ESS là gì? Phân biệt ESS và BESS

1. ESS là gì?

ESS là viết tắt của Energy Storage System - hệ thống lưu trữ năng lượng. Đây là thuật ngữ tổng quát chỉ bất kỳ hệ thống nào có khả năng nhận năng lượng từ nguồn bên ngoài, lưu trữ lại dưới một dạng nào đó, và giải phóng năng lượng đó khi có nhu cầu sử dụng.

ESS không bắt buộc phải dùng pin. Một con đập thủy điện tích năng, một bánh đà quay với tốc độ cao, hay một bình khí nén khổng lồ - tất cả đều là ESS theo định nghĩa kỹ thuật này.

Điểm cốt lõi của ESS là khả năng tách rời thời điểm sản xuất năng lượng khỏi thời điểm tiêu thụ. Đây chính là giá trị căn bản mà mọi công nghệ ESS đều mang lại, bất kể cơ chế lưu trữ là gì.

 ESS - Energy Storage System

2. Các loại công nghệ ESS phổ biến hiện nay

2.1. BESS - Battery Energy Storage System (Lưu trữ bằng pin)

BESS - Battery Energy Storage System là công nghệ ESS tăng trưởng nhanh nhất và được triển khai nhiều nhất trong thập kỷ qua. Pin lithium-ion - đặc biệt là hóa học LFP (Lithium Iron Phosphate) - đang chiếm ưu thế trong các dự án lưu trữ điện quy mô công nghiệp và lưới điện nhờ chi phí giảm liên tục, mật độ năng lượng cao và khả năng phản hồi nhanh trong mili-giây.

• Ưu điểm: triển khai linh hoạt, không phụ thuộc địa hình, thời gian lắp đặt nhanh, khả năng mở rộng theo module.
• Hạn chế: chi phí pin vẫn cao hơn một số công nghệ khác tính theo kWh, tuổi thọ chu kỳ có giới hạn (thường 3.000 – 6.000 chu kỳ tùy hóa học pin).

 Vỏ container BESS

 Tìm hiểu thêm: Hệ thống Container lưu trữ năng lượng (BESS) là gì?

2.2. PHS - Pumped Hydro Storage (Thủy điện tích năng)

Công nghệ lưu trữ năng lượng lớn nhất thế giới tính theo tổng công suất lắp đặt. Điện được dùng để bơm nước lên hồ chứa trên cao; khi cần điện, nước chảy xuống qua tuabin phát điện.

• Ưu điểm: dung lượng lưu trữ rất lớn, tuổi thọ công trình lên đến 50 – 100 năm, chi phí vận hành thấp.
• Hạn chế: yêu cầu địa hình đặc biệt (hai hồ chứa chênh lệch độ cao lớn), thời gian xây dựng dài, không thể triển khai linh hoạt như BESS.

2.3. CAES - Compressed Air Energy Storage (Khí nén tích năng)

Điện được dùng để nén khí vào các hang ngầm hoặc bình chứa áp suất cao. Khi cần điện, khí nén được giãn nở qua tuabin phát điện.

• Ưu điểm: dung lượng lớn, chi phí đầu tư thấp hơn BESS ở quy mô lớn.
• Hạn chế: phụ thuộc địa chất (cần hang ngầm tự nhiên hoặc mỏ muối), hiệu suất thấp hơn BESS, ít linh hoạt trong vận hành.

2.4. Flywheel (Bánh đà)

Năng lượng được lưu trữ dưới dạng động năng của một bánh đà quay với tốc độ rất cao trong buồng chân không. Khi cần điện, bánh đà phanh lại và máy phát lấy điện từ quán tính quay.

• Ưu điểm: phản hồi cực nhanh (dưới mili-giây), tuổi thọ vận hành rất dài, không bị suy hao dung lượng theo thời gian như pin.
• Hạn chế: thời gian lưu trữ ngắn (thường tính bằng giây đến vài phút), không phù hợp cho lưu trữ dài hạn qua đêm hay theo mùa.

2.5. Hydrogen Storage (Lưu trữ bằng hydro)

Điện dư thừa được dùng để điện phân nước tạo ra hydro (green hydrogen). Hydro được lưu trữ và dùng để phát điện lại qua pin nhiên liệu (fuel cell) hoặc tuabin.

• Ưu điểm: có thể lưu trữ năng lượng theo mùa (seasonal storage), dung lượng lý thuyết không giới hạn.
• Hạn chế: hiệu suất round-trip còn thấp (khoảng 30 - 40%), chi phí đầu tư vào thiết bị điện phân và pin nhiên liệu còn cao, hạ tầng lưu trữ và vận chuyển hydro phức tạp.

2.6. Thermal Energy Storage (Lưu trữ nhiệt)

Năng lượng được lưu trữ dưới dạng nhiệt (nóng hoặc lạnh) trong vật liệu như nước, muối nóng chảy hoặc đá. Ứng dụng phổ biến trong nhà máy điện mặt trời tập trung (CSP) và hệ thống điều hòa không khí quy mô lớn.

 Đọc thêm: Vỏ Container BESS/ESS - Sản xuất theo yêu cầu tại Taiyo Energy

3. So sánh ESS và BESS

Mọi BESS đều là ESS, nhưng không phải ESS nào cũng là BESS.

Trong giao tiếp hàng ngày về dự án, khi người ta nói "ESS" trong ngữ cảnh lưu trữ điện quy mô công nghiệp triển khai bằng container, họ thường đang ngầm chỉ BESS. Nhưng trong tài liệu kỹ thuật và chính sách năng lượng, sự phân biệt này cần được giữ rõ ràng.

 Vỏ container BESS do Taiyo Energy sản xuất

4. Tại sao BESS đang chiếm ưu thế trong ESS hiện nay?

Theo IRENA, pin lithium-ion đang là công nghệ lưu trữ điện được triển khai nhiều nhất toàn cầu trong giai đoạn 2020 - 2030. Xem thêm: IRENA - Electricity Storage Report. Có một số lý do kỹ thuật và kinh tế giải thích xu hướng này:

• Chi phí giảm mạnh: Chi phí pin lithium-ion đã giảm hơn 90% trong vòng 15 năm qua và dự kiến tiếp tục giảm nhờ quy mô sản xuất tăng, đặc biệt từ các nhà sản xuất lớn tại Trung Quốc, Hàn Quốc và đang dần mở rộng sang Việt Nam, Đông Nam Á.
• Triển khai không phụ thuộc địa hình: Khác với thủy điện tích năng hay CAES, BESS có thể lắp đặt ở bất kỳ đâu có mặt bằng phù hợp - từ khu công nghiệp ven biển đến vùng nông thôn không có lưới điện.
• Phản hồi tức thì: BESS có thể phản hồi trong mili-giây để điều tiết tần số lưới - điều mà thủy điện hay nhiệt điện không thể làm được.
• Tích hợp module linh hoạt: Một dự án BESS có thể bắt đầu với 10 container và mở rộng thêm theo nhu cầu, không cần thiết kế lại toàn bộ hệ thống.