Điện mặt trời vào ban đêm

Từ góc nhìn của hệ thống điện mặt trời, thời gian ban đêm trung bình là 16 tiếng, dài hơn vào mùa đông và ngắn hơn vào mùa hè. Làm thế nào chúng ta có thể đáp ứng nhu cầu điện năng ban đêm bằng một hệ thống năng lượng tái tạo?

Cho đến nay, các công nghệ lưu trữ quan trọng nhất là lưu trữ năng lượng thủy điện tích năng và pin, xét cả về công suất (GW) và năng lượng (GWh).

Năng lượng gió rất tuyệt vời vì nó thường thổi vào ban đêm. Ở một số nơi, năng lượng gió và năng lượng mặt trời có mối tương quan nghịch đảo. Việc chuyển tải điện từ ban đêm sang ban ngày cũng rất hữu ích. Thủy điện, địa nhiệt, sinh học và điện hạt nhân có thể điều chỉnh được cũng giúp ích, mặc dù các nguồn này còn nhỏ hoặc không tồn tại ở hầu hết các quốc gia.

Sự phát triển mạnh mẽ của điện mặt trời mái nhà, các trang trại điện mặt trời và trang trại điện gió đang buộc các lưới điện phải thay đổi lớn trong hoạt động. Thông thường, việc sản xuất điện từ than và khí đốt bị ảnh hưởng bởi giá thấp hoặc âm vào ban ngày và phải học cách vận hành linh hoạt. Việc cắt giảm sản lượng điện mặt trời và điện gió diễn ra thường xuyên .

Hình 1 và 2 thể hiện sản lượng điện trung bình từ nửa đêm đến nửa đêm trong 28 ngày của tháng Hai (cuối mùa hè) tại Thị trường Điện Quốc gia Úc (NEM) và tại bang Nam Úc.

Trong hệ thống điện quốc gia (NEM), sản lượng điện than trung bình dao động từ 16 GW vào giờ cao điểm buổi tối xuống còn 10 GW vào khoảng giữa trưa. Hầu hết các nhà máy điện than sẽ ngừng hoạt động khi NEM hướng tới mục tiêu đạt 82% năng lượng tái tạo vào năm 2030.

Tại Nam Úc (Hình 2), các nhà máy nhiệt điện than đã ngừng hoạt động. Năng lượng mặt trời và năng lượng gió đang hướng tới mục tiêu đáp ứng trung bình 100% nhu cầu vào năm 2027. Sự cân bằng được cung cấp bởi khí đốt, pin lưu trữ, giao dịch điện với các bang phía đông, và việc xây dựng quá mức các nhà máy điện mặt trời và gió kết hợp với việc cắt giảm sản lượng thường xuyên.

Trong hầu hết các hệ thống điện năng tái tạo, cần một lượng lớn thiết bị lưu trữ để duy trì hoạt động trong những đêm tối, những ngày và tuần mưa gió.

Tầm quan trọng của pin đang tăng nhanh do việc triển khai nhiều hệ thống pin dự trữ lớn (thường có thời gian hoạt động từ 2-4 giờ) và chương trình hỗ trợ pin dự trữ quy mô lớn cho các hộ gia đình . Nguồn điện và dung lượng năng lượng từ pin sẽ sớm đủ để đáp ứng hầu hết các giờ cao điểm buổi tối và buổi sáng, điều này sẽ giúp giảm giá đáng kể. Khi đó, trọng tâm cân bằng sẽ chuyển sang thời điểm giá điện cao hơn vào ban đêm, và trong điều kiện thời tiết ẩm ướt và không có gió.

Nói một cách khái quát, trung bình cần khoảng 16 giờ tích trữ năng lượng để đáp ứng nhu cầu ban đêm giữa hai ngày nắng. Để đáp ứng nhu cầu trong một ngày nhiều mây cần 40 giờ tích trữ, trong khi một tuần nhiều mây cần 160 giờ tích trữ. Khả năng tích trữ năng lượng trong thời gian này vượt xa khả năng của các loại pin hiện tại, nhưng hoàn toàn nằm trong tầm với của hệ thống tích năng thủy điện.

Hình 3 thể hiện các ước tính chi phí đầu tư gần đây của GenCost cho hệ thống lưu trữ năng lượng theo thời gian.  Những ước tính này được sử dụng rộng rãi ở Úc. So sánh pin lưu trữ năng lượng vào năm 2055 với thủy điện tích năng, điểm giao nhau nằm ở khoảng thời gian 30 giờ.

Tuy nhiên, tuổi thọ kỹ thuật của hệ thống thủy điện tích năng là 150 năm so với 20 năm của pin, điều này làm dịch chuyển điểm giao nhau sang thời gian ngắn hơn nhiều, chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ chiết khấu giả định. Hệ thống lưu trữ thủy điện tích năng được dự báo sẽ vẫn rất cạnh tranh đối với việc lưu trữ qua đêm và thời gian dài hơn.

Hình ảnh cũng cho thấy nhà máy thủy điện tích năng Snowy 2.0, có khả năng lưu trữ 350 GWh năng lượng (tương đương 13 kWh/người Úc) trong 160 giờ, dự kiến ​​hoàn thành vào năm 2028 với chi phí khoảng 10 tỷ đô la Mỹ (29 đô la/kWh). Snowy 2.0 có thể phát điện với công suất 2,2 GW trong 10 giờ hầu hết các đêm và có thể được sạc lại khi trời nắng và có gió. Trong một năm, điều này tạo ra 8000 GWh. Quan trọng hơn, Snowy 2.0 có thể phát điện hết công suất trong 160 giờ ngay cả trong những tuần mưa nhiều và không có gió với giá điện cao. Trong suốt vòng đời 150 năm, chi phí đầu tư của Snowy 2.0 chỉ chưa đến một xu/người Úc mỗi ngày.

Hầu hết các quốc gia và khu vực đều có nhiều địa điểm cung cấp dịch vụ lưu trữ chất lượng tương đương với Snowy 2.0, với chi phí rất thấp và thời gian sử dụng lâu dài.

 Mọi thông tin tư vấn về điện mặt trời doanh nghiệp hay gia đình xin liên hệ:

 Thông qua Messenger của MPSe

 Điện thoại / Zalo: 0904 686 673

Youtube: https://www.youtube.com/@MaiPhuongSolar-MPSE/shorts

Tiktok: https://www.tiktok.com/@mpse27

Mai Phương Solar Energy – Giải pháp năng lượng sạch cho tương lai bền vững