Ngày: 28/09/2026.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Hồ Nam (Trung Quốc) đã phân tích tỷ lệ lưu trữ năng lượng trong các hốc chứa ngầm của hệ thống lưu trữ năng lượng khí nén (CAES) dưới các quy trình bơm nén khí khác nhau.
Nghiên cứu nhằm xác định cách các chiến lược bơm nén khí khác nhau ảnh hưởng đến đặc tính nhiệt động lực học và hiệu suất lưu trữ năng lượng của hốc chứa CAES, đồng thời tính đến quá trình truyền nhiệt khi khí được vận chuyển qua giếng khoan và trao đổi nhiệt giữa hốc chứa với đá vây quanh. Các nhà nghiên cứu muốn xác định các thông số vận hành và kết cấu có thể cải thiện tỷ lệ lưu trữ năng lượng, cũng như đưa ra định hướng cho thiết kế và vận hành các hệ thống CAES đặt dưới lòng đất.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một mô hình số của hệ thống CAES gồm giếng khoan và hốc chứa, có xét đến dòng chảy rối, tính chất nhiệt vật lý của khí thực, truyền nhiệt liên hợp khí – rắn và dẫn nhiệt trong đá vây quanh.
"So với các mô hình nhiệt động lực học tập trung truyền thống, mô hình được đề xuất có thể mô tả sự tiến triển không đồng đều theo không gian của trường nhiệt độ, trường áp suất và tổn thất nhiệt qua thành hốc chứa bên trong hốc," nhóm cho biết. "So với các mô hình động lực học chất lưu tính toán (CFD) đặt biên bơm nén và xả trực tiếp tại cửa vào hốc chứa, nghiên cứu này xem xét thêm sự thay đổi trạng thái nhiệt động lực học của khí trong quá trình vận chuyển qua giếng khoan và mối tương hỗ của chúng với các quá trình dòng chảy và truyền nhiệt trong hốc chứa."
Các nhà khoa học đã xây dựng mô hình số giải các phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng của khí. Mô hình sử dụng mô hình rối k–ε tiêu chuẩn và tính toán truyền nhiệt qua thành giếng khoan và thành hốc chứa vào đá vây quanh.
Họ kiểm chứng mô hình với dữ liệu vận hành của nhà máy CAES Huntorf tại Đức, mô hình hóa hốc chứa của nhà máy này thành một hình trụ đơn giản hóa có bán kính 20 mét và chiều cao 112.2 mét. Chênh lệch tối đa giữa giá trị mô phỏng và giá trị đo được là 2.66 K đối với nhiệt độ và 0.30 MPa đối với áp suất, mức độ mà các nhà nghiên cứu đánh giá là "chấp nhận được".
Trong các mô phỏng tiếp theo, nhóm nghiên cứu mô hình hóa một hốc chứa hình cầu có bán kính 40 mét và thể tích 268,000 m3, nối với một giếng khoan dài 30 mét.
Họ so sánh bốn phương án bơm nén khí: lưu lượng tăng tuyến tính từ 10 kg/s lên 150 kg/s; lưu lượng 110 kg/s trong năm giờ rồi 30 kg/s trong ba giờ; bơm nén gián đoạn với các khoảng dừng và lưu lượng tăng dần; và lưu lượng không đổi 80 kg/s. Mỗi phương án bơm cùng bơm một khối lượng khí tổng cộng trong tám giờ.
Trong các mô phỏng riêng, nhóm nghiên cứu so sánh đường kính giếng 0,5 m, 1,0 m, 1,5 m và 2,0 m. Họ cũng thử nghiệm độ dẫn nhiệt của đá vây quanh tương ứng bazan 2,17 W/(m·K), granit 2,90 W/(m·K) và thạch anh 5,53 W/(m·K).
"Trong số các chiến lược bơm khí khác nhau, chế độ lưu lượng khối lượng tăng tuyến tính làm nhiệt độ trung bình tăng 1 K, áp suất trung bình tăng 0,13 MPa, công tác động lên khí tăng khoảng 12,7% và tổn thất nhiệt qua vách vào đá vây quanh tăng khoảng 11% so với chế độ bơm lưu lượng không đổi", nhóm nghiên cứu cho biết. "Tốc độ tích năng lượng tăng từ 85,5% ở chế độ bơm không đổi lên 87,5% ở chế độ bơm tăng tuyến tính."
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện đường kính giếng là tham số kết cấu quan trọng ảnh hưởng tổn thất nhiệt khi vận chuyển khí. Tăng đường kính từ 0,5 m lên 2,0 m giúp giảm tổn thất nhiệt qua thành giếng từ 8,5 × 10⁸ J xuống 2,5 × 10⁸ J, đồng thời nhiệt độ trung bình của khí trong khoang tăng khoảng 1 K.
"Khi đá vây quanh chuyển từ bazan độ dẫn nhiệt 2,17 W/(m·K) sang thạch anh 5,53 W/(m·K), tổn thất nhiệt dẫn truyền tăng khoảng 7%", nhóm cho biết. "Cuối pha bơm khí, mô hình đoạn nhiệt ước lượng cao nhiệt độ và áp suất trung bình lần lượt 1,7 K và 0,05 MPa. Cuối pha xả khí, mức ước lượng cao tương ứng là 2,2 K và 0,06 MPa."
Nhóm nghiên cứu công bố kết quả trong nghiên cứu "Analysis of energy storage rate in compressed air energy storage caverns under different air injection processes" đăng trên tạp chí Case Studies in Thermal Engineering.
Nguồn: https://www.pv-magazine.com/2026/09/28/rising-air-injection-rates-boost-compressed-air-energy-storage-efficiency/ — PV Magazine (bản dịch tiếng Việt).
Xem tiếp
- Đan Mạch phê duyệt mô hình ưu tiên kết nối lưới điện mới
- Fraunhofer ISE công bố trình mô phỏng giá điện
- Đức phê duyệt quy định về lưu trữ năng lượng và sạc hai chiều
- Nhật Bản siết chặt kết nối lưới điện khi hàng chờ dự án lưu trữ pin đạt 172 GW
- Giá điện theo giờ mở lại bài toán kinh tế điện mặt trời và lưu trữ hộ gia đình
Zalo: 0904 686 673 · maiphuongsolar@mpse.com.vn
