EN
Liên kết nhanh
Các giải pháp lưu trữ pin tại nhà tích trữ lượng điện dư thừa từ lưới điện hoặc từ các nguồn năng lượng tái tạo như tấm pin mặt trời để sử dụng khi cần thiết. Hệ thống thường bao gồm nhiều thành phần hoạt động phối hợp với nhau: các cụm pin, bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều, cùng với hệ thống quản lý pin (BMS). BMS đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và vận hành hiệu quả. Pin lithium-ion đã trở thành lựa chọn phổ biến cho hầu hết các hệ thống mới vì chúng chiếm ít không gian hơn và có tuổi thọ dài hơn đáng kể so với các loại pin chì-axit cũ. Chúng thường cung cấp số chu kỳ sạc xả cao hơn khoảng ba đến năm lần trước khi cần thay thế, do đó mang lại hiệu quả chi phí tốt hơn theo thời gian dù chi phí ban đầu cao hơn.
Khi điện lưới ngừng hoạt động, các bộ pin dự phòng tại nhà sẽ tự động kích hoạt gần như ngay lập tức, thường nhanh hơn nhiều so với các máy phát điện di động cũ mà một số người vẫn đang sử dụng. Hầu hết các hệ thống 10kWh có thể duy trì hoạt động từ khoảng 12 đến 24 giờ, đáp ứng các nhu cầu thiết yếu như vận hành tủ lạnh, thiết bị y tế quan trọng và chiếu sáng cơ bản. Các phiên bản sử dụng pin lithium-ion cũng hiệu quả hơn đáng kể, đạt hiệu suất sạc-xả khoảng 90 đến 95%, so với chỉ 70 đến 85% ở các loại pin axit-chì. Điều này làm cho pin lithium trở thành lựa chọn tốt hơn nhiều cho các hộ gia đình cần nguồn điện đáng tin cậy trong các tình huống khẩn cấp, đặc biệt là ở những nơi thường xuyên xảy ra mất điện trong năm.
Hầu hết các hộ gia đình lắp pin đều chọn công nghệ lithium iron phosphate (LFP hoặc LiFePO4) vì các bộ pin này chiếm khoảng 90% thị phần. Chúng có mật độ năng lượng khá cao từ 150 đến 200 Wh trên kg, hoạt động tốt với các biến tần năng lượng mặt trời tiêu chuẩn và về cơ bản là kéo dài mãi mãi – chúng ta đang nói đến khoảng 6.000 chu kỳ sạc, tương đương với thời gian sử dụng khoảng 10 đến 15 năm nếu dùng mỗi ngày. Điều làm nên sự hấp dẫn của LFP chính là mức độ an toàn của chúng so với các lựa chọn khác. Hóa chất của loại pin này khó bắt lửa hơn nhiều so với một số loại thay thế. Ngoài ra, chúng hoạt động tốt hơn nhiều ở nhiệt độ đóng băng so với nhiều đối thủ cạnh tranh và không cần hệ thống làm mát phức tạp phải chạy liên tục, nhờ đó tiết kiệm chi phí và không gian – điều rất quan trọng trong môi trường dân dụng nơi diện tích lắp đặt thường bị giới hạn.
Mặc dù pin axit chì có chi phí ban đầu thấp hơn 50—70% (200—400 USD/kWh), chúng chỉ kéo dài được 500—1.000 chu kỳ và có hiệu suất sạc-xả thấp hơn (70—80%). Chúng cũng đòi hỏi bảo trì định kỳ và bị suy giảm nhanh nếu xả dưới 50%, làm hạn chế khả năng phù hợp với việc sử dụng hàng ngày cùng hệ thống năng lượng mặt trời, khiến chúng chỉ phù hợp cho các vai trò dự phòng thỉnh thoảng.
Ắc quy natri-lưu huỳnh hoạt động ở nhiệt độ cao, thường dao động từ 300 đến 350 độ C, mức này khá nóng theo bất kỳ tiêu chuẩn nào. Chúng đạt hiệu suất khoảng 80 đến 85 phần trăm đồng thời duy trì độ ổn định nhiệt tốt, nhưng những đặc điểm này khiến chúng chủ yếu bị giới hạn trong các phòng thí nghiệm thay vì sử dụng tại gia đình. Chuyển sang ắc quy dòng oxi hóa khử (redox flow), loại pin này nổi bật với tuổi thọ ấn tượng trên 20.000 chu kỳ sạc và có thể xử lý thời gian xả kéo dài từ sáu đến mười hai giờ hoặc hơn. Tuy nhiên, giá thành dao động từ 500 đến 1.000 USD mỗi kilowatt giờ, ngoài ra chúng cần không gian lớn, do đó chỉ phù hợp chủ yếu với các hệ thống quy mô lớn như cơ sở thương mại hoặc vi mạch lưới điện chứ không phải cho các hộ gia đình.
| Đường mét | Lithium-Ion (LFP) | Chì axit | Redox Flow |
|---|---|---|---|
| Hiệu suất Lưu trữ - Truy xuất | 95—98% | 70—80% | 75—85% |
| Chu kỳ cuộc sống | 6,000+ | 500—1.000 | 20,000+ |
| Bảo trì | Không có | Kiểm tra hàng tháng | Thay chất lỏng theo quý |
| Nguy cơ cháy | Thấp | Trung bình | Không đáng kể |
Pin LFP cung cấp sự cân bằng tốt nhất cho sử dụng tại nhà — vận hành không cần bảo trì, hiệu suất cao và tuổi thọ chức năng gấp đôi hệ thống axit chì.
Tiêu thụ năng lượng của hộ gia đình quyết định công suất pin tối ưu. Một ngôi nhà trung bình ở Mỹ sử dụng 25—35 kWh mỗi ngày, nhưng lượng lưu trữ cần thiết phụ thuộc vào mục tiêu sử dụng:
| Tình huống sử dụng | Dung tích đề xuất | Ứng dụng chính |
|---|---|---|
| Thiết bị thiết yếu dự phòng | 5—10 kWh | Tủ lạnh, đèn chiếu sáng, internet |
| Chuyển đổi năng lượng một phần | 10—15 kWh | Nhu cầu điện buổi tối, hệ thống sưởi và làm mát |
| Lưu trữ năng lượng mặt trời đầy đủ | 15+ kWh | Cả ngôi nhà, dự phòng nhiều ngày |
Các hệ thống lithium-ion được ưa chuộng nhờ khả năng mở rộng và hiệu suất cao.
Dung lượng pin (kWh) xác định thời gian bạn có thể vận hành các thiết bị; công suất định mức (kW) quyết định số lượng thiết bị có thể chạy đồng thời. Ví dụ, một pin 5kWh với đầu ra 5kW cung cấp nhiều công suất tức thời hơn so với một pin 10kWh nhưng chỉ định mức 3kW. Hãy lựa chọn tốc độ phóng điện liên tục phù hợp với các thiết bị tiêu thụ tải cao nhất của bạn:
Để xác định quy mô hệ thống một cách chính xác:
Một ngôi nhà sử dụng 30 kWh mỗi ngày với nhu cầu đỉnh 8 kW sẽ được hưởng lợi từ pin 15kWh có công suất đầu ra 10kW. Các hệ thống mô-đun cho phép mở rộng trong tương lai khi nhu cầu năng lượng tăng lên.
Các hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp pin tích hợp bao gồm các tấm pin lắp trên mái nhà và các bộ lưu trữ dùng trong hộ gia đình, cho phép người dùng lưu giữ lượng điện dư thừa từ ánh sáng mặt trời thay vì phải trả toàn bộ lượng điện này về công ty điện lực. Hầu hết các hệ thống hiện đại ngày nay sử dụng pin LiFePO4 cùng với các bộ biến tần lai đặc biệt có khả năng xử lý đồng thời cả hai nhiệm vụ. Các thiết bị này lấy dòng điện một chiều từ các tấm pin và chuyển đổi thành điện xoay chiều thông thường dùng trong sinh hoạt, đồng thời lưu trữ lượng điện dư thừa vào các cụm pin. Mức độ giảm sự phụ thuộc vào lưới điện sẽ thay đổi đáng kể tùy theo nhiều yếu tố khác nhau. Một số nghiên cứu cho thấy chủ nhà có thể giảm mức độ phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài từ khoảng bốn mươi phần trăm đến cao nhất là tám mươi phần trăm trong những thời điểm giá điện cao nhất. Tất nhiên, kết quả thực tế còn phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện địa phương cũng như chất lượng thiết bị.
Các hệ thống điện mặt trời được lắp đặt từ khoảng năm 2015 trở đi thường hoạt động tốt với pin lưu trữ khi được kết nối thông qua ghép nối AC, về cơ bản có nghĩa là cắm trực tiếp pin vào tủ điện chính. Tuy nhiên, đối với các hệ thống cũ hơn sử dụng biến tần dạng string, việc tích hợp sẽ phức tạp hơn một chút. Chủ nhà có thể cần phải lắp thêm một biến tần khác hoặc chuyển sang một trong những mẫu biến tần lai (hybrid) mới hơn có khả năng xử lý luồng điện theo cả hai chiều. Tin vui là phần lớn người dùng nhận thấy khoản đầu tư của họ được hoàn vốn khá tốt sau khi nâng cấp. Các nghiên cứu cho thấy khoảng từ một nửa đến ba phần tư chi phí ban đầu sẽ được hoàn lại trong khoảng thời gian từ 8 đến 12 năm nhờ tiết kiệm hóa đơn điện và có nguồn điện dự phòng trong các sự cố mất điện. Đây là một lợi ích đáng kể khi giúp ngôi nhà trở nên tự chủ hơn.
Khi nói đến việc đảm bảo mọi thứ hoạt động phối hợp đúng cách, có một số điều cơ bản cần kiểm tra trước tiên. Điện áp cần phải phù hợp, thường ở mức khoảng 48 volt như một tiêu chuẩn. Các thông số công suất cũng cần phải tương thích chính xác giữa các thành phần. Ví dụ, khi ai đó lắp đặt hệ thống pin mặt trời 10 kilowatt cùng với hệ thống lưu trữ năng lượng có dung lượng khoảng 13,5 kilowatt giờ. Loại biến tần phù hợp ở đây sẽ xử lý liên tục từ bảy đến mười kilowatt mà không bị quá nhiệt hay hỏng hóc. Ngày nay, nhiều người ưa chuộng các biến tần lai (hybrid inverters) vì chúng thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc – chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, quản lý lượng điện được lưu trữ trong pin, và thậm chí giao tiếp với lưới điện địa phương, tất cả trong một thiết bị duy nhất. Và hãy nhớ đến những tiêu chuẩn truyền thông mở như công nghệ CAN bus, giúp các thiết bị khác nhau từ các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc cùng nhau một cách trơn tru thay vì gây ra những rắc rối về sau.
Một gia đình đã lắp đặt hệ thống điện mặt trời 10 kW cùng với bộ lưu trữ pin 15 kWh và chứng kiến mức độ phụ thuộc vào lưới điện giảm mạnh - xuống chỉ còn 17% hàng năm. Vào những tháng hè nóng bức, họ có thể lưu trữ lượng điện mặt trời dư thừa được tạo ra vào buổi trưa và sử dụng sau đó khi chạy điều hòa không khí vào buổi tối, nhờ đó tiết kiệm khoảng 220 USD mỗi tháng cho các hóa đơn điện giá cao trong giờ cao điểm. Tình hình cũng thay đổi đáng kể vào mùa đông. Bằng cách dự trữ một phần năng lượng pin dành riêng cho nhu cầu sưởi ấm vào buổi sáng sớm, khả năng tự tiêu thụ điện của họ tăng từ khoảng 30% lên gần 70%. Toàn bộ hệ thống ban đầu có giá 18.000 USD nhưng đã bắt đầu hoàn vốn theo thời gian nhờ những khoản tiết kiệm thông minh từ tiền điện cộng với các khoản tín dụng thuế liên bang hấp dẫn dành cho các khoản đầu tư xanh như thế này.
Các hệ thống pin dân dụng có chi phí ban đầu từ 10.000 đến 20.000 USD, tùy thuộc vào dung lượng và công nghệ. Giá đã giảm 40% kể từ năm 2020 nhờ những tiến bộ trong sản xuất pin lithium-ion và mức độ phổ biến ngày càng tăng. Các khoản tín dụng thuế liên bang và chương trình hoàn tiền địa phương chi trả 30—50% chi phí lắp đặt ở nhiều khu vực, làm giảm đáng kể tổng chi phí thực tế.
Chủ nhà có hệ thống năng lượng mặt trời và lưu trữ có thể tránh sử dụng điện lưới vào giờ cao điểm từ 60—90%, giảm hóa đơn hàng tháng từ 100—300 USD ở các khu vực có giá điện cao. Bằng cách lưu trữ năng lượng mặt trời vào ban ngày và sử dụng vào các khung giờ buổi tối có giá cao — chiến lược này được gọi là chênh lệch giá năng lượng — các hộ gia đình sẽ kiểm soát tốt hơn chi phí năng lượng của mình.
Hầu hết các hệ thống đạt điểm hòa vốn trong khoảng 7—12 năm, chịu ảnh hưởng bởi:
Một nghiên cứu năm 2024 cho thấy 68% chủ sở hữu pin đã thu hồi vốn nhanh hơn dự kiến, nhờ vào lợi ích tiết kiệm kết hợp và độ ổn định cung cấp điện.
Chủ nhà sống ở những khu vực có giá điện theo thời gian hoặc lưới điện không ổn định nhận thấy việc lắp đặt hệ thống lưu trữ pin thực sự mang lại lợi ích cả về mặt tài chính lẫn thực tiễn theo thời gian. Khoảng 72% người dùng đã sử dụng các hệ thống này trong khoảng ba năm cho biết họ hài lòng, chủ yếu vì hóa đơn hàng tháng của họ luôn ổn định và họ không còn lo lắng nhiều khi mất điện. Dù công nghệ mới hơn như pin thể rắn có thể làm mọi thứ tốt hơn trong tương lai, nhưng hiện tại phần lớn mọi người đang đạt được kết quả tốt từ các hệ thống sử dụng pin lithium-ion. Những hệ thống này hiện nay hoạt động đủ hiệu quả để giúp các hộ gia đình giảm sự phụ thuộc vào lưới điện mà không tốn kém quá nhiều.