Tất tần tật về nhà máy trữ điện bằng pin lithium-ion lớn nhất thế giới của Tesla

Về mặt kỹ thuật, nhà máy này là gì, có ưu nhược điểm như thế nào và chính phủ Úc có những kế hoạch năng lượng nào khác nữa? Sau vụ cá cược trên Twitter giữa hai tỉ phú: Tỉ phú phần mềm Úc Mike Cannon-Brookes và CEO hãng công nghệ hàng đầu Tesla và SpaceX Elon Musk, Musk đưa ra lời hứa thực hiện dự án nhà máy dự trữ điện pin mặt trời cho miền Nam nước Úc "trong 100 ngày, nếu không thì sẽ cung cấp miễn phí". Khi hoàn thành, dự án này sẽ là nhà máy trữ điện bằng pin lithium-ion lớn nhất thế giới.

Thỏa thuận xây dựng nhà máy 100 megawatt (MW)/129 megawatt-giờ (MWh) trước thời điểm ngày 1 tháng 12 năm nay giữa chính quyền địa phương, Tesla và đối tác Pháp Neoen đã được thống đốc bang Nam Úc Jay Weatherill xác nhận vào tháng 7 vừa qua. Thỏa thuận này xuất phát từ tình trạng bất ổn về nguồn cung điện và vấn đề giá năng lượng cao tại bang Nam Úc trong một năm nay.

Twitter của thống đốc bang Nam Úc Jay Weatherill lúc 9h30 sáng ngày 6/7: Nhà máy pin lithium-ion lớn nhất thế giới sẽ được lắp đặt tại Nam Úc theo thỏa thuận lịch sử giữa Neoen, Tesla và chính quyền Nam Úc!

Thỏa thuận lịch sử này sẽ đem lại cho miền Nam Úc một hệ thống dự trữ điện dùng pin lithium-ion mạnh gấp 3 lần các hệ thống dùng pin quy mô lớn khác. Hệ thống này sẽ "cung cấp điện trong giờ cao điểm để đảm bảo duy trì hoạt động cơ sở hạ tầng điện của Nam Úc" bằng các nguồn năng lượng tái chế.

Nói cách khác, cam kết của Musk sẽ là câu trả lời lý tưởng cho khủng hoảng điện tại Nam Úc sau hàng loạt vụ mất điện năm ngoái khiến cho bang này phải vật lộn với vấn đề năng lượng từ đầu năm nay.

Trao đổi trên Twitter giữa hai tỉ phú công nghệ hồi đầu tháng 3 năm nay.

Trên Twitter, hai người chia sẻ như sau, Mike Cannon-Brookes: "@elonmusk - anh nghiêm túc đến mức nào trong vụ đánh cá này? Nếu tôi có thể đem lại tiền (và chính trị), liệu anh có đảm bảo 100MW trong 100 ngày?" Elon Musk @elonmusk: "Tesla sẽ lắp đặt và vận hành hệ thống 100 ngày kể từ khi ký hợp đồng hoặc là nó miễn phí. Điều đó đã đủ nghiêm túc với anh chưa?"

Thực tế thì nhà máy mới là gì, hoạt động như thế nào và có đáng giá như vậy không? Dưới đây là mọi thông tin quan trọng mà bạn cần biết, theo một bài viết trên báo Úc HuffPost Australia.

Nhà máy trữ điện Tesla Powerpack

Trong văn bản phát hành sau tuyên bố của thống đốc Weatherill, Tesla cho biết cái mà họ đang đảm trách việc xây dựng được gọi là Tesla Powerpack.

Nhà thầu được Tesla ký hợp đồng xây dựng powerpack lần này là công ty kỹ nghệ Consolidated Power Projects trụ sở ở Adelaide, Úc. Powerpack gồm một hệ thống 100 MW/129 Mwh được kết nối với trang trại gió Hornsdale nằm gần thành phố Jamestown (Nam Úc) của công ty Pháp Neoen.

Ảnh minh họa toàn cảnh nhà máy pin lithium-ion lớn nhất thế giới của Tesla liên kết với trang trại gió Hornsdale tại Nam Úc (Ảnh: Tesla)

Nhà máy trữ điện mới sẽ có khả năng cung cấp đủ điện cho hơn 30 ngàn hộ dân ở Nam Úc trong vòng 15 đến 20 năm. Con số này tương đương với số lượng hộ gia đình bị cắt điện trong các vụ mất điện hồi năm ngoái.

Trong cuộc trao đổi với HuffPost Australia, Ariel Liebman-phó giám đốc học viện hệ thống và vật chất năng lượng Monash (MEMSI) thuộc trường đại học Monash nổi tiếng đã giải thích cụ thể hơn về powerpack của Tesla.

Theo ông, nhà máy đang xây dựng thực tế là một tập hợp hàng ngàn pin lithium-ion tự làm mát, loại pin được dùng trong các laptop và điện thoại di động hiện nay. "Powerpack là một tập hợp các pin laptop phẳng, lớn, hình khay có kích cỡ bằng tủ lạnh" như ảnh dưới.

Tesla Powerpack sẽ bao gồm 600 thành phần giống như tủ lạnh, mỗi phần gồm 16 khay (hoặc pin riêng lẻ) có kệ bên trong. Tổng cộng nhà máy pin Tesla có 9.600 thành phần đơn lẻ. Cũng như laptop, điện thoại, các tủ lạnh này sẽ được sạc điện và xả điện khi cần. Chúng cũng có một hệ thống quản lý pin được điều khiển từ xa.

Mỗi Tesla Powerpack có 16 khay pin riêng lẻ cùng được nối dây vào mạng lưới (Ảnh: Getty Images)

Cách thức hoạt động của Tesla Powerpack

Theo giáo sư Wasim Saman chuyên về kỹ nghệ năng lượng có thể duy trì đến từ đại học Nam Úc, "khi nguồn cung điện (ở Nam Úc) bị thiếu hụt, (nhà máy dự trữ bằng pin) được lập trình để đưa điện dự trữ lên lưới". Theo đó, nhà máy được thiết kế dưới dạng hệ thống dự trữ làm nhiệm vụ phân phối năng lượng cho các vụ mất điện trên mạng lưới xung quanh Nam Úc. Nhà máy này được sạc bằng năng lượng tái chế dư thừa từ trang trại gió Hornsdale.

Nguồn điện dư thừa từ trang trại điện gió được lưu trữ vào hệ thống đến từ chênh lệch giữa năng lượng thu được từ các trang trại gió vào các buổi tối đầy gió với lượng điện mà lưới điện địa phương Nam Úc có thể xử lý.

Ngay khi lưới điện có tín hiệu thông báo nhu cầu bổ sung điện thì nhà máy sẽ nạp điện lên lưới với mức giá yêu cầu.

"Nhu cầu cao điểm luôn diễn ra giữa 6h và 7h. Trung bình nhu cầu này ở Nam Úc vào khoảng 1.600 MW và lên tới 3.000 MW trong những ngày nóng".

(Ảnh: Bloomberg)

Vì mục đích an ninh hệ thống, nhà máy sẽ được dùng theo cách trên để hỗ trợ thêm cho các khu vực bị thiếu năng lượng ở Nam Úc, đặc biệt là khi các máy phát hiện tại thiếu điện, không có gió và các trại gió không sản xuất đủ điện.

"Nếu điện gió tắt hoặc có lỗi xảy ra gần một hệ thống/trạm điện offline, nhà máy pin có thể nhanh chóng đáp ứng việc hỗ trợ tần số và volt trong thời gian ngắn ở khu vực đó cho tới khi phần còn lại của các máy phát hệ thống được khôi phục và nhà vận hành hệ thống đã hoàn thành các điều chỉnh nhỏ khác". Như vậy, về cơ bản nhà máy dự trữ pin này là "một nguồn bảo vệ sự an ninh và ổn định hệ thống trước những rắc rối về tần số và volt".

Ưu điểm của Tesla Powerpack

Cả hai chuyên gia là giáo sư Wasim Saman và phó giám đốc Liebman đều đồng ý rằng ưu điểm dễ thấy nhất là Tesla Powerpack sẽ là hệ thống lưu trữ pin lớn nhất thế giới.

Ưu điểm kế tiếp, công nghệ pin lithium-ion rẻ, có thể tháo lắp, dễ triển khai theo nhiều kích cỡ khác nhau, dễ mở rộng sang các dạng pin mới. "Đây là pin lithium-ion lớn nhất và là công nghệ pin sẵn sàng phục vụ thương mại mới nhất. Phạm vi của nó mới, hiệu quả và đáp ứng khả năng tài chính một cách hợp lý. Chúng ta biết cách sản xuất nó với số lượng lớn, đặc điểm và hành vi của nó".

Hiện tại công nghệ pin lithium-ion được đánh giá là "một trong những triển vọng tốt nhất về lưu trữ điện dạng pin". Đây là một cơ hội tốt để học cách xây dựng nó một cách nhanh chóng và "có nó với giá rẻ theo thời gian" vì một giải pháp "với giá thấp nhất có thể".

Theo giáo sư Saman, động thái này sẽ tạo cơ hội cho các công ty trên toàn thế giới phát triển các loại pin mới hơn với giá rẻ hơn trong tương lai và giúp Nam Úc tiếp tục phát triển ngành năng lượng tái chế. "Nam Úc nói riêng sẽ trở thành một trong những khu vực phụ thuộc vào năng lượng tái chế nhiều nhất thế giới với gần phân nửa năng lượng được cung cấp từ nguồn này. Có nhiều cơ hội và thử thách công nghệ, nhiều điều cần học trong việc vận hành nhà máy pin trong cái gọi là lưới thông minh".

Nhược điểm của Tesla Powerpack

Trả lời phỏng vấn báo giới tại Adelaide tháng 7 vừa qua, thống đốc ngân hàng liên bang Úc Scott Morrison cho rằng việc sở hữu dự án năng lượng tái chế lớn nhất thế giới này cũng tương tự việc sở hữu trái chuối hay con tôm lớn nhất thế giới nhưng "không phải là giải pháp" cho khủng hoảng năng lượng của Úc hiện nay.

"Ba mươi ngàn hộ dân Úc không thể trải nghiệm xem một tập phim Chiến binh Ninja của Úc với nhà máy pin lớn này. Vì vậy đừng giả vờ rằng đây là một giải pháp. Chúng tôi sẽ nhận nó, nhưng nó không giải quyết được vấn đề".

"Chúng ta cần giải quyết bức tranh lớn, các vấn đề năng lượng có tính cấu trúc lớn".

Thống đốc ngân hàng liên bang Úc Scott Morrison trong giờ trả lời câu hỏi với báo giới tại Adelaide tháng 7 vừa qua (Ảnh: Fairfax)

Phản biện lại quan điểm của Marrison, phó giám đốc Liebman cho rằng còn tùy vào cách chúng ta nghĩ về thiết kế của nhà máy.

Theo Liebman, nhà máy sẽ làm tốt nhiệm vụ của một hệ thống lưu điện dự trữ để hỗ trợ tình trạng thiếu điện ngắn hạn. Tuy vậy, ông cũng thừa nhận rằng không nên xem nó là giải pháp trọn gói và cuối cùng cho các vấn đề năng lượng của Nam Úc, càng không thể là chiến mã duy nhất để đương đầu với một cơn bão 50 năm nữa. "Không có rủi ro thật sự nếu chúng ta không làm những gì nó  (hệ thống mới) được sinh ra để làm".

Ngày 28/9 năm ngoái, một cơn bão lớn vào loại 50 năm mới có một lần đã càn quét bang Nam Úc, tàn phá nặng nề cơ sở hạ tầng truyền tải điện của bang và khiến gần như toàn bang mất điện, chỉ trừ đảo Kangaroo.

Cơn bão nghiêm trọng vào loại 50 năm mới có một lần đã tàn phá bang Nam Úc và khiến bang này chìm trong bóng tối vào ngày 28/9/2016 (Ảnh: AAP)

Liebman cho biết nhà máy này cũng có những hạn chế của nó:

- không phải là nhà máy trữ điện bằng pin nhanh nhất thế giới mà chỉ đủ nhanh theo mục đích đã được thiết kế.

- không thể bảo vệ Nam Úc trong mọi tình huống mất điện.

- việc nó có thể hỗ trợ (mùa bão năm nay) là khó xảy ra. Chưa có hệ thống nào thuộc loại này trên thế giới có thể duy trì điều này mà vẫn hoạt động (?!).

- chỉ có thể đương đầu với các vấn đề ngắn hạn chứ không tạo ra sự khác biệt lớn với kích cỡ pin như thế.

Trên thực tế, thủ tướng Úc Malcolm Turnbull cũng đã đặt ra những quan ngại tương tự. Ông đã chỉ trích kế hoạch này và gán nhãn nó chỉ là một thử nghiệm minh họa "sự lý tưởng và ngu dốt". Thay vào đó, ông cam kết với kế hoạch mở rộng nhiên liệu hydro trị giá 2 tỉ USD của đảng Tự do của ông. Đây được xem là dự án lưu trữ hydro dạng lỏng lớn nhất ở Bắc bán cầu, Snowy Hydro 2.0.

Vì sao dự án Tesla Powerpack lại kéo dài?

Các vụ mất điện trên diện rộng ở Úc cuối năm ngoái có thể là tác nhân chính khiến Elon Musk can thiệp vào lĩnh vực năng lượng của Úc. Còn giáo sư Saman cho rằng điều này có liên quan nhiều hơn tới năng lực marketing của Tesla và lực đẩy của ngôi sao Musk.

Công nghệ pin lithium-ion không phải là mới vì đã có mặt trong laptop và điện thoại di động. Dĩ nhiên, đỉnh điểm của vụ việc này là Tesla có thể giới thiệu dự án của mình như là nhà máy lớn nhất thế giới và có khả năng trao nó cho chính phủ Nam Úc hoàn toàn miễn phí, HuffPost Australia dẫn lại lời Saman.

Hay nói cách khác, tuy có nhiều công ty Úc khác cũng cung cấp sản phẩm dùng công nghệ pin lithium-ion nhưng thống đốc Weatherill cần một công ty có ngân sách, tầm cỡ và năng lực sáng tạo như Tesla của Elon Musk."(Tesla) sản xuất pin số lượng lớn, điều này giúp giảm chi phí và họ cũng rất giỏi tiếp thị khả năng đó. Có nhiều yếu tố trong việc Tesla tiếp thị và tuyên bố họ có thể lắp đặt nó trong 100 ngày, nếu không thì sẽ cung cấp nó miễn phí. Tại Úc cũng có nhiều công ty đang phát triển các công nghệ mới hoặc làm việc với các tổ chức nước ngoài để cung cấp các hệ thống tương tự".

Kế hoạch an ninh năng lượng của chính phủ bang Nam Úc

Trên thực tế, ngoài con át chủ bài bí ẩn mang tên Tesla Powerpack, chính phủ bang Nam Úc còn nhiều kế hoạch khác để giải quyết khủng hoảng điện ở bang mình.

Thỏa thuận chấn động giữa CEO Elon Musk và thống đốc Weatherill chỉ là một phần trong kế hoạch phòng ngừa tình huống cạn kiệt năng lượng trong các vụ mất điện năm 2016 với tổng ngân sách lên tới nửa tỉ USD. Kế hoạch trên gồm 6 phần lõi với trọng tâm là dự án xây dựng nhà máy điện khí công suất 250 MW do chính phủ bang sở hữu. Dự án 360 triệu USD này sẽ cung cấp điện dự trữ khẩn cấp khi chính quyền tiếp tục đảm nhận nguồn cung điện dự trữ tạm thời.

Các điểm chính trong kế hoạch an ninh năng lượng với ngân sách nửa tỉ USD của chính phủ bang Nam Úc (Ảnh: Twitter)

Theo phát biểu của thống đốc Weatherill tháng 3 vừa qua, "kế hoạch cho thế kỷ 21" này sẽ "chấp nhận các nguồn năng lượng tái chế, xanh, sạch để tạo ra tương lai năng lượng cho bang Nam Úc và cả nước Úc".

Những khía cạnh khác của kế hoạch bao gồm tiền thưởng cho việc sử dụng dự trữ khí "giàu có" của địa phương và "Mục Tiêu An Ninh Năng Lượng" đảm bảo hệ thống điện của bang sử dụng nhiều năng lượng địa phương sạch hơn.

Ngoài ra, trong tháng 8 vừa qua chính phủ bang Nam Úc cũng đã công bố hai dự án điện mới. Dự án đầu tiên là vận hành chín turbine lai mới tạm thời của General Electric ở Lonsdale và Elizabeth. Ban đầu các turbine lai sẽ chạy bằng dầu diesel, sau đó được đưa vào nhà máy điện khí. Các turbine này có công xuất tới 276 MW và chỉ tham gia sản xuất điện khi có nhu cầu nảy sinh do thiếu điện để phòng ngừa các vụ mất điện do mất tải như đã xảy ra năm ngoái.

Dự án thứ hai là nhà máy nhiệt điện mặt trời 150 MW cho Port Augusta với kinh phí 650 triệu USD được giới thiệu là "vào loại lớn nhất thế giới". Cùng với nhà máy điện khí do chính quyền bang sở hữu và nhà máy dự trữ pin lithium-ion của Tesla, công trình này sẽ góp thêm vào việc đảm bảo an ninh cho lưới điện của bang Nam Úc, theo thống đốc Weatherill.