Việc chuyển đổi từ pin dựa trên kim loại có thể mở đường cho các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo.

Với việc chuyển sang sử dụng nhiên liệu than đá và hóa thạch, các nhà máy điện gió và điện mặt trời đang mọc lên khắp thế giới. Các giải pháp thay thế như thế này chủ yếu là bổ sung, chỉ cung cấp một phần điện năng cho lưới điện do tính không liên tục tự nhiên của chúng. Nguồn cung dư thừa từ cối xay gió và pin mặt trời cần được lưu trữ theo cách, ví dụ, có thể dễ dàng hòa vào lưới điện khi cần, thường là trong thời kỳ sử dụng điện cao điểm.

Năng lượng dư thừa thường được lưu trữ trong pin lithium-ion lớn, tuy nhiên cách tiếp cận này làm tăng mối lo ngại về tính bền vững.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về các hệ thống lưu trữ năng lượng và tác động tiềm ẩn đối với ngành.

hệ thống lưu trữ năng lượng

Trong quá trình theo đuổi mức phát thải ròng bằng không, các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) sẽ là một tài sản vô cùng quý giá trong việc thúc đẩy sử dụng năng lượng tái tạo. Một thách thức lớn đối với các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió là sản lượng không liên tục của chúng: không thể sản xuất năng lượng nếu không có gió giật hoặc mây. Đây là lúc các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin phát huy tác dụng, lưu trữ năng lượng dư thừa trong thời kỳ sản xuất nhiều và sau đó sử dụng nó trong thời kỳ sản xuất thấp. Bằng cách này, khi các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch và than đá bị loại bỏ dần, việc lưu trữ năng lượng tái tạo có thể duy trì hiệu quả nguồn cung ổn định và đáng tin cậy cho lưới điện.

Ngoài lưới điện lớn, hệ thống lưu trữ năng lượng pin có các ứng dụng thương mại và dân dụng. Thông qua các thuật toán phần mềm tiên tiến, hệ thống có thể chọn thời điểm lưu trữ và giải phóng năng lượng. Giải phóng năng lượng trong thời gian có nhu cầu cao được gọi là cạo cao điểm. Quá trình này làm giảm lượng năng lượng mua và giảm áp lực lên lưới điện. Do đó, xác suất tăng điện áp thấp hơn và độ tin cậy của lưới điện địa phương tăng lên.

Thậm chí ngoài lưới điện, việc lưu trữ năng lượng có thể còn quan trọng hơn. Ví dụ, nhiều vùng ở vùng sâu vùng xa và các nước đang phát triển dựa vào lưới điện siêu nhỏ phi tập trung để cung cấp điện. Những con đường hạn chế và vận chuyển năng lượng cần thiết trên một khoảng cách dài làm cho năng lượng tái tạo trở thành một lựa chọn hợp lý. Những địa điểm xa xôi này có nghĩa là các hệ thống lưu trữ mạnh mẽ là điều cần thiết để đáp ứng nhu cầu của họ.

Nhựa thay vì kim loại

Tuy nhiên, một thách thức trong việc phát triển các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin là việc lưu trữ năng lượng lưới điện đòi hỏi pin lớn hơn nhiều so với pin được tìm thấy trong xe điện. Điều này có nghĩa là họ cần số lượng lithium lớn hơn, một nguyên tố có nhu cầu cao trong ngành công nghiệp ô tô và nhiều ngành công nghiệp khác. Vì lý do này, lithium và các kim loại pin khác dự kiến ​​sẽ tăng khi nhu cầu về xe điện tăng gấp 10 lần vào năm 2030.

Để tránh hoàn toàn thách thức này, PolyJoule đã phát triển pin dựa trên nhựa thay vì kim loại.

Từ góc độ chuỗi cung ứng, một lợi thế lớn của pin dựa trên chất dẻo là các polyme mà chúng sử dụng có thể được sản xuất từ ​​các nguyên liệu công nghiệp phổ biến. Kết quả là nguyên liệu dồi dào hơn, cuối cùng làm giảm áp lực chuỗi cung ứng.

Pin polyme cũng mang lại những cải tiến về an toàn so với các tiêu chuẩn ngành hiện hành. Trong khi pin lithium-ion chứa chất điện phân lỏng dễ cháy tạo điều kiện chuyển ion, thì chất lỏng cần thiết để dẫn điện cho pin polymer lại trơ hơn nhiều. Thử nghiệm đã chỉ ra rằng không có trường hợp sạc quá mức, hư hỏng hoặc đoản mạch nào có thể khiến các sản phẩm của PolyJoule thoát nhiệt. Không có rủi ro dễ cháy nghĩa là không có hệ thống kiểm soát nhiệt độ đắt tiền, an toàn hơn cho người dùng cuối.



Ngoài ra, nhiệt độ hoạt động danh định của pin là từ -40 đến 50 độ, trong khi nhiệt độ hoạt động trung bình của pin lithium-ion là từ -20 đến 50 độ. Xem xét các ứng dụng của hệ thống lưu trữ năng lượng pin, có thể phải đối mặt với thời tiết cực nóng hoặc lạnh ở vùng sâu vùng xa, hoạt động không bị ảnh hưởng của pin polymer trong điều kiện khắc nghiệt mà không cần hệ thống kiểm soát khí hậu là một điểm thu hút rất lớn. Ngoài ra, PolyJoule hy vọng pin polymer dẫn điện sẽ tồn tại hơn 20 năm hoặc 12.000 chu kỳ, nhiều hơn gấp đôi tuổi thọ của pin lithium-ion.

giai đoạn tăng

Chúng ta đang chứng kiến ​​sự bùng nổ toàn cầu về năng lượng tái tạo. Thời hạn mục tiêu thay đổi từ năm 2030 đến năm 2050, nhưng mục tiêu là như nhau: trung hòa carbon bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng thay thế.

Công nghệ pin đã được chú trọng, đặc biệt là pin lithium-ion, nhưng tất cả các ngành công nghiệp và ứng dụng sử dụng các biến thể tinh vi của cùng một loại pin sẽ tạo ra nhu cầu và áp lực rất lớn đối với nguyên liệu thô. Đa dạng hóa các công nghệ pin, chẳng hạn như polyme dẫn điện, có thể giúp đẩy nhanh các kế hoạch và đưa tính trung lập carbon từ lý tưởng thành hiện thực.