Thuỷ điện tích năng là gì? Cách hoạt động và ưu nhược điểm

Thuỷ điện tích năng là thuật ngữ được quan tâm và tìm kiếm nhiều khi nói đến ngành điện. Thuỷ điện tích năng giúp lưu trữ năng lượng từ nguồn nước và cung cấp điện khi cần thiết. Trong bài viết dưới đây, hãy cùng Alternō tìm hiểu chi tiết hơn về thuỷ điện tích năng là gì, cách hoạt động và ưu điểm của nó ra sao nhé!

1. Thuỷ điện tích năng là gì?

Thuỷ điện tích năng là dạng thuỷ điện có khả năng dự trữ năng lượng và bổ sung điện năng cho hệ thống khi cần thiết. Nó sử dụng lưu lượng nước chảy tự nhiên ở các hồ, sông suối lớn để sản xuất ra điện năng. Đây cũng là giải pháp nhằm cân bằng phụ tải hỗ trợ các nhà máy sản thuỷ điện hoạt động hiệu quả hơn.

Thuỷ điện tích năng được hiểu đơn giản như một bình ắc quy tích trữ điện năng với chức năng bổ sung nguồn điện vào bất cứ khi nào cần thiết sau khi đã được dự trữ đầy. Thuỷ điện tích năng tạo ra điện dùng để phục vụ cho đời sống hàng ngày và tích điện vào thời gian rảnh, dùng khi có nhu cầu. Đây là giải pháp được đánh giá là cần thiết trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt và mục tiêu Net Zero đang đến gần.

2. Nguyên lý hoạt động của thuỷ điện tích năng

Thuỷ điện tích năng hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản nước chảy từ cao xuống thấp. Hai hồ chứa nước ở hai độ cao khác nhau và 1 nhà máy thuỷ điện. Nhà máy thuỷ điện có tuabin ở gần hồ chứa bên dưới và được nối bằng đường ống áp lực với hồ chứa bên trên. Khi nước từ mặt nước trên cao chảy xuống hồ chứa thấp hơn, năng lượng cơ học của dòng nước sẽ chuyển thành điện năng.

Trong giờ cao điểm sử dụng điện thì nước sẽ được xả qua đường ống áp lực từ hồ chứa cao, làm quay tuabin, tạo ra điện còn nước xả sẽ được dự trữ trong hồ chứa thấp. Ngược lại, vào giờ thấp điểm nhu cầu dùng điện thấp, nhà máy thuỷ điện sẽ lấy điện từ hệ thống để bơm ngược lại từ hồ chứa thấp lên hồ chứa cao. Nhờ nguyên lý của tuabin thuận nghịch mà thuỷ điện tích năng đã giúp giảm chi phí vận hành đáng kể thay vì sử dụng máy bơm hay tuabin phát điện.

3. Ưu và nhược điểm của thuỷ điện tích năng

Thuỷ điện tích năng có khả năng hoạt động nhanh chóng và linh hoạt, cung cấp nguồn điện hệ thống ổn định và dự phòng điện cần thiết khi nhà máy thiếu hụt điện. Đây là giải pháp làm tăng tính hiệu quả của hệ thống phụ tải, tận dụng tối đa điện năng dư thừa trong giờ thấp điểm từ các nhà máy nhiệt điện để ổn định dòng điện trong giờ cao điểm.

Thuỷ điện tích năng còn được xem là bình chứa dự phòng trong những thời gian thấp điểm để sử dụng khi nhu cầu tăng cao, các nhà máy điện không bị thiếu hụt nguồn điện. Phương pháp này không cần nhiều hồ chứa, không bị phụ thuộc vào chế độ thuỷ văn hàng năm. Hơn nữa, thuỷ điện tích năng còn là giải pháp tối ưu không gây ra khí thải ô nhiễm, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên, nhược điểm của thuỷ điện tích năng là hiệu suất vận hành chưa đạt tối đa, khoảng 70- 85%. Thuỷ điện tích năng đòi hỏi địa hình có sự chênh lệch độ cao lớn giữa hai hồ chứa và phải ở gần nguồn nước, đòi hỏi chi phí đầu tư cao. Bên cạnh đó, phương pháp này còn gặp hạn chế khi phát huy tác dụng như một bình chứa năng lượng dự phòng trong hệ thống điện công suất lớn.

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành thuỷ điện tích năng

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của thuỷ điện tích năng chi tiết như sau:

• Vị trí: Thuỷ điện tích năng cần được xây dựng ở vị trí càng gần phụ tải điện càng giúp giảm thiểu chi phí truyền tải.
• Điều kiện tự nhiên: Các thuỷ điện tích năng cần vận hành theo sự chênh lệch độ cao giữa hồ trên hồ dưới, điều kiện xây dựng hồ dưới và hồ trên. Do đó, việc lựa chọn địa hình là điều quan trọng vì ảnh hưởng đến sức chứa và khả năng vận hành.
• Giá điện: Việc chênh lệch giá mua điện lúc cao điểm và thấp điểm ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế của thuỷ điện tích năng. Chênh lệch này có tỷ lệ thuận và ảnh hưởng đến sự phát triển của nhà máy thuỷ điện. Do đó, đây là vấn đề nan giải được nhiều nhà máy thuỷ điện tích năng quan tâm.
• Các yêu cầu về bảo vệ môi trường, sinh thái: Các yêu cầu ngày càng cao về môi trường, bảo vệ sinh thái càng nâng cao giải pháp khai thác điện sạch, mang lại hiệu quả cao.
• Sự phát triển của công nghệ: Công nghệ càng hiện đại thì sẽ giảm được chi phí vận hành, nâng cao chất lượng của nhà máy thuỷ điện. Ví dụ như nhờ có vật liệu thép không gỉ mà các tuabin, máy bơm có thể sử dụng lâu dài dưới tác động bào mòn của nước.

5. Phát triển thuỷ điện tích năng tại Việt Nam

Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN) đã và đang nghiên cứu các dự án thuỷ điện tích năng tiềm năng nhờ sự hỗ trợ, tư vấn của các chuyên gia thuỷ điện từ Nhật Bản được Bộ Công nghiệp phê duyệt tại Quyết định số 3837/QĐ-BCN ngày 22/11/2005. Sau khi nghiên cứu tại 38 khu vực và kiến nghị 10 dự án khả thi để xây dựng với tổng công suất lắp máy khoảng 10.000 MW gồm Hoà Bình 1 dự án, Ninh Thuận 1 dự án, Sơn La 7 dự án, Bình Thuận 1 dự án.

Thủ tướng đã phê duyệt xây dựng dự án nhà máy thuỷ điện tích năng Bắc Ái tại Ninh Thuận với công suất 1200 MW. Dự án này khởi công từ đầu năm 2020 có tổng mức đầu tư khoảng 21.100 tỷ đồng. EVN đã phê duyệt báo cáo tiền khả thi và đang thực hiện các công tác khảo sát, thiết kế.

Công trình này dùng nguồn nước từ hồ Sông Cái thuộc hệ thống thuỷ lợi Tân Mỹ làm hồ chứa dưới. Nước sẽ được bơm lên trên tích nước để phát điện qua 2 đường ống son song. Dự án đang được xây dựng và dự kiến hoàn thành đi vào hoạt động trong năm 2028.

Thuỷ điện tích năng là công nghệ lưu trữ và tái tạo năng lượng nhờ sử dụng dòng chảy nước để sản xuất điện năng, cung cấp nguồn điện ổn định. Bài viết trên đây là những thông tin chi tiết về thuỷ điện tích năng là gì, cách hoạt động và ưu nhược điểm của nó. Và đừng quên ghé thăm trang Blog của Alternō để xem thêm các bài viết hữu ích khác liên quan tới giải pháp lưu trữ năng lượng nhé!