Pin cát là một trong những sản phẩm được sản xuất nhằm lưu trữ nguồn năng lượng dư thừa. Nhờ khả năng cung cấp nguồn năng lượng ổn định và không thải ra khí carbon, bảo vệ môi trường nên sản phẩm pin cát đang ngày càng được nhiều người lựa chọn. Hãy cùng khám phá chi tiết hơn về hoạt động, cấu tạo và ứng dụng của pin cát ngay trong bài viết dưới đây của Alternō nhé!
1. Pin cát là gì?
Pin cát là hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt. Pin cát được làm từ thùng thép lớn và bên trong chứa cát mịn để lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt. Mục đích chính của sản phẩm này là lưu trữ năng lượng tái tạo dư thừa như gió, mặt trời, giúp tiết kiệm chi phí năng lượng đáng kể. Khi cần thiết, nguồn năng lượng được lưu trữ này được dùng để đun nước, sưởi ấm trong mùa đông và sản xuất điện mà không cần đốt cháy.
Polar Night Energy là người đã phát minh ra pin cát và lần đầu được thương mại hoá ở thị trấn Kankaanpää, Phần Lan. Cốt lõi của sản phẩm là cơ chế truyền nhiệt khép kín trong kho lưu trữ năng lượng nhiệt bằng vật liệu rắn lớn. Lợi thế của pin cát so với các loại pin khác là sử dụng vật liệu lưu trữ giá rẻ và có sẵn, có thể được lắp đặt ngầm dưới đất giúp tiết kiệm diện tích cũng như chi phí.
2. Lịch sử ra đời của pin cát
Polar Night Energy đã phát triển và vận hành pin cát thương mại đầu tiên tại Kankaanpää, Phần Lan và được vận hành bởi công ty năng lượng Vatajankoski. Pin cát đầu tiên này có công suất lên đến 200kW với khả năng lưu trữ đến 8MWh (Megawatt giờ) năng lượng. Sản phẩm được thiết kế cao 7 mét với đường kính khoảng 4 mét và cát được làm nóng lên 500 – 600 độ C.
Nó sử dụng 100 tấn cát và được kết nối với mạng lưới sưởi ấm khu vực, sưởi ấm các toà nhà, nhà ở gia đình và cả hồ bơi. Pin cát hoạt động với trung tâm dữ liệu có nhiệt thải làm nóng nước và sưởi ấm khu vực. Tuy nhiên, trung tâm dữ liệu không thể cấp nhiệt độ cần thiết nên pin cát sẽ làm tăng nhiệt độ của nước trước khi nước quay trở lại hệ thống sưởi ấm.
Hệ thống này khi vận hành đã đạt được hiệu suất 60-70%. Pin cát càng lớn thì hoạt động sẽ mạnh mẽ hơn bởi hiệu suất tăng theo quy mô. Hiệu suất cho pin cát 2MW là gần 85% và pin cát 10MW là 90%.
3. Pin cát hoạt động như thế nào?
Pin cát hoạt động bằng cách tận dụng năng lượng từ các nguồn tái tạo như năng lượng mặt trời hay năng lượng gió để cung cấp điện và nhiệt. Điện được cung cấp năng lượng cho lò sưởi làm nóng không khí trong pin. Hệ thống quạt sẽ thổi không khí nóng đi qua hệ thống ống dẫn khí khép kín, làm cát nóng lên nhiệt độ tối đa 600 độ C.
Để thu hồi nhiệt đã lưu trữ, không khí mát được bơm vào và quá trình trao đổi nhiệt ngược lại, không khí được làm nóng và cấp nhiệt cho nhà ở, doanh nghiệp. Pin cát đóng vai trò như một kho chứa năng lượng dư thừa. Năng lượng được lưu trữ trong cát ở dưới dạng nhiệt và khi có nhu cầu sẽ lấy năng lượng đó ra sử dụng. Chúng có thể cung cấp nước nóng và khí nóng cho các hộ gia đình, doanh nghiệp, giúp giảm thiểu việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch.
4. Thiết kế của pin cát
Pin cát có đơn vị lưu trữ là silo cách nhiệt bằng thép lớn, cao từ 10 đến 15 mét với đường kính từ 4 đến 30 mét, tuỳ theo sức chứa. Cấu trúc mô-đun của nó cho phép điều chỉnh linh hoạt sức lưu trữ mà không cần phải thiết kế lại. Quá trình nạp và xả diễn ra qua các ống truyền nhiệt tuần hoàn không khí khép kín. Không khí được làm nóng bằng bộ gia nhiệt điện trở và lưu lượng được kiểm soát bằng quạt gió, van điều tiết công nghiệp. Sau đó, không khí sẽ được đi qua bộ trao đổi nhiệt khi xả.
Cuối cùng thu được hơi nước, nước nóng hoặc không khí có nhiệt độ lên đến 400 độ C, phù hợp với 36% nhu cầu nhiệt của quy trình công nghiệp. Hệ thống đường ống được để trong môi trường lưu trữ, có tuổi thọ cao và không tốn chi phí bảo trì.
5. Phương tiện lưu trữ năng lượng của pin cát
Môi trường lưu trữ của sản phẩm này là cát hoặc các vật liệu dạng hạt tương tự. Cát là vật liệu tự nhiên, không có hại, có mật độ cao mà không tốn nhiều chi phí. Điều này cho phép tận dụng vật liệu có sẵn ở các địa phương hoặc các sản phẩm phụ từ các quy trình công nghiệp. Môi trường lưu trữ này cho phép pin cát lưu trữ và cung cấp năng lượng hiệu quả, đồng thời giúp pin duy trì khả năng hoạt động ổn định trong nhiều chu kỳ sử dụng.
6. Các ứng dụng phổ biến của pin cát
Hiện nay, có nhiều doanh nghiệp trong lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp đang dần chuyển sang ứng dụng giải pháp lưu trữ năng lượng pin cát để tích hợp với các cơ sở hạ tầng. Pin cát ngày càng được sử dụng rộng rãi trong đời sống nhờ vào khả năng lưu trữ năng lượng hiệu quả, tuổi thọ bền bỉ. Dưới đây là các ứng dụng phổ biến của pin cát như:
- Sản xuất giấy
- Chế biến thực phẩm và đồ uống
- Dệt may quần áo
- Dược phẩm và hoá chất
- Khai thác khoáng sản, kim loại.
Tại Việt Nam thì pin cát được sử dụng nhiều trong lĩnh vực nông nghiệp, điển hình là các nhà máy sấy lúa, trà, cà phê.
7. Tại sao nên sử dụng pin cát?
Sử dụng pin cát mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các loại pin truyền thống, dưới đây là những lý do chính tại sao nên lựa chọn pin cát:
- Bảo vệ môi trường: Pin cát tận dụng nguồn năng lượng tái tạo, không thải ra khí carbon và không gây tác động xấu đến môi trường so với các loại pin khác như pin chì axit, góp phầm giảm thiểu biến đổi khí hậu.
- Đáp ứng nhu cầu gia tăng về dung lượng lưu trữ năng lượng tái tạo: Với sự phát triển mạnh mẽ của các nguồn năng lượng tái tạo như mặt trời, gió,.. việc lưu trữ năng lượng đã cung cấp năng lượng khi cần thiết. Điều này vừa đáp ứng nhu cầu gia tăng về dung lượng lưu trữ năng lượng cũng như giảm phụ thuộc vào nguồn năng lượng hoá thạch.
- Pin cát có thể thay thế pin thông thường: So với loại pin lithium-ion đắt tiền hay pin chì axit thì pin cát có giá thành rẻ hơn, không yêu cầu vật liệu cao cấp và mật độ năng lượng cao. Pin cát có thể lưu trữ nhiệt trong nhiều tháng và sử dụng an toàn hơn, tối ưu hoá hiệu quả trong hệ thống. Hơn nữa, pin cát còn có khả năng cung cấp nhiệt sưởi ấm cho không gian với chi phí thấp nên pin cát có thể thay thế các loại pin thông thường.
Pin cát là công nghệ lưu trữ năng lượng hiện đại với nhiều ưu điểm như hiệu suất cao, tuổi thọ dài và an toàn cũng như đóng góp vào bảo vệ môi trường. Bài viết trên đây là những thông tin chi tiết về cấu tạo, ứng dụng và hoạt động của pin cát mà Alternō muốn chia sẻ tới bạn đọc cùng tham khảo. Nếu bạn còn có câu hỏi thắc mắc nào hay có nhu cầu lắp đặt pin cát thì hãy liên hệ ngay với đội ngũ nhân viên của chúng tôi thông qua số điện thoại 0888 617 000 nhé!
English
