Điện mặt trời giúp giải quyết nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của quốc gia và giúp tiết kiệm các tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt.
Dự trữ năng lượng mặt trời thông qua việc phát triển hệ thống trạm nạp ắc quy để tích trữ điện sử dụng ban đêm hoặc dùng để chạy xe ô tô điện. Ngoài ra khi xây chuỗi nhà máy điện mặt trời, có thể liên kết xây chuỗi kho trữ lạnh để khai thác điện mặt trời sản xuất nước đá vào ban ngày và thiết kế các hầm nước đá để cấp đông sử dụng suốt đêm mà không cần thêm nguồn điện.
Song song đó, công nghệ dùng tấm gương cầu hứng ánh sát để đốt chảy muối trong tháp nhiệt và dùng nhiệt ủ từ muối để chạy tua bin hơi vào ban đêm để nhà máy điện mặt trời có thể hoạt động vào ban đêm, đó cũng là phương pháp hửu ích nhờ các kỹ thuật tích trữ năng lượng từ điện mặt trời mà không sử dụng ắc quy.
Năng lượng tái tạo phụ thuộc vào thời tiết và khung thời gian trong ngày: ban ngày có nắng nhưng ban đêm nắng tắt khiến cho việc phát điện mặt trời vào ban đêm là không thể. Thời tiết biến đổi, trong một ngày gió có thể thổi mạnh và gió cũng có thể thổi yếu hoặc dừng thổi khiến cho công suất phát điện có thể bị suy giảm. Ngoài việc sử dụng ắc quy lưu trữ điện thì còn có phương pháp khác, đó là dùng nước để tích trữ năng lượng. Một dự án kết hợp giữa điện mặt trời, điện gió và thủy điện sẽ giúp lưu trữ năng lượng hiệu quả theo công thức sau:
Thứ nhất, kết hợp điện mặt trời và thủy điện: Khi trời nắng tốt, hệ thống điện mặt trời chạy hết công suất tạo ra lượng điện lớn. Một phần lượng điện tạo ra sẽ dùng để chạy máy bơm nước để bơm nước từ hồ chứa ở vị trí thấp, tích nước vào hồ thủy điện được thiết kế ở vị trí cao. Khi nắng tắt, hệ thống hồ tích nước sẽ xả nước chạy tua bin thủy điện và trữ nước vào hồ ở vị trí thấp.
Thứ hai, kết hợp điện gió và thủy điện: Khi gió mạnh, tua bin gió làm hai nhiệm vụ là phát điện và bơm nước từ hồ chứa ở vị trí thấp vào hồ chứa được thiết kế ở vị trí cao. Khi gió suy yếu, hệ thống được thiết kế tự động để hồ tích nước ở vị trí cao xả nước chạy tua bin thủy điện và nguồn nước đổ về hồ chứa ở vị trí thấp.
Thứ ba, kết hợp điện mặt trời, điện gió và thủy điện: Một hệ thống kết hợp cả điện gió và thủy điện có thể được thiết kế để vận hành theo công thức tại điểm 1 và điểm 2 ở trên.
Đối với hộ gia đình hoặc cơ sở sản xuất
Nhà thiết kế sau khi khảo sát hiện trạng ngôi nhà để thiết kế ra một hệ thống kết hợp (1) điện mặt trời và thủy điện, hoặc (2) kết hợp giữa điện gió và thủy điện, hoặc (3) kết hợp cả điện mặt tròi, điện gió và thủy điện. Hệ thống này sẽ vận hành 24/7 cung cấp nguồn điện cho hộ gia đình hoặc cơ sở sản xuất.
Đối với dự án phát điện quy mô lớn
Khi khảo sát dự án, nhà thiết kế sẽ tính toán tích hợp đập thủy điện vào dự án cánh đồng điện mặt trời và điện gió công suất lớn và dùng luôn nguồn nước để tích điện chạy hệ thống thủy điện lớn. Hiện nay, các dự án điện gió và điện mặt trời được cấp phép khá nhiều tại khu vực vùng núi cao rất phù hợp để khai thác kết hợp thủy điện giúp cho dự án tích trữ năng lượng tái tạo thông qua hồ chứa nước. Các nghiên cứu và tính toán của các kỹ sư ở Châu Âu gần đây cho thấy việc sử dụng nguồn nước để dự trữ năng lượng có hiệu quả kinh tế cao.
Dưới đây là một số thiết kế kết hợp điện gió và thủy điện quy mô lớn (Nguồn IEEE SPECTRUM)
Trong một hệ thống của Naturspeicher và Max Bögl , các tuabin gió được xây dựng trên đỉnh đồi với một cặp hồ chứa nước ở chân đế của chúng, nâng chúng lên thêm 40 mét so với tuabin điển hình. Một cái hồ nhân tạo nằm dưới chân đồi; năng lượng được lưu trữ khi nước được bơm lên các hồ chứa, và điện năng được sản xuất khi nước đổ trở lại hồ.
Việc tăng thêm 40 mét chiều cao sẽ làm tăng công suất phát điện lên 25%, nhưng nó cũng yêu cầu cân bằng trọng lượng mà thông thường sẽ rất tốn kém. Tuy nhiên, trong trường hợp này, công ty cho biết, nước trong các hồ chứa tự nhiên cân bằng tải cơ học với giá rẻ.
Naturspeicher nói rằng hệ thống “tích hợp hài hòa vào cảnh quan mà không có sự gián đoạn lớn” . Nó dự kiến sẽ có một trang trại điện gió vào cuối năm 2017 trên những ngọn đồi của Rừng Swabian-Franconian, ở Đức, với kho chứa được bơm vào cuối năm 2018. Họ hy vọng hệ thống này khi hoàn thành sẽ lưu trữ 70 MWh và cung cấp đến 16 MW.
Trong khái niệm đảo năng lượng của DNV GL, một con đê bao quanh khu vực dài 10 x 6 km của Biển Bắc ngoài khơi bờ biển Hà Lan [hình vẽ của nhà thiết kế, bên trái]. Để lưu trữ điện, hệ thống bơm nước bên trong lên và ra biển. Để nước chảy qua tuabin trên đường quay trở lại sẽ tạo ra điện.
Không giống như lưu trữ bơm truyền thống, hồ bên trong có thể được xây dựng ở ngoài biển miễn là đáy biển có một lớp đất sét đủ lớn để ngăn nước biển thấm ngược vào. Cũng sẽ có một số đánh đổi giữa việc tích trữ nhiều năng lượng hơn từ một đại dương sâu hơn và tăng chi phí xây dựng.
Hiện tại, hòn đảo năng lượng này mới chỉ ở giai đoạn khái niệm. DNV GL, có trụ sở tại Na Uy, đang tiến hành phân tích tình huống kinh doanh với các đối tác ở Hà Lan và thảo luận về kế hoạch xây dựng một hệ thống quy mô lớn. Họ vẫn chưa giải quyết vấn đề xếp hạng năng lượng hoặc thời lượng lưu trữ, nhưng một nguyên mẫu quy mô nhỏ sẽ không hoạt động cho những thứ như thế này, theo công ty.
Hiện có rất nhiều hệ thống lưu trữ điện năng khác nhau và mỗi hệ thống lưu trữ lại có đặc tính, công nghệ khác nhau. Do đó, việc nghiên cứu để lựa chọn những hệ thống tối ưu, giảm nhẹ tác động của nguồn năng lương tái tạo, tăng cường các hệ thống lưu trữ điện là những bài toán cấp thiết đang đặt ra.
Việt Nam cần sớm có chính sách thúc đẩy ứng dụng giải pháp tích trữ với các nhà máy năng lượng tái tạo, hoặc cho toàn hệ thống để không lãng phí nguồn đầu tư hiện tại của xã hội, từ đó thực hiện chuyển dịch sang năng lượng sạch nhanh nhất.
