Những xu hướng ứng dụng công nghệ trong phát triển năng lượng tái tạo

Phát triển NLTT để đảm bảo an ninh năng lượng và phát triển bền vững, do đó là xu hướng chung của mọi quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam.

Cùng với sự phát triển của cuộc cách mạng 4.0, công nghệ đang thực sự là hướng đi mang tính đột phá đối với năng lượng tái tạo. Những xu hướng ứng dụng công nghệ sau đây đang được xem là cơ hội để ngành năng lượng tái tạo phát triển mạnh mẽ trong tương lai.

Công nghệ blockchain giúp giải quyết được những hạn chế mà ngành năng lượng tái tạo đang gặp phải

Tích trữ các nguồn năng lượng sạch

Tích trữ năng lượng đóng một vai trò quan trọng trong việc cân bằng cung và nhu cầu điện năng, và là chìa khóa để giải quyết các vấn đề cung ứng điện năng liên tục của NLTT. Ghép nối một hệ thống tích trữ điện năng với một nguồn NLTT đảm bảo cung cấp năng lượng thường xuyên và ổn định, ngay cả khi điều kiện thời tiết không tối ưu để tạo ra năng lượng.

Pin là thiết bị lưu trữ phổ biến nhất được sử dụng trong các hệ thống NLTT và việc sử dụng chúng đang gia tăng trên cả quy mô dân dụng và toàn lưới điện. Công nghệ lưu trữ năng lượng dự kiến sẽ tiếp tục cải thiện, làm cho việc sử dụng chúng trở nên khả thi hơn với giá cả phù hợp hơn. Theo dự kiến thì việc lưu trữ sẽ đại diện cho một thành phần cốt lõi của tất cả các công nghệ năng lượng mới sẽ phát triển trong tương lai. Vì cả hai giải pháp lưu trữ năng lượng dân dụng và quy mô lớn đều trở nên cạnh tranh hơn về giá, làm giảm lợi thế của các nguồn năng lượng hóa thạch.

Hiện nay có các loại pin phổ biến bao gồm pin axit chì, các hệ thống dựa trên niken, lưu lượng ôxi hóa khử (redox flow) nhiệt độ cao và pin ion lithium (khoảng 250 watt-giờ/kg). Pin có thể sử dụng cho cả các ứng dụng ngắn hạn và trung hạn, chúng có lợi cho việc mở rộng quy mô và hiệu suất.

Đa số các thiết bị điện tử tiêu dùng di động, xe chạy điện và hybrid chở khách đều được trang bị pin ion liti, loại pin này đang ngày càng có giá thành giảm và hiệu suất tăng trong những năm gần đây. Trong tương lai, các siêu tụ điện (các tụ điện hóa công suất cao) lưu trữ động năng trong chuyển động của con lắc và nạp điện gần như không có thời gian trễ và còn cho phép xe ô tô có thể nạp điện trong thời gian dừng bình thường trong giao thông.

Trong thập kỷ tới, mật độ năng lượng có thể tăng lên đến mức mà các loại xe chạy bằng pin sẽ trở nên có khả năng cạnh tranh về chi phí với xe chạy bằng động cơ đốt trong. Để cải tiến mật độ năng lượng có hai định hướng đang được chú ý: phát triển các vật liệu điện cực có điện dung cao hơn và phát triển các lại pin sử dụng hóa học điện áp cao hơn.

Ứng dụng Blockchain và IoT

Ban đầu Blockchain được phát triển để ghi lại các giao dịch tiền điện tử. Công nghệ Blockchain hiện nay đang được điều chỉnh để ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng. Blockchain là một sổ cái kỹ thuật số không thể chỉnh sửa, nó thực hiện và ghi lại các giao dịch thông qua mạng. Việc dữ liệu không tập trung trong Blockchain khiến nó trở thành lý tưởng để loại bỏ các trung gian của các nhà cung cấp điện. Nó làm giảm thông tin bất cân xứng về năng lượng và trao quyền cho người tiêu dùng mua và bán năng lượng trực tiếp từ người tiêu dùng khác.

Mảnh ghép nối công nghệ trong sổ cái của Blockchain với các thiết bị hàng ngày mà chúng ta sử dụng để nhận và truyền tải thông tin, thường được gọi là vạn vật kết nối (Internet of Thinh - IoT), có tác động sâu sắc đến các hệ thống năng lượng. Với các ứng dụng chính xác, các thiết bị có thể tự động mua và bán năng lượng vào thời điểm tối ưu, tối ưu hóa cài đặt hệ thống năng lượng trong bối cảnh thời gian thực và giám sát và phân tích hiệu suất của các thiết bị tiêu thụ năng lượng.

Những công nghệ này đang bắt đầu được sử dụng cho các dự án đột phá. Chẳng hạn như Brooklyn Microgrid - dự án liên quan đến một microgrid do cộng đồng cung cấp, chủ sở hữu mua và bán năng lượng cho nhau thông qua công nghệ Blockchain. Thành công của các dự án sẽ làm cơ sở cho ứng dụng với quy mô rộng hơn như quốc gia, toàn cầu.

Tích hợp năng lượng mặt trời trên phương tiện giao thông

Các nhà sản xuất ô tô nhận thấy nóc xe là nơi hấp thụ năng lượng mặt trời nên có thể tận dụng và lắp hệ thống thu năng lượng từ năng lượng mặt trời. Huyndai, Kia, Toyota, Audi... là những nhà sản xuất đã thông báo sẽ sớm đưa ứng dụng này vào thực tế. Nóc xe tích hợp hệ thống năng lượng mặt trời được sử dụng để sạc ắc-quy, kết hợp với hệ thống hybrid và thậm chí cả với xe dùng động cơ thông thường.

Với xe động cơ xăng/dầu, năng lượng thu được có thể sử dụng để cung cấp cho các thiết bị như điều hòa hay sưởi ghế, giúp tiết kiệm phần nào nhiên liệu, đồng nghĩa việc cải thiện hiệu suất chung. Ngoài ra, việc thu năng lượng mặt trời sẽ làm giảm nhiệt độ trong xe dưới sức nóng của mặt trời và từ đó làm giảm năng lượng sử dụng cho điều hòa không khí trong xe.

Hiện tại các doanh nghiệp đang phát triển ba hệ thống: Nóc xe lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời từ silicon thông thường và trang bị cho dòng xe hybrid, có khả năng sạc ác quy từ 30% đến 60% trong một ngày, tùy vào thời tiết; tấm năng lượng mặt trời dạng kính mờ được lắp trên nóc xe để sản sinh năng lượng trong khi vẫn để ánh sáng lọt vào cabin; những tấm pin năng lượng mặt trời hạng nhẹ sẽ được lắp nóc và lắp cốp để giảm trọng tải xe và tăng khả năng thu năng lượng mặt trời.

M.T

Để điện gió tránh đi vào vết xe đổ của điện mặt trời

Ứng dụng năng lượng mặt trời vào khu đô thị sinh thái thông minh

Lưới điện thông minh gỡ “nút thắt” cho năng lượng tái tạo