Ắc quy khổng lồ dùng cho năng lượng xanh

Ắc quy khổng lồ dùng cho năng lượng xanh

Trong tương lai, sự tăng trưởng nhanh chóng của của năng lượng mặt trời và gió sẽ cần phải được lưu trữ để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc ít gió. Một giải pháp mới là sử dụng loại pin lỏng oxi hóa khử, nó có thể cung cấp dòng điện cho 2000 hộ gia đình. Một số Viện nghiên cứu tại Fraunhofer đang hợp tác chế tạo pin chất lỏng cho tương lai . Các nhà nghiên cứu sẽ giới thiệu loại pin khổng lồ của  họ tại Hannover Messe.

Năng lượng xanh là một nguồn không ổn định. Các nhà máy quang điện nghỉ vào ban đêm, và tua-bin gió đứng yên khi lặng gió. Điều này giải thích lý do tại sao trong tương lai sẽ có nhu cầu lớn trong lưu trữ tạm thời một lượng đáng kể năng lượng thân thiện với môi trường. Một trong những chủ đề nóng tại thời điểm này là việc sử dụng xe điện để lưu trữ năng lượng trung gian. Các chuyên gia đồng ý rằng điều này sẽ không đủ đáp ứng. Thay vào đó, các trạm lưu trữ quy mô lớn sẽ là cần thiết, các trạm lưu điện nằm ở trung tâm mạng lưới điện và có khả cấp hàng mega-watt trong thời gian các máy phát điện ngừng hoạt động hoặc cho ra công suất thấp.

Một tập đoàn tại Fraunhofer hiện đang phát triển một hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn được gọi là pin oxi hóa khử dạng lỏng. Mục tiêu lâu dài của các chuyên gia là xây dựng một hệ thống pin lưu trữ đến 20 MWh – đủ điện để cung cấp cho khoảng 2.000 hộ gia đình sử dụng trong một đêm mùa đông dài, hoặc một ngày nhiều mây. Cho đến nay các kết quả nghiên cứu vẫn chưa tiến triển được như vậy: Tại thời điểm này, các cơ sở phòng thí nghiệm lớn nhất tại Viện Fraunhofer về môi trường, An toàn và Công nghệ Năng lượng UMSICHT đã chế tạo ra bộ pin có thể lưu nhiều kWh.

Tại Hội chợ Hanover (Hannover Messe), các nhà nghiên cứu đã chứng minh hoạt động của pin oxi hóa khử lỏng bằng cách dùng một bộ 2-kW. Ba viện tại Fraunhofer đã tham gia với tập đoàn để cùng nghiên cứu phát triển loại pin này. Quá trình hoạt động của nó là đáng tin cậy “, Tiến sĩ Christian Dötsch, bộ phận quản lý kinh doanh của Energy Efficiency Technologies tại UMSICHT, một trong các viện tham gia. “Thách thức nằm ở việc phát triển mở rộng thiết bị này.” Pin ôxi hóa khử lỏng là loại pin có nền tảng là  pin vanadi lỏng quy mô lớn, hóa chất vanadi luân phiên nhận và phát ra các điện tử dọc theo một màng. Do pin này sử dụng liên kết vanadi không phải là hai chất lỏng khác nhau như trong các hệ thống khác, các tạp chất được loại bỏ.  “Điều này cho phép tạo ra một ắc quy rất bền và mạnh –  đó là một lợi thế quyết định  trong công nghệ chế tạo pin”, tiến sĩ Tom Smolinka nhấn mạnh, ông chịu trách nhiệm điều phối công việc tại Viện ISE tại Fraunhofer về cho hệ thống năng lượng mặt trời.

Vanadi sạc và xả điện trong các ngăn nhỏ. Các ngăn được bố trí xếp chồng lên nhau cho phép tăng khả năng tích điện của pin hơn nữa. Hiện nay, các màng đồng thời là một pin độc lập có một diện tích bề mặt tương đương với của một tờ giấy A4. Để đạt được hàng megawatt, chúng tôi cần tiết kế màng đạt kích thước A0 (85 × 120 cm), ” Tiến sĩ Jens Tübke dự đoán, giám đốc bộ phận các đối tác dự án thứ ba, Viện Hóa chất Fraunhofer ICT. Một trong những thách thức là phải đảm bảo dung dịch vanadi chảy đều đặn qua các màng lớn này tương tự như các điện cực carbon của pin trong quá khứ. Để thực hiện điều này, các nhà nghiên cứu Fraunhofer sử dụng mô hình dòng chảy lớn hơn trong thiết kế pin.

Từ năm ngoái, tập đoàn Fraunhofer đã hợp tác với các nhà cung cấp vật liệu chế tạo màng và thiết kế pin trong một dự án hợp tác được Bộ Môi trường Đức tài trợ. Một dự án khác dự kiến ​​bắt đầu trong năm nay có sự tham gia của ngành công nghiệp. Về nguyên tắc, pin với dung lượng lưu trữ lên đến 80 kWh có thể được xây dựng trong phòng thí nghiệm Fraunhofer, bộ pin oxi hóa khử 20-kWh, dự kiến ​​đi vào hoạt động vào cuối năm tới. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ vượt qua ngưỡng megawatt trong khoảng năm năm tới.

Theo Science Daily

Nguyễn Thanh Tùng dịch