Lưu trữ năng lượng bằng muối nóng chảy (nói ngắn gọn là lưu trữ muối nóng chảy) là bước đột phá trong thế giới năng lượng tái tạo. Phương pháp này đặc biệt hữu ích đối với các nhà máy điện mặt trời, cho phép chúng cung cấp điện ngay cả khi trời không có nắng.

Lưu trữ muối nóng chảy là gì?

01. Lưu trữ muối nóng chảy là phương pháp lưu trữ năng lượng nhiệt bằng cách dùng muối nóng chảy. Nói một cách đơn giản, lưu trữ muối nóng chảy đề cập đến việc đun nóng muối đến trạng thái lỏng để lưu trữ năng lượng, sau đó sử dụng năng lượng này để tạo ra điện khi cần.  

02. Hệ thống lưu trữ muối nóng chảy thường dùng hỗn hợp nitrat natri và nitrat kali, có thể duy trì ở trạng thái lỏng ở nhiệt độ cao. Các loại muối này có thể lưu trữ năng lượng nhiệt ở nhiệt độ lên đến 600 độ C (1.112 độ F), khiến chúng trở thành vật liệu lưu trữ năng lượng hiệu quả.

03. Khái niệm sử dụng muối nóng chảy để lưu trữ năng lượng có từ những năm 1980, nhưng trong những năm gần đây mới tạo được sự chú ý đáng kể do những tiến bộ trong công nghệ năng lượng tái tạo.

Lưu trữ muối nóng chảy hoạt động như thế nào?

04. Hệ thống lưu trữ muối nóng chảy sử dụng hai bể, gồm bể “lạnh” và bể “nóng”. Bể lạnh lưu trữ muối ở nhiệt độ khoảng 290 - 300 độ C, bể nóng lưu trữ muối ở nhiệt độ khoảng 570 - 580 độ C.

05. Vào ban ngày, năng lượng mặt trời được dùng làm nóng muối trong bể lạnh, sau đó chuyển muối sang bể nóng để lưu trữ.

06. Khi cần năng lượng, muối nóng được bơm qua bộ trao đổi nhiệt, tại đây nó tạo ra hơi nước để làm quay turbine và sản xuất điện.

07. Muối sau khi qua bộ trao đổi nhiệt, được làm nguội, rồi đưa trở lại vào bể lạnh, sẵn sàng để được đun nóng trở lại.

Lợi ích và ứng dụng của lưu trữ muối nóng chảy

08. Hệ thống lưu trữ muối nóng chảy có mật độ năng lượng cao, nghĩa là chúng có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong không gian nhỏ hơn so với các phương pháp lưu trữ khác.

09. Hệ thống lưu trữ muối nóng chảy thường kết hợp với các nhà máy điện mặt trời, lưu trữ năng lượng dư thừa được tạo ra vào ban ngày, để sử dụng vào ban đêm hoặc trời nhiều mây, góp phần ổn định lưới điện bằng cách cung cấp nguồn năng lượng đáng tin cậy trong thời gian nhu cầu cao điểm.

10. Nhà máy điện mặt trời tập trung (Concentrated Solar Power - CSP) là nơi dùng chính của hệ thống lưu trữ muối nóng chảy. Các nhà máy này sử dụng gương hoặc thấu kính để tập trung ánh sáng mặt trời vào một khu vực nhỏ, tạo ra nhiệt được lưu trữ trong muối nóng chảy.

11. Lợi ích ấn tượng của công nghệ này là khả năng lưu trữ lượng lớn năng lượng trong thời gian dài mà không bị mất năng lượng đáng kể. Một số nhà máy CSP có thể lưu trữ đủ năng lượng để cung cấp điện trong tối đa 10 giờ mà không cần ánh sáng mặt trời.

Thách thức cho lưu trữ muối nóng chảy

12. Một thách thức của hệ thống lưu trữ muối nóng chảy là chi phí muối và vật liệu cần thiết để xây dựng bể chứa khá cao.

13. Một vấn đề quan trọng khác là sự ăn mòn các bể chứa và đường ống do nhiệt độ cao và tính chất hóa học của muối.

Tác động môi trường

14. Lưu trữ muối nóng chảy có tác động môi trường tương đối thấp so với các phương pháp lưu trữ năng lượng khác. Hệ thống lưu trữ muối nóng chảy gần như không tạo ra khí thải nhà kính trong quá trình vận hành.

15. Bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, lưu trữ muối nóng chảy có thể giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm tổng lượng khí thải carbon.

Triển vọng tương lai

16. Lưu trữ muối nóng chảy đang được nghiên cứu để tích hợp trong các hệ thống năng lượng tái tạo khác, như năng lượng gió, năng lượng địa nhiệt, nhằm tăng cường tính linh hoạt và độ tin cậy của việc lưu trữ muối nóng chảy.

17. Những tiến bộ trong khoa học vật liệu có thể dẫn đến khám phá các loại muối và vật liệu lưu trữ rẻ hơn, bền hơn. Các nhà nghiên cứu cũng đang phát triển các vật liệu, lớp phủ mới để giảm ăn mòn bể chứa và đường ống. Những cải tiến trong thiết kế bộ trao đổi nhiệt cũng được thực hiện để tăng cường hiệu quả, độ tin cậy, từ đó kéo dài tuổi thọ của hệ thống lưu trữ muối nóng chảy.

18. Một số dự án điện mặt trời quy mô lớn kết hợp lưu trữ muối nóng chảy đã và đang được một số quốc gia triển khai để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và giảm lượng khí thải carbon trên toàn cầu.