6 phút đọc
Trong nỗ lực dịch chuyển sang các nguồn năng lượng sạch và đảm bảo an ninh lưới điện, Trung Quốc vừa ghi nhận một bước tiến công nghệ quan trọng dưới lòng đất. Ngày 12/9, quốc gia này đã chính thức khởi động hai tổ máy chính thuộc dự án Huaneng Jintan – hệ thống lưu trữ năng lượng bằng khí nén đặt trong các hang muối sâu tại tỉnh Giang Tô. Được ví như một “siêu sạc dự phòng” khổng lồ cho lưới điện quốc gia, dự án đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng vượt mức 70%, mở ra một hướng đi mới đầy triển vọng cho ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng quy mô lớn.
Cơ chế vận hành của “siêu sạc dự phòng” ở độ sâu 1.000 mét
Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng khí nén (CAES) tại cơ sở Huaneng Jintan hoạt động dựa trên một nguyên lý vật lý cơ bản nhưng được tối ưu hóa ở quy mô công nghiệp cực lớn. Vào những khung giờ thấp điểm khi nhu cầu tiêu thụ điện của xã hội giảm xuống, lượng điện dư thừa từ lưới điện sẽ được tận dụng để vận hành các máy nén khí công suất cao.
Các máy nén này thực hiện nhiệm vụ ép không khí đạt tới áp suất cực lớn, vượt mức 130 atm. Sau đó, lượng khí nén này được dẫn thẳng xuống các hang muối tự nhiên nằm ở độ sâu khoảng 1.000 mét dưới lòng đất để tích trữ. Sở dĩ dự án lựa chọn các hang muối này là do cấu trúc địa chất đặc biệt của chúng: mật độ muối cao và khả năng chống thấm tốt, giúp ngăn chặn tình trạng rò rỉ khí ra ngoài trong suốt thời gian dài tích trữ.
Khi lưới điện bước vào giai đoạn cao điểm và cần bổ sung nguồn cấp ngay lập tức, quy trình trên sẽ được đảo ngược. Khí nén áp suất cao từ dưới lòng đất sâu sẽ được giải phóng để làm quay các turbine cánh quạt, từ đó máy phát điện hoạt động và truyền tải điện năng ngược trở lại hệ thống lưới điện quốc gia.
Những thông số kỹ thuật ấn tượng của dự án Huaneng Jintan
Dự án Huaneng Jintan được triển khai tại thành phố Thường Châu, tỉnh Giang Tô, với tổng công suất thiết kế lắp đặt lên tới 700 MW. Khi chính thức đi vào hoạt động toàn bộ, nhà máy này dự kiến sẽ đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng trên 70%. Theo báo cáo từ giới kỹ sư, trong đợt chạy thử nghiệm hai tổ máy chính vừa qua, tất cả các thông số kỹ thuật cốt lõi bao gồm mức độ rung, nhiệt độ và áp suất vận hành thực tế đều vượt qua các giá trị thiết kế ban đầu. Điều này khẳng định Trung Quốc đã hoàn toàn làm chủ chuỗi công nghệ khép kín trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng bằng khí nén quy mô lớn.
Về khả năng đáp ứng phụ tải, cơ sở này được thiết kế để vận hành khoảng 330 lần mỗi năm. Trong mỗi chu kỳ hoạt động, nhà máy có khả năng tích trữ và giải phóng khoảng 2,8 triệu kilowatt-giờ (kWh) điện năng. Để đạt được hiệu suất chuyển đổi cao vượt trội, dự án đã tích hợp các công nghệ phụ trợ tiên tiến bao gồm:
- Hệ thống tích và quản lý nhiệt lượng: Trong quá trình nén khí, một lượng nhiệt lượng lớn sẽ sinh ra. Thay vì để thất thoát, hệ thống sẽ thu gom toàn bộ lượng nhiệt này để tái sử dụng trong chu kỳ phát điện tiếp theo. Công nghệ này sử dụng ma trận gồm 16 bể chứa nước tích nhiệt hình cầu với tổng dung tích lên tới 56.000 m³, được ghi nhận là hệ thống bể tích nhiệt đơn lẻ lớn nhất khu vực châu Á trong ngành lưu trữ năng lượng khí nén.
- Giếng khí lớn nhất Trung Quốc: Trái tim dẫn khí của dự án là một giếng khí quy mô lớn có khả năng xử lý lên tới 2,16 triệu m³ khí mỗi giờ. Toàn bộ hệ thống đường ống và giếng khí đều được xử lý chống ăn mòn đặc biệt nhằm bảo đảm khả năng hoạt động liên tục và bền bỉ trong dài hạn.
Giải pháp lưu trữ xanh hỗ trợ năng lượng tái tạo quy mô lớn
Một trong những ưu điểm lớn nhất của công nghệ lưu trữ năng lượng bằng khí nén trong hang muối là tính thân thiện với môi trường. Khác biệt hoàn toàn so với các nhà máy điện truyền thống sử dụng nhiên liệu hóa thạch, quy trình tích và phát điện của dự án Huaneng Jintan hoàn toàn không phụ thuộc vào quá trình đốt cháy. Do đó, đây được đánh giá là một giải pháp phát thải cực thấp và thân thiện với môi trường.
Hệ thống lưu trữ năng lượng này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc cân bằng cán cân cung – cầu trên lưới điện quốc gia, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để tích hợp nguồn năng lượng tái tạo quy mô lớn như điện gió và điện mặt trời vào hệ thống.
Trong bối cảnh Trung Quốc đang đẩy nhanh tốc độ phát triển điện gió và điện mặt trời, nhu cầu về các hệ thống lưu trữ quy mô lớn ngày càng trở nên cấp thiết. Chính phủ nước này hiện đặt mục tiêu bổ sung thêm hơn 180 GW công suất lưu trữ mới vào năm 2027. Định hướng này tạo động lực mạnh mẽ cho sự bùng nổ của các dự án pin lưu trữ, đồng thời mở đường cho các giải pháp thay thế hiệu quả khác như công nghệ lưu trữ bằng khí nén.
Những điều cần tiếp tục theo dõi trong tương lai
Mặc dù dự án Huaneng Jintan bước đầu đạt được các chỉ số thử nghiệm khả quan, giới quan sát và người dùng công nghệ vẫn cần lưu ý một số yếu tố chưa được làm rõ sau:
- Hiệu quả thực tế dài hạn: Liệu hệ thống có duy trì được hiệu suất chuyển đổi năng lượng trên 70% khi hoạt động liên tục qua nhiều năm hay không?
- Chi phí bảo dưỡng chống ăn mòn: Hệ thống giếng khí hoạt động trong môi trường muối có độ ăn mòn cao sẽ đòi hỏi chi phí vận hành và bảo dưỡng thực tế là bao nhiêu?
- Khả năng nhân rộng: Việc tìm kiếm các hang muối tự nhiên đáp ứng đủ tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt (độ sâu 1.000 m, độ kín tuyệt đối) để triển khai các dự án tương tự có gặp khó khăn về mặt địa chất hay không?
Nguồn tham khảo: Xem bài gốc
