MALAYSIA – Malaysia đã thiết lập một mục tiêu đầy tham vọng: nâng tỷ trọng năng lượng tái tạo lên mức 70% vào năm 2050. Để hiện thực hóa mục tiêu này, việc đầu tư vào các giải pháp lưu trữ năng lượng tin cậy, an toàn và tối ưu về chi phí – điển hình là hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS – battery energy storage systems) (1) – là điều tất yếu. Các hệ thống này sẽ giúp điều tiết tính không ổn định của nguồn điện, duy trì sự ổn định cho lưới điện và giải quyết các thách thức về nhu cầu phụ tải đỉnh (peak demand) (2), đặc biệt là đối với nguồn điện mặt trời.
(1) BESS: là một giải pháp công nghệ sử dụng các loại pin sạc (như lithium-ion, chì-axit, hoặc pin dòng chảy) để tích trữ điện năng và giải phóng năng lượng vào thời điểm cần thiết (như sử dụng vào ban đêm hoặc khi mất điện).
(2) Peak demand: thời điểm tiêu thụ điện nhiều nhất (thường vào buổi tối) lại là lúc không có ánh nắng mặt trời. Pin sẽ sạc vào ban ngày (lúc dư điện mặt trời) và phát vào buổi tối để đáp ứng nhu cầu cao điểm này.

Các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin có đặc tính vận hành khác biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm; tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu hiện nay lại tập trung vào những khu vực có khí hậu lạnh hơn. Đối với Malaysia, sự thiếu hụt dữ liệu này gây ảnh hưởng trực tiếp đến quy trình lựa chọn, thiết kế và quản trị pin trong những điều kiện mà nhiệt độ cùng độ ẩm đóng vai trò quyết định tới hiệu suất, mức độ an toàn và tuổi thọ của hệ thống.

Nhận thức được nhu cầu về các bằng chứng nghiên cứu phù hợp với điều kiện khí hậu cụ thể, cơ quan phát triển năng lượng bền vững Malaysia (SEDA – Sustainable energy development authority) và tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp khối thịnh vượng chung Úc (CSIRO – Commonwealth scientific and industrial research organisation) đã thực hiện một nghiên cứu chung, với sự hỗ trợ từ chương trình đối tác vì hạ tầng (P4I – partnerships for infrastructure) của chính phủ Úc, nhằm đánh giá hiệu suất của các loại công nghệ hóa học của pin khác nhau trong điều kiện nhiệt đới của Malaysia.

Báo cáo chung xem xét sáu loại công nghệ hóa học của pin, cung cấp thông tin tổng thể một cách có hệ thống về các yếu tố chi phối hoạt động của hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin trong môi trường nhiệt đới, đồng thời thiết lập một cơ sở tham chiếu rõ ràng cho công tác quy hoạch và triển khai trong tương lai trên các lĩnh vực dân dụng, thương mại và công nghiệp.

Tiến sĩ Mahathir Almashor, kỹ sư cao cấp thuộc chương trình hệ thống năng lượng của tổ chức CSIRO, chia sẻ: “Nghiên cứu này được định hình bởi mối quan tâm khoa học lẫn tính ứng dụng thực tế. Phần lớn các nghiên cứu pin trên thế giới đến từ những khu vực có khí hậu mát hơn như Nhật Bản, Trung Quốc, châu Âu và Mỹ. Điều này chưa phù hợp đối với các quốc gia hoạt động trong điều kiện nóng ẩm. Điều kiện khí hậu của Malaysia, cùng với sự quan tâm mạnh mẽ của cơ quan SEDA, đã khiến Malaysia trở thành đối tác. Các kết quả nghiên cứu cũng có giá trị cao đối với khu vực phía bắc nước Úc, nơi tồn tại những môi trường nhiệt đới tương tự.”

Nghiên cứu chỉ ra nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của các hệ thống lưu trữ năng lượng trong điều kiện khí hậu ở Malaysia.

Tiến sĩ Almashor đã nói rằng: “Nhiệt độ cao trong thời gian dài có thể làm gia tăng các phản ứng phụ, dẫn đến rút ngắn tuổi thọ của pin và tăng nguy cơ mất ổn định nhiệt. Tuy nhiên, dải nhiệt độ tương đối ổn định ở Malaysia lại tạo ra điều kiện thuận lợi hơn cho phần lớn các công nghệ hóa học của pin”.

Tiến sĩ Almashor nói tiếp: “Dải nhiệt độ ổn định của Malaysia (22–32°C) giúp tránh những biến động nhiệt độ theo mùa khắc nghiệt, một yếu tố thúc đẩy quá trình lão hóa thiết bị diễn ra nhanh hơn tại các vùng khí hậu lạnh.”

Tuy nhiên, độ ẩm cao thường xuyên (có thể lên đến 80-90%) vẫn là một vấn đề đáng kể. Tiến sĩ Almashor nhận định: “Độ ẩm có thể đẩy nhanh quá trình ăn mòn và dẫn đến các sự cố vận hành, ngay cả khi hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin được đặt trong các vỏ bảo vệ có kiểm soát khí hậu (climate-controlled enclosure) (*). Nguy cơ này càng trở nên nghiêm trọng do thiếu hụt các nghiên cứu chuyên sâu về tác động của độ ẩm và độ mặn lên từng loại công nghệ pin cụ thể. Bản báo cáo này là bước khởi đầu quan trọng trong việc chỉ rõ khoảng trống nghiên cứu này cùng những thách thức liên quan”.
(*) Climate-controlled enclosure: là các khoang (hoặc vỏ, thùng, thiết bị chứa, …) được thiết kế để duy trì nhiệt độ và độ ẩm trong phạm vi cho phép, thường bằng hệ thống điều hòa, thông gió, khử ẩm, hoặc gia nhiệt.

Ông Saiful Hakim Abdul Rahman, Giám đốc hoạch định chiến lược của cơ quan SEDA, nhấn mạnh rằng các phát hiện này củng cố nhu cầu thiết kế hệ thống phù hợp với điều kiện khí hậu, bao gồm vỏ bảo vệ, thông gió và quản lý nhiệt được tối ưu hóa cho môi trường tại Malaysia.

Ông Rahman chia sẻ: “Nghiên cứu này sẽ hỗ trợ cho nhiều quá trình hoạch định chính sách, trong đó có việc xây dựng các tiêu chuẩn, hướng dẫn và khung pháp lý nhằm triển khai các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin an toàn và hiệu quả về kinh tế”.

Cơ quan SEDA và CSIRO đều nhận thấy những cơ hội để mở rộng nghiên cứu trong tương lai. Các nhà khoa học cũng bày tỏ sự quan tâm đến việc tìm hiểu cơ chế dòng điện ngược (truyền tải điện từ khách hàng trở lại lưới điện). Qua đó, họ có thể tận dụng những kinh nghiệm thực tiễn từ Australia để hỗ trợ việc tích hợp linh hoạt các nguồn năng lượng phân tán (DER – distributed energy resources) (*), điển hình như điện mặt trời mái nhà.
(*) Distributed energy resources: là các hệ thống pin năng lượng mặt trời trên mái nhà hoặc các bộ pin lưu trữ tại các hộ gia đình.

Về phía CSIRO, tổ chức này cho biết nghiên cứu đã thu hút sự quan tâm từ nhiều cơ quan kỹ thuật và đối tác nghiên cứu khác tại Đông Nam Á, cho thấy nhu cầu rộng rãi trong khu vực đối với các bằng chứng khoa học về lưu trữ năng lượng trong điều kiện môi trường nhiệt đới.

Tiến sĩ Almashor nói rằng: “Chúng tôi đang xem xét khả năng triển khai giai đoạn nghiên cứu thứ hai, có thể mở rộng sang các quốc gia khác tại Đông Nam Á”.

Trong bối cảnh ngày càng nhiều quốc gia cân nhắc triển khai các hệ thống lưu trữ quy mô lớn tại các khu vực nhiệt đới, những tri thức được tạo ra từ các mối quan hệ hợp tác như thế này có thể trở thành nền tảng tham chiếu chung cho các dự án tương lai và công tác quy hoạch năng lượng ở cấp khu vực.

Để xem các tin bài khác về “Pin”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online