Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Birmingham , Vương quốc Anh và Đại học Melbourne, Úc, đã điều tra trong một nghiên cứu sâu rộng, tiềm năng của việc lưu trữ năng lượng không khí lỏng (LAES), cho đến nay đã được chứng kiến ​​sự phát triển đối với lưu trữ năng lượng quy mô lớn, và nó hầu hết được phát triển bởi chuyên gia Highview Power có trụ sở tại Vương quốc Anh .

Công ty hiện đang chuẩn bị triển khai công nghệ LAES tại một loạt địa điểm bao gồm hệ thống 400 MWh ở Hoa Kỳ , dự án 250 MWh ở Vương quốc Anh và cơ sở 300 MWh ở Tây Ban Nha. Đồng tác giả nghiên cứu Adriano Sciacovelli nói: “Hiện tại, LAES có mức độ sẵn sàng về công nghệ (TRL) là 8”. TRL đo lường mức độ trưởng thành của các thành phần công nghệ cho một hệ thống và dựa trên thang điểm từ một đến chín, với chín đại diện cho các công nghệ trưởng thành để áp dụng thương mại đầy đủ.

Nhiệt độ thấp

Công nghệ này được nhóm nghiên cứu mô tả là một khái niệm trong đó điện được lưu trữ dưới dạng không khí lỏng hoặc nitơ ở nhiệt độ đông lạnh dưới -150 độ C. Nó sạc bằng cách sử dụng lượng điện dư thừa để cung cấp năng lượng nén và hóa lỏng không khí, sau đó được lưu trữ dưới dạng chất lỏng ở nhiệt độ gần -196 độ C. Để phóng điện, không khí lỏng ấm lên và trở thành khí điều áp vận hành tuabin để tạo ra điện.

Nó được hình thành cho các ứng dụng quy mô tiện ích và công suất từ ​​5 MW đến 100 MW. Sciacovelli nhấn mạnh: “So với lưu trữ thủy điện dựa trên cùng một khái niệm cơ bản, lưu trữ năng lượng đông lạnh có lợi thế là nó là một công nghệ có thể được sản xuất thông qua một ngành công nghiệp lâu đời và không có bất kỳ vật liệu đắt tiền hoặc quý hiếm nào. Hơn nữa, không có vấn đề xuống cấp và không cần các vị trí cụ thể hoặc các điều kiện địa chất cần thiết cho bơm thủy lực, hoặc một khoang ngầm, cũng như để lưu trữ khí nén.” Tuy nhiên, so với các công nghệ lưu trữ này, LAES có nhược điểm là hiệu suất chu kỳ thấp hơn, cho cả sạc và xả, gần 60%. Tuy nhiên, hiệu quả chu trình có thể được tăng lên thông qua tích hợp và đồng vị trí của LAES với các quy trình lân cận, chẳng hạnthiết bị đầu cuối khí đốt tự nhiên hóa lỏng (LNG) .

Thải nhiệt

Hệ thống LAES tạo ra các dòng nóng và lạnh trong quá trình hoạt động, cả trong quá trình nén khí để nạp và bay hơi để xả, và các dòng này có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả của hệ thống hoặc trong một số quy trình công nghiệp. Sciacovelli cho hay: “Hiện tại, tất cả các dự án hiện có đang được phát triển để hỗ trợ lưới điện nhưng các mục tiêu khử cacbon có thể sẽ đẩy công nghệ này đến gần hơn với các quy trình công nghiệp thải nhiều nhiệt”.

Vị trí lý tưởng của kho đông lạnh là ở nút lưới có tỷ trọng năng lượng tái tạo cao hoặc khu công nghiệp có lượng nhiệt thải lớn. Sciacovelli cho biết thêm: “Lưu trữ đông lạnh không cạnh tranh trực tiếp với pin lithium-ion vì nó cung cấp khả năng lưu trữ trong thời gian dài hơn, từ hơn 10 giờ. Ngược lại, để lưu trữ lithium-ion, khi nó cần thiết trong hơn từ bốn đến sáu giờ, hiện tại, khả năng sử dụng ngân hàng vẫn còn là một vấn đề”.

Khả năng ngân hàng

Về chi phí, nhóm nghiên cứu ước tính rằng một hệ thống LAES có thể được xây dựng với giá từ € 300 đến € 600 cho mỗi kilowatt giờ. Đồng tác giả nghiên cứu Andrea Vecchi nói với tạp chí pv: “Lợi tức đầu tư ước tính khoảng 20 năm đối với một hệ thống độc lập không tích hợp với cơ sở công nghiệp sử dụng nhiệt thừa . Tuy nhiên, một vị trí lý tưởng trong khu công nghiệp có thể giảm đáng kể khung thời gian này”.

Tất cả các dự án hiện tại được nhóm nghiên cứu xác định là có khả năng ngân hàng, mặc dù họ nhấn mạnh rằng những trường hợp kinh doanh tích cực này được ưu đãi bởi một số điều kiện nhất định, bao gồm cơ cấu giá xác định trên thị trường năng lượng và sự hiện diện của lưới điện không thể hỗ trợ mức độ thâm nhập năng lượng tái tạo cao. Vecchi giải thích thêm: “Cho đến nay, hệ thống LAES được coi là tài sản chiến lược cho mạng lưới điện. Họ có thể cung cấp không chỉ cân bằng lưới điện mà còn cung cấp một số dịch vụ lưới điện”.

Hơn nữa, nhà khoa học tiếp tục cho biết, do mật độ năng lượng cao của không khí lỏng, kho chứa đông lạnh chiếm ít không gian hơn so với khí nén hoặc thủy điện bơm. Họ ước tính rằng những hệ thống này có thể nhỏ hơn ít nhất một bậc của độ lớn.