Các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ cho rằng vào năm 2050, khi 94% điện năng đến từ các nguồn tái tạo, thì sẽ cần khoảng 930GW công suất năng lượng lưu trữ trong sáu giờ rưỡi để đáp ứng đầy đủ nhu cầu về điện ở Hoa Kỳ.
Hình ảnh: Avalon
Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (NREL) đã phát hành bài báo thứ sáu của mình - “Tác động của việc triển khai lưu trữ năng lượng trên diện rộng đến việc vận hành lưới điện” - trong Loạt bài về tương lai lưu trữ của mình. Mục đích của tài liệu là phân tích một số tác động của việc lưu trữ năng lượng đến lưới điện khi nó phát triển theo năm kịch bản độc nhất vào năm 2050.
Các kịch bản bao gồm Kịch bản Tham chiếu, theo tất cả các giả định về giá cả và công nghệ mặc định của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL). Các giả định này có thể được tìm thấy trong tài liệu và các tài liệu khác được tham khảo đầy đủ. NREL cũng đã xem xét bốn tình huống sau:
- Pin lưu trữ điện mặt trời chi phí thấp
- Tấm pin năng lượng mặt trời chi phí thấp
- Chi phí khí đốt tự nhiên cao & tình huống pin lưu trữ chi phí thấp
- Zero carbon
Ngay cả Kịch bản Tham chiếu cũng bao gồm rất nhiều điện gió và điện năng lượng mặt trời - tương ứng là 20,4% và 28,8% tổng lượng điện của Hoa Kỳ. Các dự báo về sản xuất điện năng lượng mặt trời trong số năm kịch bản nằm trong khoảng từ mức thấp 28,8% đến mức cao là 46% trong kịch bản chi phí khí tự nhiên cao / Chi phí pin lưu trữ thấp.
Thật thú vị, con đường Zero Carbon dự đoán tổng công suất điện năng lượng mặt trời cao thứ ba trong số năm kịch bản, ở mức 33,4%. Điện mặt trời được bổ sung bởi điện gió chiếm tỉ lệ cao nhất trong kịch bản này là 37,3%.
Công suất lưu trữ năng lượng từ 213GW đến 932GW, với thời lượng trung bình từ 4,7 đến 6,5 giờ. Biểu đồ bên dưới cho thấy khối lượng này đang được triển khai mạnh mẽ, với xếp hạng hàng giờ được chỉ định bằng màu sắc. Theo thời gian, chúng tôi thấy pin có thời lượng dài nhất - và cho đến nay có tổng sản lượng cao nhất - được lắp đặt vào những năm 2040 khi chúng tôi tiến đến năm cuối 2050 của phân tích.
Tổng dung lượng lưu trữ trong pin dao động từ 1,3 TWh đến hơn 6,0 TWh trong kịch bản 94% điện tái tạo, Zero Carbon. Cách đây vài năm, một nhóm các nhà nghiên cứu khác đã gợi ý rằng Hoa Kỳ có thể đạt được 80% điện gió và điện năng lượng mặt trời với khoảng 5,4 TWh dung lượng lưu trữ.
Các nhà nghiên cứu đã tiết lộ một số sắc thái giữa các kịch bản khác nhau. Ví dụ, kịch bản Zero Carbon dẫn đến việc cắt giảm lượng lớn điện gió và điện mặt trời gần như vận hành 24 giờ một ngày, quanh năm. Điều này dẫn đến việc pin thực sự được sử dụng ít hơn so với các tình huống khác vì gió và mặt trời luôn hoạt động, và bởi bản chất sản xuất quá mức của nó, thường xuyên đáp ứng đủ nhu cầu của lưới điện.
Hơn nữa, khi tỉ lệ năng lượng tái tạo ngày càng tăng, rõ ràng việc sạc của bộ lưu trữ cần phải phù hợp nhất với các đường cong phát điện của năng lượng mặt trời, dựa vào khả năng dự đoán sản lượng hàng ngày của điện năng lượng mặt trời. Báo cáo lưu ý rằng đôi khi điện gió sẽ sản sinh quá mức trong nhiều ngày liên tục, lâu hơn nhiều so với thời lượng lưu trữ năng lượng hàng giờ được xem xét trong tài liệu này.
Một kết quả mong đợi là mặc dù hệ số công suất của bộ lưu trữ năng lượng tương đối thấp trong tất cả các kịch bản - thời gian thực tế dành để sản xuất điện chỉ là 10% đến 20% - hệ số công suất của nó vượt quá 75% trong 10 giờ tải ròng hàng đầu trong tất cả các kịch bản và năm.
Các tác giả so sánh các hệ số công suất này và kỹ thuật sử dụng pin với một phân tích gần đây về máy phát tua bin đốt ở Hoa Kỳ - thường được gọi là nhà máy đỉnh - có hệ số công suất trung bình là 11% vào năm 2019. Họ chỉ ra một số lợi ích chính hệ thống lưu trữ năng lượng mang lại không chỉ đơn giản là cung cấp điện theo yêu cầu.
Trung bình, việc lưu trữ năng lượng làm tăng tỷ lệ sử dụng đường dây điện. Tuy nhiên, các tỷ lệ sử dụng này rất khác nhau tùy thuộc vào vị trí. Một số khu vực đã chứng kiến mức sử dụng đường dây điện nhiều hơn vì những địa điểm này xuất khẩu nhiều năng lượng hơn mức họ đang sử dụng. Các khu vực có sự cân bằng mạnh mẽ giữa sản xuất, lưu trữ và nhu cầu cho thấy việc sử dụng đường dây điện thấp hơn do lượng nhập khẩu hoặc xuất khẩu ít hơn.
Tất nhiên, thực tế là hệ thống lưu trữ có thể sạc được nhờ sự sản xuất quá mức của điện gió và điện năng lượng mặt trời trong các kịch bản Zero Carbon là lợi ích lớn nhất của nó. Cũng có thể thấy rằng lưu trữ ban ngày - trong 12 giờ và lâu hơn - có cơ hội ngày càng cao khi đạt đến năm 2050 và tiếp cận nguồn điện sạch 100%. Dung lượng lưu trữ dài hạn không được phân tích trong báo cáo này, nhưng nó có thể có trong các tài liệu trong tương lai của NREL.
Ngoài ra, người ta hiện có thể mua 3,08 GWh Tesla Megapacks với giá chỉ hơn 1 tỷ USD. Với những mức giá này, 6 TWh sẽ có giá khoảng 2 nghìn tỷ USD. Tổng sản phẩm quốc nội của Hoa Kỳ năm 2021 là khoảng 23 nghìn tỷ USD.
Nguồn: https://www.pv-magazine.com/2022/01/24/us-zero-carbon-future-would-require-6twh-of-energy-storage/
Tin cùng chuyên mục
.png&w=200&h=200&q=80 "Hùng Việt - Nhìn lại năm 2021")
