Một giả định bấy lâu nay trong ngành quy hoạch lưới điện toàn cầu là năng lượng mặt trời có tính chất bất định, dồi dào vào ban ngày nhưng biến mất vào ban đêm. Con người buộc phải phụ thuộc vào các hệ thống pin lưu trữ lithium-ion đắt đỏ để điều hòa.

Tuy nhiên, dự án hỗn hợp tại Hami do Tập đoàn Tam Hiệp Trung Quốc (CTG) vận hành đã phá vỡ thế độc tôn đó. Sa mạc Gobi của Trung Quốc là nơi tọa lạc của một khu phức hợp năng lượng mặt trời mới với khả năng đặc biệt. Dự án này có thể tiếp tục cung cấp điện cho lưới điện trong tám giờ sau khi mặt trời lặn mà không cần sử dụng pin lithium. Dự án chính thức bước vào giai đoạn vận hành thử nghiệm thương mại, chứng minh rằng công nghệ lưu trữ nhiệt mặt trời tập trung (CSP) có thể giải quyết bài toán vận hành xuyên đêm với chi phí kinh tế tối ưu hơn ở quy mô lưới điện.

Hệ thống hỗn hợp này là sự kết hợp giữa 900 Megawatt (MW) pin mặt trời quang điện (PV) truyền thống và 100 MW điện mặt trời tập trung sử dụng công nghệ gương Fresnel tuyến tính. Thay vì đóng cửa khi ánh sáng ngày tắt dần, nhà máy sử dụng cấu trúc hội tụ ánh sáng để đốt nóng muối đặc biệt lên tới nhiệt độ khoảng 550 độ C (1.022 độ F). Lượng nhiệt năng khổng lồ này được lưu trữ an toàn trong các bồn chứa, sẵn sàng kích hoạt các tua-bin hơi nước để sản xuất điện vào những khung giờ cao điểm ban đêm.

Chuỗi chuyển đổi 4 giai đoạn và tư duy thiết kế cơ học

Kiến trúc Fresnel tuyến tính tại Hami vận hành thông qua một chuỗi chuyển đổi khép kín nghiêm ngặt. Hệ thống sở hữu 260.000 tấm gương phản xạ phẳng siêu chính xác với tổng diện tích thu nhiệt lên tới 800.000 mét vuông. Các tấm gương này tự động lập trình để xoay theo quỹ đạo mặt trời, phản chiếu tia sáng vào các ống hấp thụ đặt trên cao.

Tiếp đó, các ống hấp thụ nằm bên trong các bộ tập trung parabol hợp chất (CPC) tiếp tục nén ánh sáng ở mật độ cao hơn để làm nóng dòng muối chảy qua. Bản chất của chu trình nhiệt động lực học này hoàn toàn tương đồng với nguyên lý hoạt động của các nhà máy nhiệt điện than hoặc khí đốt truyền thống. Sự khác biệt duy nhất là nguồn tạo nhiệt từ hóa thạch đã được thay thế bằng nhiệt lượng sạch từ muối nóng chảy.

Chính sự tương đồng cơ học này giúp khối CSP vận hành ổn định và có khả năng điều độ linh hoạt giống như một máy phát điện truyền thống thay vì phụ thuộc vào thời tiết. Ông Niu Jianle, Giám đốc dự án Hami khẳng định: "Với khả năng cung cấp nguồn điện ổn định liên tục trong 8 giờ, đây là công nghệ cốt lõi để đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy không gián đoạn cho hệ thống lưới điện."

Bài toán kinh tế và kỳ vọng giải tỏa áp lực chuỗi cung ứng

Dự án có tổng mức đầu tư khoảng 3,53 tỷ Nhân dân tệ (tương đương 480 triệu USD). Toàn bộ tổ hợp được đặt trên diện tích 1.817 ha sa mạc ở chân phía nam của dãy núi Thiên Sơn. Đây là khu vực có cường độ bức xạ cao bậc nhất Trung Quốc với hơn 3.000 giờ nắng mỗi năm, địa hình hoàn toàn không thể canh tác nông nghiệp nhưng lại là "mỏ vàng" cho năng lượng tái tạo.

Khi đạt công suất tối đa, siêu nhà máy được dự báo sẽ sản xuất khoảng 2,07 Terawatt-giờ (TWh) điện mỗi năm, đủ đáp ứng nhu cầu cho khoảng 830,000 hộ gia đình. Đồng thời, công trình giúp cắt giảm khoảng 1,63 triệu tấn phát thải khí CO2 hàng năm, đóng góp lớn vào mục tiêu trung hòa carbon.

Mặc dù các dữ liệu ban đầu cho thấy triển vọng kinh tế rất lớn với mức giá điện kỳ vọng tương đương mức trần điện than, các chuyên gia tài chính quốc tế nhận định dự án vẫn cần thêm vài năm vận hành thực tế dưới sự giám sát độc lập để khẳng định tính hiệu quả dài hạn. Dẫu vậy, thành công bước đầu tại Gobi đã mở ra một hướng đi chiến lược, giúp giảm bớt sự phụ thuộc áp lực vào chuỗi cung ứng khoáng sản và chi phí đắt đỏ của các hệ thống pin lưu trữ quy mô lớn hiện nay.

Sự xuất hiện của siêu nhà máy 1GW tại sa mạc Gobi không chỉ chứng minh tính khả thi của công nghệ lưu trữ nhiệt muối nóng chảy ở quy mô công nghiệp, mà còn tái định hình tư duy thiết kế lưới điện tương lai. Bằng cách biến ánh nắng sa mạc thành nguồn nhiệt lượng lưu trữ xuyên đêm, dự án đã đặt một viên gạch quan trọng trong hành trình tìm kiếm nguồn năng lượng sạch, ổn định và không gián đoạn cho nhân loại.