Pin nước khổng lồ là một bước tiến vượt bậc của hệ thống năng lượng tái tạo của Thụy Sĩ. Được đưa vào hoạt động vào tháng 7, pin nước ngầm của nhà máy thủy điện Nant de Drance có khả năng tích trữ năng lượng tương đương 400.000 viên pin xe điện.
Robert Gleitz, đại diện của hội đồng quản trị Nant de Drance, cho biết nhà máy thủy điện nằm trên dãy núi Alps của Thụy Sĩ được trang bị các tuabin linh hoạt và có thể đảo chiều. Điều đó giúp nhà máy có thể chuyển từ tích trữ năng lượng sang cung cấp điện năng.
Thụy Sĩ đã mất 14 năm để hoàn thành công trình đồ sộ. Khoảng 17km đường hầm được đào dưới lòng đất, xuyên qua dãy núi Alps. Sáu tuabin được đặt trong một boongke khổng lồ có chiều dài gấp đôi chiều dài của một sân bóng đá, 600 mét dưới lòng đất.
Nước tràn xuống một ống thép cao hơn tháp Eiffel để cung cấp năng lượng cho sáu tua-bin.
Nant de Drance đã tái sử dụng hai hồ chứa hiện có, nâng hồ thêm 21,5m để tăng gấp đôi dung tích. Hiện tại, hồ này chứa nhiều nước hơn 6.500 hồ bơi tiêu chuẩn Olympic.
Là một trong những nhà máy thủy điện lớn nhất, dự án pin nước trị giá 2 tỷ USD có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc ổn định lưới điện của châu Âu khi châu lục này chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.
Các nhà máy thủy điện chứa bơm đã tồn tại hơn một thế kỷ. Chúng đặc biệt quan trọng đối với năng lượng tái tạo. Năng lượng gió và mặt trời phụ thuộc nhiều vào thời tiết và không cung cấp nguồn điện ổn định.
Gleitz nói: “Chúng ta có thể lấy năng lượng (từ lưới điện) khi dư thừa và có thể tái tạo khi cần“.
Pascal Radue, Giám đốc điều hành của GE Renewable Energy Hydro, đơn vị cung cấp thiết bị cho nhà máy, cho biết Nant de Drance khác với nhiều nhà máy trước đây ở việc sử dụng tua-bin đảo chiều.
Theo sơ đồ trên, bình ắc quy nước hoạt động dựa trên sự tương tác của dòng nước trong hai bình có độ cao chênh lệch nhau. Với lượng điện dư thừa từ các trang trại gió hoặc năng lượng mặt trời, nước sẽ được bơm từ hồ chứa thấp hơn lên hồ chứa cao hơn. Khi nhu cầu phát điện tăng lên, nước từ hồ chứa cao được xả ra, chảy qua tuabin và tạo ra điện.
Radue cho biết các tuabin giúp ổn định lưới điện. “Với tuabin tốc độ cố định, bạn phải đợi cho đến khi nhà máy phát điện và chạy với tốc độ chính xác để hòa vào lưới điện.Radue giải thích. Điều này gây lãng phí thời gian và năng lượng. Các tuabin tốc độ linh hoạt hơn có thể cung cấp năng lượng cho lưới điện ngay lập tức. Nguy cơ mất điện cũng được giảm bớt.
Trước đây, các nhà máy thủy điện tích trữ “lộ thiên” thường được xây dựng trên các hệ thống sông và các đập bắt buộc. Điều này đã ảnh hưởng đến động vật hoang dã và phá hủy hệ sinh thái.
Ở Thụy Sĩ, nơi xây dựng nhà máy thủy điện tích nước đầu tiên vào năm 1890, gần một nửa chiều dài của con sông đã bị ảnh hưởng. Còn lại rất ít sông tự nhiên trên dãy Alps.
Nant de Drance đã sử dụng cơ sở hạ tầng đập và hồ chứa hiện có. Phần lớn các công việc xây dựng khác được thực hiện dưới lòng đất, hạn chế tác động của nhà máy đến cảnh quan.
Đó là lý do tại sao các dự án hiện đại ưu tiên các hệ thống khép kín, Andrew Blakers, giáo sư kỹ thuật tại Đại học Quốc gia Úc, cho biết. Giống như Nant de Drance, nhà máy điện sử dụng cơ sở hạ tầng đập và hồ chứa hiện có. Ngoài ra, phần lớn công trình được thực hiện dưới lòng đất, hạn chế ảnh hưởng của công trình đến cảnh quan và hệ thống sông trên mặt đất.
Blakers nói: “Kỷ nguyên của những con đập sắp kết thúcÔng cho rằng, các nhà máy thủy điện đóng cửa chiếm diện tích không quá lớn nhưng đảm bảo an ninh năng lượng.
Ông ước tính rằng để cung cấp năng lượng cho một thành phố 1 triệu dân trong 24 giờ, phương pháp cũ cần khoảng 2 km vuông đất ngập nước. Thủy điện tích trữ là một trong những giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả nhất hiện nay.
Gleitz cho biết Nant de Drance trả lại khoảng 80% điện năng sử dụng cho lưới điện và lưu trữ khoảng 20 giờ điện dự phòng.
Với hy vọng trở thành “lục địa đầu tiên trung hòa về khí hậu”, châu Âu có tham vọng lớn trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Đến năm 2020, chỉ 1/5 tổng năng lượng của châu Âu sẽ là từ các nguồn tái tạo. Đến tháng 5 năm nay, Ủy ban châu Âu (EC) đã nâng mục tiêu năng lượng tái tạo lên 40-45%.
Blakers nói rằng các cơ sở mới với dung lượng lưu trữ cao là điều cần thiết để đạt được mục tiêu đó. Hiệp hội lưu trữ năng lượng châu Âu ước tính rằng châu lục này sẽ cần 200 gigawatt điện lưu trữ vào năm 2030, hoặc gấp bốn lần khả năng lưu trữ hiện tại. Trong thập kỷ từ 2010 đến 2020, chỉ có 8 gigawatt lưu trữ được kết nối với lưới điện.
Các tuabin được đặt trong một boongke ngầm có chiều dài gấp đôi chiều dài của một sân bóng đá.
Đó là lý do tại sao Nant de Drance trở nên quan trọng như vậy. Rebecca Ellis, giám đốc chính sách năng lượng tại Hiệp hội Thủy điện Quốc tế phi lợi nhuận, cho biết Thụy Sĩ có thể giúp ổn định lưới điện của châu Âu vì nước này nằm ở trung tâm của lục địa này.
Ellis cho biết nhà máy điện Nant de Drance đã giúp tăng 33% công suất của các nhà máy Thụy Sĩ. Điều đó chứng tỏ vị thế dẫn đầu của Thụy Sĩ trong việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo.
Tuy nhiên, Gleitz cho biết vì quốc gia này không thuộc Liên minh châu Âu nên các quy định hiện hành là một rào cản. Anh ấy nói: “Các quy định của thị trường rất nghiêm ngặt. Chúng tôi vẫn cần các thỏa thuận chặt chẽ hơn với EU“.
Gleitz tiết lộ thêm rằng thủy điện có thể giúp đảm bảo an ninh năng lượng bên ngoài châu Âu. Blakers và nhóm của ông đã xác định được khoảng 600.000 địa điểm tiềm năng cho các hệ thống khép kín. 1% trong số này cũng đủ để đáp ứng nhu cầu lưu trữ năng lượng toàn cầu.
Khi cuộc khủng hoảng khí hậu gia tăng, Gleitz hy vọng rằng châu Âu sẽ nắm bắt được tiềm năng “tích trữ năng lượng sạch” nhờ các nhà máy thủy điện tích trữ. “Nếu chúng ta muốn đi theo hướng phát điện sạch, thì Nant de Drance là một trong những bước đệm trên con đường này.”, Gleitz nói.
Các sáng kiến khác để giúp giải quyết vấn đề lưu trữ năng lượng tái tạo
Pin nước không phải là cách duy nhất để lưu trữ năng lượng. Công ty khởi nghiệp Energy Vault của Mỹ-Thụy Sĩ đã thiết kế một hệ thống lưu trữ năng lượng cơ học khổng lồ sử dụng trọng lực và những tảng đá nặng 35 tấn. Thiết kế bao gồm một cần trục sáu cánh tay sẽ nâng tấm sàn bằng lượng điện dư thừa. Khi khối đá được hạ xuống, động năng được chuyển đổi trở lại thành điện năng.
Công ty Phần Lan Polar Night Energy lắp đặt “tế bào cát” đầu tiên trên thế giới để lưu trữ năng lượng từ gió và năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt trong một silo cách nhiệt chứa 100 tấn cát.
Một phương pháp khác để lưu trữ điện là nén không khí. Năng lượng dư thừa được sử dụng để nén khí và lưu trữ nó dưới lòng đất. Khi nhu cầu điện tăng lên, khí nén được giải phóng qua tuabin để tạo ra điện. Công ty Hydrostor của Canada đang xây dựng một cơ sở lưu trữ năng lượng khí nén ở California.
Nguồn: CNN
