Ảnh minh họa
Canada từng triển khai một dự án thử nghiệm độc đáo khi thả chìm sáu cấu trúc có hình dạng như những quả bóng bay khổng lồ xuống đáy hồ Ontario nhằm đánh giá khả năng lưu trữ năng lượng bằng khí nén dưới nước. Công nghệ này sử dụng áp suất tự nhiên của nước để tích trữ và giải phóng năng lượng, được xem là một hướng đi thay thế cho các hệ thống pin hóa học truyền thống.
Dự án do Hydrostor khởi động vào tháng 11/2015 với sự hợp tác của Toronto Hydro. Mặc dù chỉ là một chương trình thí điểm, công nghệ này tiếp tục thu hút sự quan tâm khi Hydrostor mở rộng các dự án lưu trữ năng lượng quy mô lớn trong giai đoạn 2025-2026.
Theo thông báo của Toronto Hydro, hệ thống được lắp đặt cách đảo Toronto khoảng 3 km tại khu vực có độ sâu khoảng 55-60 mét. Sáu túi chứa bằng vật liệu phủ nylon, mỗi túi cao tương đương một tòa nhà ba tầng, được cố định dưới đáy hồ và chiếm tổng diện tích xấp xỉ một sân bóng rổ.
Khác với pin lithium-ion, hệ thống này không sử dụng các vật liệu hóa học để lưu trữ điện năng. Thay vào đó, điện dư thừa từ lưới điện được dùng để vận hành các máy nén đặt trên bờ, tạo ra khí nén rồi dẫn xuống các túi chứa dưới đáy hồ thông qua hệ thống đường ống.
Khi nhu cầu điện tăng cao, áp suất nước ở độ sâu khoảng 60 mét sẽ đẩy lượng khí nén trở lại mặt đất. Tại đây, khí đi qua bộ giãn nở để chuyển đổi năng lượng của dòng khí thành điện năng và đưa trở lại lưới điện.
Nguyên lý của hệ thống dựa trên áp suất thủy tĩnh, vốn tăng theo độ sâu của nước. Nhờ đó, các túi chứa mềm dưới đáy hồ có thể giữ khí nén ở áp suất cao mà không cần đến các bồn chứa kim loại chịu áp lực lớn như những hệ thống khí nén truyền thống.
Theo Toronto Hydro, tổ máy thử nghiệm có công suất cực đại 660 kW, đủ khả năng cung cấp điện cho khoảng 330 hộ gia đình trong hơn một giờ, tùy theo mức tiêu thụ thực tế.
Dự án được thiết kế như một chương trình nghiên cứu kéo dài hai năm nhằm đánh giá hiệu suất vận hành, chất lượng điện năng cũng như khả năng hỗ trợ ổn định lưới điện địa phương.
Đây không phải là một nhà máy thủy điện theo mô hình truyền thống. Hệ thống không sử dụng đập, dòng chảy hay tua-bin vận hành trực tiếp bằng nước, cũng không khai thác năng lượng sóng. Thay vào đó, nước đóng vai trò tạo áp suất tự nhiên để hỗ trợ quá trình nén và thu hồi khí, qua đó lưu trữ và giải phóng năng lượng.
Giải pháp lưu trữ bằng khí nén được xem là một trong những công nghệ đang được nghiên cứu nhằm giải quyết bài toán tích trữ điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo. Điện mặt trời phụ thuộc vào cường độ bức xạ, trong khi điện gió biến động theo điều kiện thời tiết, khiến việc cân bằng cung - cầu trên lưới điện trở nên phức tạp nếu thiếu các hệ thống lưu trữ quy mô lớn.
Trong bối cảnh đó, Hydrostor cho rằng công nghệ lưu trữ dài hạn có thể trở thành một phần quan trọng của hạ tầng năng lượng trong tương lai. Năm 2015, khi giới thiệu dự án, Giám đốc điều hành Hydrostor Curtis VanWalleghem nhận định với Toronto Star rằng quá trình giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch sẽ cần đến "rất nhiều hệ thống lưu trữ năng lượng" để đảm bảo nguồn cung điện ổn định.
