cho hầu hết các dự án lưu trữ năng lượng.
