Ngay cả những nhà truyền giáo năng lượng mặt trời nhiệt tình nhất cũng có thể đồng ý về một hạn chế của các tấm pin mặt trời: chúng chỉ tạo ra điện khi mặt trời chiếu sáng. Tuy nhiên, mức sử dụng năng lượng cao nhất có xu hướng diễn ra vào buổi tối, trùng với thời điểm sản lượng năng lượng mặt trời giảm và gây ra vấn đề cung cầu. Vấn đề là, các tấm pin mặt trời thường bơm ra quá nhiều năng lượng trong những giờ có nhu cầu thấp hơn khi mặt trời chiếu sáng để đáp ứng nhu cầu cao nhất vào cuối ngày. Điều này có nghĩa là việc lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả có thể mở ra vô số khả năng cho chủ nhà cũng như doanh nghiệp.

Trong blog này, chúng ta sẽ xem xét sâu về việc lưu trữ năng lượng mặt trời, lợi ích của nó và thậm chí cả các công cụ để mô hình hóa nó trên hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời của bạn.

Lợi ích của việc lưu trữ năng lượng mặt trời là gì?

Lưu trữ năng lượng dư thừa này là điều cần thiết để tận dụng tối đa mọi hệ thống pin mặt trời và có thể giúp tiết kiệm chi phí, lưới năng lượng hiệu quả hơn và giảm phát thải nhiên liệu hóa thạch. Lưu trữ năng lượng mặt trời có một số lợi ích chính:

• Cân bằng tải điện . Nếu điện không được lưu trữ thì nó phải được sử dụng ngay tại thời điểm nó được tạo ra. Việc lưu trữ năng lượng cho phép dự trữ nguồn điện dư thừa để sử dụng vào lúc cao điểm. Đối với năng lượng tái tạo, việc lưu trữ năng lượng dư thừa cho phép đèn tiếp tục sáng khi mặt trời lặn hoặc gió ngừng thổi. Nói một cách đơn giản, việc lưu trữ năng lượng cho phép một nguồn dự trữ năng lượng được nạp khi lượng phát điện cao và nhu cầu thấp, sau đó được giải phóng khi lượng phát điện giảm và nhu cầu tăng.
• Lấp đầy những khoảng trống. Việc lưu trữ năng lượng mặt trời trong thời gian ngắn cho phép dòng năng lượng ổn định trong thời gian gián đoạn ngắn của máy phát điện, chẳng hạn như đi qua các đám mây hoặc bảo trì định kỳ.
• Khả năng phục hồi năng lượng. Lưới năng lượng dễ bị gián đoạn và mất điện do bất kỳ nguyên nhân nào từ cháy rừng đến thời tiết khắc nghiệt. Việc lưu trữ năng lượng mặt trời tạo ra một bong bóng bảo vệ trong các sự kiện gây rối bằng cách phân cấp nơi chúng ta lấy năng lượng.
• Giảm lượng khí thải carbon. Với khả năng kiểm soát nhiều hơn lượng năng lượng mặt trời bạn sử dụng, bộ lưu trữ pin có thể giảm lượng khí thải carbon trong nhà của bạn ở những khu vực có nguồn điện dựa trên nhiên liệu hóa thạch. Pin năng lượng mặt trời lớn cũng có thể được sử dụng để giúp sạc xe điện và biến bất kỳ thiết bị nào trong nhà bạn thành thiết bị “chạy bằng năng lượng mặt trời”.
• Tiết kiệm từ hóa đơn tiền điện. Nếu bạn sống ở một tiểu bang không có hệ thống đo năng lượng mặt trời hoặc các chính sách không bù đắp xứng đáng cho năng lượng mặt trời bạn tạo ra, bộ lưu trữ pin có thể giúp giảm hóa đơn tiện ích trong khi tiêu thụ nhiều năng lượng hơn. Vì vậy, mặc dù bạn có thể không được đền bù nhiều cho năng lượng dư thừa được gửi vào lưới điện, nhưng bất kỳ năng lượng mặt trời bổ sung nào được tạo ra và lưu trữ trong ngày đều có thể được xả ra khỏi pin vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây ở nơi tiêu thụ tiện ích.
• Những cân nhắc về Biểu thuế thanh toán ròng của California (NEM 3). Một trong những thành phần quan trọng của NEM 3 là nó có “chi phí điện vào giờ cao điểm cao hơn đáng kể và chi phí ngoài giờ cao điểm thấp hơn” đối với điện. Tương tự, tỷ lệ xuất khẩu thấp nhất là vào giữa ngày, khi năng lượng mặt trời dồi dào. Vì giờ “cao điểm” là từ 4 giờ chiều đến 9 giờ tối, điều này nói chung có nghĩa là khách hàng xuất điện lên lưới khi giá điện họ nhận được thấp nhất và sử dụng điện lưới vào giờ cao điểm, khi giá điện đắt nhất. Nhập bộ lưu trữ pin: Bất kỳ năng lượng mặt trời nào có thể được lưu trữ trong pin ngoài giờ cao điểm và được sử dụng trong thời gian cao điểm sẽ có giá trị hơn nhiều đối với người tiêu dùng. Xem các tính năng tự tiêu thụ pin mới của Auroroa bằng cách nhấp vào nút “Bắt đầu!” trong hình ảnh bên dưới, sau đó tìm hiểu thêm chi tiết trong blog của chúng tôi: Giải thích và lập mô hình Biểu thuế thanh toán ròng của California .

Năng lượng mặt trời được lưu trữ như thế nào?

Lưu trữ năng lượng mặt trời có thể được chia thành ba loại chung: pin, nhiệt và cơ khí. Chúng ta hãy xem nhanh từng cái.

Lưu trữ pin là gì?

Cho đến nay, pin là cách phổ biến nhất để lắp đặt tại các khu dân cư để lưu trữ năng lượng mặt trời. Khi năng lượng mặt trời được bơm vào pin, phản ứng hóa học giữa các thành phần pin sẽ lưu trữ năng lượng. Phản ứng đảo ngược khi xả pin, cho phép dòng điện thoát ra khỏi pin. Pin lithium-ion được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng năng lượng mặt trời và công nghệ pin mới đang phát triển nhanh chóng, hứa hẹn mang lại các giải pháp lưu trữ pin rẻ hơn, có khả năng mở rộng hơn . Trên thực tế, kho lưu trữ năng lượng của Hoa Kỳ dự kiến ​​sẽ đạt gần 7,5 GW hàng năm vào năm 2025, tăng gấp sáu lần so với năm 2020, đại diện cho một thị trường trị giá 7,3 tỷ USD.

Lưu trữ nhiệt là gì?

Lưu trữ năng lượng nhiệt sử dụng nhiều phương tiện khác nhau – chẳng hạn như nước hoặc muối nóng chảy – để hấp thụ và giữ nhiệt từ mặt trời. Môi trường được làm nóng này được lưu trữ trong một bể cách nhiệt cho đến khi cần năng lượng, thường là để đun sôi nước để tạo ra năng lượng.

Lưu trữ cơ học là gì?

Việc lưu trữ năng lượng cơ học tận dụng thế năng của vật thể để tạo ra điện. Phương pháp lưu trữ cơ học chuyển đổi năng lượng điện dư thừa thành năng lượng cơ học, được chuyển đổi trở lại thành điện năng để sử dụng sau này. Có ba hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học nổi bật:

• Bánh đà. Phương pháp này sử dụng điện dư để quay bánh đà, sau đó tạo ra điện để cung cấp năng lượng nhanh chóng trong thời gian có nhu cầu cao điểm.
• Thủy điện được bơm. Với bơm thủy điện, nước được bơm lên dốc tới hồ chứa nằm phía trên máy phát điện tua-bin. Nước được phép chảy qua tua-bin và tạo ra điện khi nhu cầu tăng cao.
• Khí nén. Với hệ thống lưu trữ năng lượng này, khí nén được bơm vào các bình chứa lớn như bể chứa hoặc khối đá ngầm. Không khí được giải phóng để tạo ra điện trong thời gian có nhu cầu cao nhất.

Cách tốt nhất để lưu trữ năng lượng mặt trời

Không có giải pháp viên đạn bạc nào cho việc lưu trữ năng lượng mặt trời. Các giải pháp lưu trữ năng lượng mặt trời phụ thuộc vào yêu cầu của bạn và nguồn lực sẵn có. Hãy xem xét một số tùy chọn lưu trữ năng lượng mặt trời phổ biến cho các ứng dụng thương mại và gia đình.

Lưu trữ năng lượng mặt trời thương mại

Các công ty tiện ích và các doanh nghiệp khác thường có ngân sách lớn hơn các hộ gia đình riêng lẻ, nên việc lưu trữ cơ học và nhiệt là những lựa chọn khả thi. Mặc dù chi phí cho các phương pháp lưu trữ này có thể cao nhưng chúng giúp các công ty điện lực theo kịp nhu cầu năng lượng cao nhất.

• Lưu trữ năng lượng lưới với pin thế hệ tiếp theo Năm 2020 là năm kỷ lục về lưu trữ năng lượng mới ở Hoa Kỳ. Chỉ trong quý 3, cả nước đã triển khai 476 MW công suất lưu trữ mới, tăng 240% so với kỷ lục quý trước. Hầu hết các triển khai mới là giải pháp lưu trữ trước đồng hồ đo (FTM) trong một giờ, nhưng dù sao cũng mang lại cái nhìn đầy hứa hẹn về tương lai của việc lưu trữ năng lượng mặt trời thương mại.
• Khí nén . Các ước tính gần đây nhất của chính phủ tính toán chi phí khí nén ở mức 105 USD/kWh, khiến nó trở thành lựa chọn lưu trữ cơ học hiệu quả nhất về mặt chi phí cho các ứng dụng quy mô lớn.
• Thủy điện được bơm. Năng lượng mặt trời dư thừa có thể được sử dụng để bơm nước lên dốc, tạo ra một lượng lớn năng lượng tiềm năng. Chi phí thủy điện được bơm hiện nay là khoảng 165 USD/kWh, khiến nó trở thành lựa chọn tốt thứ hai để lưu trữ năng lượng cơ học trên quy mô lớn. Tuy nhiên, nó chỉ có sẵn ở một số khu vực nhất định vì thủy điện được bơm mới có chi phí ban đầu cao và những rào cản pháp lý đáng kể.

Lưu trữ năng lượng mặt trời tại nhà

Năng lượng mặt trời dân dụng mang lại vô số lợi ích, bao gồm khả năng phục hồi, tiết kiệm chi phí và phân cấp sản xuất điện (còn được gọi là “ nhà máy điện ảo ”). Nhưng các phương pháp lưu trữ năng lượng thương mại mà chúng tôi đã thảo luận ở trên có thể sẽ rất tốn kém đối với những chủ nhà bình thường. Rất may, việc lưu trữ pin hiện có thể cung cấp cho chủ nhà một cách hiệu quả và tiết kiệm chi phí để lưu trữ năng lượng mặt trời .

Pin lithium-ion là lựa chọn phù hợp để lưu trữ năng lượng mặt trời tại nhà . Chúng tương đối rẻ (và ngày càng rẻ hơn), cấu hình thấp và phù hợp với nhiều nhu cầu. Các loại pin khác thường được sử dụng trong dân dụng bao gồm pin nước mặn và pin axit chì.

Bất kể loại pin nào, pin dự phòng tại nhà cho phép chủ nhà tiết kiệm năng lượng trong thời gian sản xuất cao, thời gian có nhu cầu thấp (tức là trong ngày làm việc) để sử dụng trong thời gian có nhu cầu cao khi nguồn điện giảm. Việc lưu trữ năng lượng mặt trời tại nhà thừa hưởng những lợi ích tương tự của việc lưu trữ năng lượng mặt trời quy mô lớn, chuyển thành khả năng phục hồi, năng lượng không bị gián đoạn và tiết kiệm chi phí. Và những lợi ích này sẽ trực tiếp đến với chủ nhà.

Công nghệ giúp thiết kế bộ lưu trữ pin năng lượng mặt trời

Việc thiết kế một hệ thống lưu trữ cùng với việc lắp đặt năng lượng mặt trời từng tốn nhiều công sức và phải phỏng đoán khá nhiều. Giờ đây, phần mềm như của Aurora bao gồm bộ lưu trữ pin như một phần trong dịch vụ của nó.

Bằng cách sử dụng Công cụ lưu trữ pin của Aurora Solar , người lắp đặt năng lượng mặt trời có thể phân tích mức bù tải, tính toán giá dự kiến ​​của dự án, dự đoán các đề xuất về kích thước pin thông minh dựa trên mức độ ưu tiên của khách hàng và trình bày cho khách hàng một cách hấp dẫn, dễ hiểu .

Aurora cũng đã giới thiệu mô hình tự tiêu thụ pin. Bạn có thể tìm hiểu thêm ở đây .

Vì vậy, mặc dù công nghệ được sử dụng để lưu trữ năng lượng mặt trời có vẻ phức tạp hoặc quá sức đối với một số khách hàng, nhưng Aurora có thể giúp bạn giải quyết những vấn đề phức tạp đó đối với khách hàng bằng các mô hình tương tác và dễ hiểu về hiệu suất và tiết kiệm. 

Cách lưu trữ năng lượng mặt trời: Câu hỏi thường gặp

• Năng lượng mặt trời có thể được lưu trữ để sử dụng trong tương lai? Có, trong hệ thống quang điện dân dụng (PV), năng lượng mặt trời có thể được lưu trữ để sử dụng trong tương lai bên trong bộ pin điện. Ngày nay, hầu hết năng lượng mặt trời được lưu trữ trong pin lithium-ion, axit chì và dòng chảy.
• Lưu trữ năng lượng mặt trời có đắt không? Tất cả phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của bạn. Chi phí lưu trữ năng lượng mặt trời đã giảm đáng kể trong thập kỷ qua và về lâu dài, cải tiến công nghệ và hiệu quả sẽ giúp tiếp tục làm cho việc lưu trữ trở nên hợp lý hơn.
• Pin năng lượng mặt trời giá bao nhiêu? Một lần nữa, nó phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm khu vực bạn sống và hệ thống cụ thể mà bạn muốn cho ngôi nhà của mình. Tuy nhiên, nhìn chung, một hệ thống pin năng lượng mặt trời tại nhà có thể có giá từ 12.000 đến 22.000 USD . Vì các hệ thống lắp đặt ngoài lưới, nối lưới và kết hợp đều sử dụng các công nghệ biến tần khác nhau nên pin thường được đánh giá và mua cùng lúc với các bộ phận còn lại trong hệ thống năng lượng mặt trời.
• Pin năng lượng mặt trời nào rẻ nhất? Pin axit chì hiện là lựa chọn rẻ nhất để lưu trữ năng lượng mặt trời , nhưng chúng có thời gian sử dụng ngắn và không hiệu quả như các lựa chọn khác. Pin lithium-ion mang lại giá trị tốt nhất về chi phí, hiệu suất, tuổi thọ và tính khả dụng.
• Năng lượng mặt trời có thể được lưu trữ trong bao lâu? Về mặt lý thuyết, năng lượng mặt trời được lưu trữ một cách cơ học có thể tồn tại miễn là năng lượng tiềm năng được duy trì. Luôn có năng lượng bị mất đi trong bất kỳ quá trình truyền năng lượng nào và trong trường hợp lưu trữ cơ học, rò rỉ luôn xảy ra trong quá trình lưu trữ và giải phóng. Điều tương tự cũng áp dụng cho pin. Thông thường, pin năng lượng mặt trời tiêu chuẩn sẽ sạc được trong 1-5 ngày .
• Pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ bao lâu? Pin năng lượng mặt trời tiêu chuẩn có tuổi thọ từ 15-30 năm, tùy thuộc vào loại.
• Tôi cần bao nhiêu pin năng lượng mặt trời? Dung lượng lưu trữ thay đổi đáng kể dựa trên nhu cầu cụ thể của bạn và tính đến các yếu tố như dung lượng lưu trữ mong muốn, tải dự phòng và thời lượng sao lưu. Công cụ lưu trữ pin của Aurora Solar có thể giúp loại bỏ phỏng đoán khi tính toán các nhu cầu lưu trữ này.
• Năng lượng mặt trời có đáng giá đối với tôi không? Năng lượng mặt trời trở nên rẻ hơn than vào năm 2019, đạt mức trung bình 0,068 USD/kWh ( so với mức trung bình 0,13 USD đối với điện dân dụng ở Hoa Kỳ cùng năm đó, vốn chủ yếu chạy bằng năng lượng hóa thạch). Trong khi giá điện biến động, việc lắp đặt năng lượng mặt trời có thể giúp bạn đảm bảo chi phí trong một thời gian dài. Ngoài lợi ích kinh tế, năng lượng mặt trời còn làm giảm lượng khí thải carbon và tăng cường khả năng phục hồi.
• Làm thế nào tôi có thể thấy hiệu quả năng lượng mặt trời tối ưu? Câu hỏi hay, đây là lúc vị trí đặt tấm pin mặt trời đóng vai trò quan trọng . Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng phần mềm thiết kế bảng điều khiển năng lượng mặt trời để thông báo cho việc lắp đặt của bạn và tạo ra hiệu quả tối ưu. Hãy xem cách hoạt động của nó với Aurora Solar .
• Việc lắp đặt pin để tự tiêu thụ có phải là một khoản đầu tư tốt không? Điều đó phụ thuộc vào chính sách NEM của tiểu bang, giá điện và các yếu tố khác. Theo Biểu thuế thanh toán ròng của California (NEM 3.0), việc tự tiêu dùng có thể mang lại ROI vững chắc.

Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về khả năng lập mô hình mức tự tiêu thụ pin của Aurora .

Phần kết luận

Mặt trời cung cấp nguồn năng lượng sạch vô hạn nhưng việc khai thác nó có thể là một thách thức. Rất may, một số lựa chọn lưu trữ thương mại và dân dụng cung cấp các giải pháp đã được chứng minh để lưu trữ năng lượng mặt trời và các công nghệ mới nổi đang được phát triển hàng ngày. Đối với các ứng dụng thương mại, các giải pháp lưu trữ cơ học cung cấp các giải pháp hiệu quả để khai thác năng lượng mặt trời khi cần thiết nhất và việc lưu trữ pin ở quy mô lưới điện có thể sẽ sớm được cung cấp. Đối với năng lượng mặt trời dân dụng, bộ lưu trữ pin là lựa chọn tốt nhất, với nhiều loại thiết bị có giá cả phải chăng trên thị trường. Cùng với nhau, các giải pháp này cung cấp một danh mục đầu tư hiệu quả để lưu trữ năng lượng mặt trời và đưa ra lập luận thuyết phục cho việc triển khai năng lượng mặt trời hơn nữa trong môi trường thương mại và dân cư.