Hệ thống lưu trữ năng lượng lai (Hybrid Energy Storage System - HESS) là hệ thống kết hợp nhiều công nghệ lưu trữ năng lượng khác nhau để tối ưu hóa hiệu quả, độ tin cậy và chi phí, đặc biệt quan trọng trong việc tích hợp năng lượng tái tạo không liên tục như năng lượng mặt trời và gió.
Lưu trữ năng lượng lai: Động lực xanh cho chuyển đổi khí hậu châu Âu
Khi châu Âu bước vào kỷ nguyên trung hòa khí hậu, lưu trữ năng lượng trở thành yếu tố thiết yếu để duy trì sự ổn định và hiệu quả của hệ thống điện. Tuy nhiên, các hệ thống lưu trữ đơn lẻ truyền thống lại khó đáp ứng đầy đủ các yêu cầu phức tạp của lưới điện hiện đại, nơi tỷ trọng năng lượng tái tạo biến động ngày càng cao, sản xuất phân tán và quá trình điện khí hóa diễn ra sâu rộng ở khắp mọi lĩnh vực.
Trong bối cảnh đó, lưu trữ năng lượng lai (Hybrid Energy Storage Systems - HESS) nổi lên như một giải pháp tối ưu, khi kết hợp hai hay nhiều công nghệ lưu trữ khác nhau, điển hình như pin, siêu tụ điện, lưu trữ nhiệt, khí nén, hydro hoặc bánh đà. Mục tiêu của mô hình này là khai thác tối đa điểm mạnh của từng loại công nghệ lưu trữ, từ đó đáp ứng linh hoạt các nhu cầu đa dạng của lưới điện tương lai: điều tần, cắt đỉnh công suất, dự phòng, dịch chuyển năng lượng theo mùa. Chính sự đa dạng này giúp HESS trở thành lựa chọn phù hợp cho một hệ thống điện ngày càng phức tạp, đòi hỏi phải thích ứng nhanh với biến động nguồn cung và cầu.
Các giải pháp lưu trữ năng lượng lai như pin, khí nén và hydro đang đóng vai trò chủ chốt giúp châu Âu ổn định lưới điện và thúc đẩy trung hòa khí hậu. Ảnh: innovation news network.
Không chỉ giúp nâng cao hiệu quả vận hành, lưu trữ lai còn mở đường cho sự hình thành các hệ thống năng lượng đa vector, cho phép phối hợp hiệu quả giữa điện, nhiệt và nhiên liệu sạch trong cùng một nền tảng tích hợp. Ở lĩnh vực công nghiệp, giải pháp lai giúp tăng hiệu suất, giảm áp lực giờ cao điểm và thúc đẩy tiến trình khử carbon nhờ vào tích hợp lưu trữ nhiệt, điện hóa hoặc thậm chí tận dụng hydrogen xanh làm nhiên liệu dự phòng.
Ở quy mô lưới điện quốc gia, việc phối hợp công nghệ phản ứng nhanh như siêu tụ điện với công nghệ lưu trữ dài hạn như pin dòng hay hydro cho phép hệ thống vừa cân bằng ngắn hạn, vừa điều chuyển năng lượng cho trung và dài hạn, hạn chế tối đa tình trạng quá tải hoặc thiếu hụt nguồn. Đặc biệt, tại các đảo hoặc vùng sâu vùng xa, lưu trữ lai đóng vai trò then chốt giúp nâng cao khả năng tự chủ và độ tin cậy của hệ thống điện khi được kết hợp với nguồn tái tạo địa phương.
Trong lĩnh vực giao thông vận tải, sự phối hợp linh hoạt giữa pin và siêu tụ điện đặc biệt phù hợp với các dòng xe buýt điện đô thị yêu cầu sạc nhanh, còn lưu trữ hydro trở thành lựa chọn lý tưởng cho giao thông đường dài hoặc ngành hàng hải. Đối với các khu đô thị hoặc hệ thống mạng nhiệt, sự kết hợp giữa pin và lưu trữ nhiệt giúp quản lý phụ tải hiệu quả hơn, tăng tính chủ động của các hộ tiêu dùng và doanh nghiệp trong kiểm soát nhu cầu năng lượng.
Thúc đẩy công nghiệp xanh và an ninh năng lượng
Bên cạnh giá trị về kỹ thuật, phát triển lưu trữ năng lượng lai còn tạo đòn bẩy thúc đẩy công nghiệp xanh và nâng cao năng lực tự chủ năng lượng cho châu Âu. Báo cáo Draghi về năng lực cạnh tranh đã chỉ ra, tăng trưởng bền vững gắn với phát triển công nghệ sạch chính là chìa khóa giảm phụ thuộc vào các nguồn cung bên ngoài, đồng thời tăng sức cạnh tranh cho nền kinh tế khu vực.
Các chính sách lớn như Đạo luật Công nghiệp Net-Zero hay Thỏa thuận Công nghiệp Sạch đều nhấn mạnh vai trò chiến lược của HESS, đồng thời khuyến khích đầu tư sản xuất, nâng cấp chuỗi giá trị tích hợp trong nội khối. Lưu trữ lai vì vậy không chỉ thúc đẩy đổi mới sáng tạo, mà còn hỗ trợ hình thành các ngành công nghiệp xanh mới, giảm thiểu rủi ro đứt gãy nguồn cung năng lượng.
Lưu trữ năng lượng trở thành yếu tố thiết yếu để duy trì sự ổn định và hiệu quả của hệ thống điện. Ảnh: Freepik.
Khi tỷ lệ năng lượng tái tạo ngày càng tăng, dự báo đến năm 2030 sẽ chiếm hơn một nửa tổng sản lượng điện châu Âu - hệ thống lưới điện đối mặt với thách thức về tính ổn định. Sự kiện mất điện diện rộng tại bán đảo Iberia năm 2025 là một cảnh báo rõ ràng về những rủi ro này. Lưu trữ lai, nhờ khả năng tạo ra nhiều lớp dự phòng từ phản ứng nhanh đến lưu trữ dài hạn, góp phần nâng cao độ an toàn và linh hoạt vận hành của toàn hệ thống.
Thông qua việc kết hợp pin đã qua sử dụng, pin dòng chảy, hydro xanh và nhiều công nghệ hiện đại khác, lưu trữ lai còn giúp tăng cường tự chủ năng lượng, Nhờ đó, châu Âu có thể tận dụng tối đa nguồn lực nội địa, hỗ trợ liên kết liên ngành và giảm mạnh sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu, phù hợp hoàn toàn với định hướng REPowerEU.
Chính sách, nghiên cứu và những bước đi chiến lược
Dù sở hữu nhiều tiềm năng, HESS vẫn phải đối mặt với một số rào cản nhất định, từ thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật chung, dữ liệu vận hành thực tế còn hạn chế, đến các mô hình tài chính chưa phản ánh đầy đủ giá trị tổng thể mà hệ thống đem lại. Bên cạnh đó, những thách thức kỹ thuật như điều khiển, tích hợp công nghệ, quản lý vòng đời thiết bị cũng là chủ đề nghiên cứu trọng điểm.
Tuy nhiên, châu Âu đã và đang từng bước hoàn thiện khung chính sách để hỗ trợ phát triển HESS. Cải cách thị trường điện, các gói hỗ trợ linh hoạt, đơn giản hóa thủ tục cấp phép trong Đạo luật Công nghiệp Net-Zero, cùng với các chương trình R&D về vật liệu mới, tích hợp hệ thống, số hóa điều khiển, đều là trụ cột thúc đẩy đổi mới sáng tạo cho lĩnh vực lưu trữ lai.
Để định hướng triển khai đồng bộ trên toàn châu lục, dự án StoRIES đã xây dựng hai nguồn tài liệu then chốt: Bản đồ công nghệ cho lai hóa lưu trữ năng lượng (giúp nhận diện thách thức kỹ thuật, chiến lược tích hợp và nhóm ứng dụng tiềm năng) và Chương trình nghiên cứu và đổi mới chiến lược (SRIA) xác định các ưu tiên nghiên cứu, khung pháp lý cũng như nguồn vốn hỗ trợ.
Những định hướng này sẽ góp phần đưa lưu trữ năng lượng lai trở thành trụ cột không thể thiếu cho chuyển đổi xanh, đảm bảo an ninh năng lượng và hướng tới một châu Âu trung hòa khí hậu, phát triển bền vững trong tương lai.
