- Một hộ gia đình bình thường ở ngoại ô London ghi nhận sản lượng điện 3.800kWh mỗi năm và mức tiêu thụ tương đương
- Do phát sinh điện dư và thiếu điện theo mùa, để tự cung tự cấp quanh năm sẽ cần một bộ pin khổng lồ
- Dựa trên dữ liệu theo ngày, thực tế dùng 9,7kWh và phát 19,6kWh, nhưng do thời điểm tiêu thụ không trùng với thời điểm phát điện nên cần pin 13kWh
- Kết quả phân tích dữ liệu đo đạc thực tế trong 1 năm cho thấy, để dùng phần điện dư mùa hè vào mùa đông thì cần dung lượng khoảng 1.068kWh(MWh)
- Trên thực tế, việc cá nhân lắp đặt một bộ pin dung lượng lớn như vậy là phi thực tế về mặt kỹ thuật và kinh tế; thay vào đó, thiết kế hiệu quả và giảm giá pin mới là vấn đề quan trọng
Phân tích dung lượng pin mặt trời cần thiết để lưu trữ toàn bộ điện năng của ngôi nhà
Tổng quan
- Đây là một trường hợp thực tế bắt đầu từ các tấm pin mặt trời quy mô nhỏ lắp trên một ngôi nhà điển hình ở ngoại ô London
- Mỗi năm tạo ra trung bình 3.800kWh và hộ gia đình cũng tiêu thụ trung bình 3.800kWh mỗi năm
- Tuy nhiên, không phải toàn bộ điện đều được dùng ngay cùng lúc, nên theo mùa, điện dư xuất hiện vào mùa hè còn mùa đông lại cần mua điện
- Mục tiêu là tính toán dung lượng pin cần thiết để đạt tự chủ năng lượng hoàn toàn
Dòng điện trong một ngày mùa hè
- Biểu đồ:
- Đường màu vàng: sản lượng điện mặt trời (tăng sau bình minh, đạt cực đại vào giữa trưa, rồi giảm đến lúc hoàng hôn)
- Đường màu đỏ: công suất tiêu thụ của gia đình (xuất hiện đỉnh lớn vào khoảng 7 giờ tối khi nấu ăn)
- Đường màu xanh: mức dùng/cấp cho lưới điện (trước bình minh là nhập điện, sau đó có thể cấp ngược lên lưới, buổi tối lại tăng tiêu thụ)
- Dựa trên dữ liệu đo thực tế (mức tiêu thụ W/sản lượng W tại một số thời điểm) để tính xem điện đang dư hay thiếu
- Có một ngày mùa hè mà gia đình dùng 9,7kWh và phát 19,6kWh, nên thoạt nhìn có vẻ chỉ cần pin 9,9kWh là đủ
- Nhưng trên thực tế, do mô hình tiêu thụ và mô hình phát điện khác nhau, nhu cầu lưu trữ đồng thời tối đa lên tới 13kWh
Phân tích dữ liệu tích lũy của cả năm
- Tính từ cuối tháng 3 đến cuối tháng 3 năm sau, từ mùa xuân trở đi sản lượng vượt mức tiêu thụ và điện dư bắt đầu tích lũy
- Dùng mã Python để tính chênh lệch tích lũy giữa phát điện/tiêu thụ của từng ngày và suy ra tổng dung lượng pin cần thiết
- Mức tích lũy cực đại trong năm đạt 1.068kWh (1MWh), tức là một quy mô rất lớn đối với pin gia dụng
- Do thời tiết và biến động tiêu thụ trong năm, ở một số thời điểm vẫn cần đến lưới điện bên ngoài
Thực tế và giới hạn
- Phân tích dựa trên dữ liệu cá nhân phản ánh sinh hoạt thường ngày
- Các biến số như gánh nặng từ xe điện, chuyển từ khí đốt sang điện... có thể ảnh hưởng đến dung lượng thực tế cần thiết
- Với công nghệ hiện nay, lắp đặt pin cỡ 1MWh cho hộ gia đình là điều phi thực tế
- Tồn tại nhiều vấn đề thực tiễn như tác động môi trường, hiệu suất pin, mức độ tận dụng dung lượng dư thừa
- Thay vào đó, nâng cấp tấm pin, cải thiện hiệu suất lưu trữ, và tận dụng nguồn điện phân tán qua lưới điện là những giải pháp hợp lý hơn
Tính kinh tế và triển vọng tương lai
- Ở thời điểm hiện tại, xây dựng hệ pin 1MWh cần chi phí từ 100.000 đến 500.000 bảng Anh
- Còn phát sinh thêm chi phí bảo trì, không gian lắp đặt và nhiều loại giấy phép liên quan
- May mắn là giá pin lithium-ion đã giảm 90% trong 10 năm qua, và các công nghệ mới như pin sodium-ion báo hiệu đà giảm giá còn nhanh hơn nữa
- Trong tương lai, chi phí pin gia đình có thể giảm xuống khoảng 8.000 bảng Anh
- Mô hình điện mặt trời phân tán + pin lưu trữ có ưu điểm như giảm chi phí, tăng tự chủ năng lượng và hạn chế tranh cãi về quỹ đất
Kết luận
- Ở thời điểm hiện nay, việc mỗi ngôi nhà sở hữu pin cỡ 1MWh vẫn khó khả thi
- Tuy nhiên, nếu xét đến đổi mới công nghệ và xu hướng giảm giá, nhà ở tự cung tự cấp dựa trên điện mặt trời + pin dung lượng lớn có thể sẽ được phổ biến trong tương lai không xa
- Hệ thống điện mặt trời dân dụng vẫn mang lại hiệu quả và tính kinh tế đáng kể ngay cả trong điều kiện thời tiết ở Anh
- Một "tương lai tươi sáng, tràn ngập nắng" nơi mọi ngôi nhà đều có thể tự lưu trữ cả phần điện dư giữa sản xuất và tiêu thụ theo năm hoàn toàn có thể trở thành hiện thực
Chưa có bình luận nào.