Gửi bình luận
Các nhà nghiên cứu thuộc chính phủ Mỹ đang áp dụng nguyên lý hoạt động của não bộ người vào quá trình chế tạo pin.
Bằng cách mô phỏng mạng lưới thần kinh trong não người, nhóm nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia Mỹ (NREL) cho biết có thể chẩn đoán tình trạng pin nhanh hơn gấp 1.000 lần so với các phương pháp tiêu chuẩn, theo một thông cáo báo chí.
Những viên pin lithium-ion thông thường cung cấp năng lượng cho ô tô điện và các công nghệ khác, gồm cả bộ phận phức tạp phải hoạt động trong nhiều điều kiện thay đổi. Việc hiểu rõ tình trạng cell pin (tế bào pin) càng sớm càng tốt sẽ giúp các chuyên gia kéo dài tuổi thọ của cả bộ pin. Đây rõ ràng là lợi ích cho chủ sở hữu ô tô điện và bất kỳ ai khác sử dụng thiết bị chạy bằng pin.
Cell là đơn vị cơ bản cấu tạo nên một bộ pin. Một bộ pin lớn, như loại dùng trong xe điện hoặc để lưu trữ năng lượng mặt trời, được tạo thành từ nhiều cell nhỏ hơn kết nối với nhau. Mỗi cell này là một đơn vị riêng biệt có khả năng tạo ra và lưu trữ điện năng.
“Tuổi thọ và quá trình xuống cấp của pin (suy giảm dần hiệu suất và dung lượng theo thời gian – PV) thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thành phần hóa học, điều kiện hoạt động, tần suất sạc/xả, thiết kế điện cực và lịch sử vận hành, khiến việc xử lý, thiết kế và bảo dưỡng tối ưu trở nên khó khăn”, nhà nghiên cứu Kandler Smith cho biết trong bản tóm tắt. Ông là nhà nghiên cứu đứng đầu mảng mô hình điện hóa và khoa học dữ liệu của NREL.
“Đặc biệt rất khó để hiểu cơ chế xuống cấp vật lý của pin khi đang sử dụng nếu không mở nó ra. Chúng ta cần những phương pháp đáng tin cậy để kiểm tra trạng thái bên trong của pin theo cách không phá hủy (tháo rời, cắt, mở hoặc làm hỏng pin – PV)”, Kandler Smith nói thêm.
Cách tiếp cận của NREL thay thế mô hình dựa trên vật lý truyền thống bằng một mạng nơ-ron tích hợp kiến thức vật lý (PINN).
PINN là một loại mô hình trí tuệ nhân tạo (AI) đặc biệt, kết hợp giữa mạng nơ-ron học máy và các định luật vật lý (như định luật bảo toàn năng lượng, định luật Ohm, phương trình đạo hàm riêng...). Mục tiêu là định lượng sự xuống cấp và đưa ra giải pháp tốt hơn để quản lý quá trình “lão hóa” của pin trong các chu kỳ sử dụng.
Đây là lĩnh vực mà NREL đã nghiên cứu từ lâu. Phòng thí nghiệm này từng xây dựng vài mô hình dự đoán dựa trên vật lý, nhưng chúng đòi hỏi quá trình tính toán chậm chạp và phức tạp. PINN có khả năng hiểu các định luật vật lý và áp dụng nhanh chóng chúng vào mô hình dự đoán dựa trên quy luật. Theo bản tóm tắt, đây là một sự kết hợp thông minh giữa hai phương pháp chẩn đoán: Mô hình dựa trên vật lý và mô hình dự đoán theo quy luật.
Các phòng thí nghiệm khác cũng đang nghiên cứu cảm biến và công nghệ quét có thể phát hiện lỗi trong pin để ngăn ngừa hỏng hóc và thậm chí là các vụ cháy nổ hiếm gặp nhưng nghiêm trọng.
Tất cả đều là một phần của làn sóng đột phá trong công nghệ pin đang diễn ra trên toàn cầu, mang đến những thành phần, công thức hóa học và quy trình sản xuất tốt hơn, đồng thời giúp giảm chi phí và cải thiện hiệu suất.
Goldman Sachs dự báo giá thành pin sẽ giảm 50% vào năm 2025, một phần nhờ công nghệ được cải tiến.
Goldman Sachs là một trong những tập đoàn tài chính và ngân hàng đầu tư hàng đầu thế giới, có trụ sở chính tại thành phố New York (Mỹ).
Chuyển đổi sang năng lượng sạch
Các bộ pin là thành phần then chốt trong quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch. Chúng vừa cung cấp năng lượng cho ô tô điện vừa lưu trữ điện từ năng lượng tái tạo. Hệ thống pin dự phòng kết hợp với tấm pin mặt trời tại nhà có thể giúp giảm đáng kể hoặc loại bỏ hóa đơn tiền điện của bạn. Một hệ thống như vậy có thể sạc ô tô điện và bảo vệ khi mất điện. Nếu đó là một phần của nhà máy điện ảo, người tiêu dùng thậm chí có thể bán số điện dư thừa trở lại lưới điện.
Nhiều khoản ưu đãi thuế đang có sẵn ở Mỹ để giúp giảm chi phí đầu tư công nghệ này.
Theo chính sách hiện hành, người Mỹ chuyển sang ô tô điện có thể được hưởng khoản tín dụng thuế đến 7.500 USD cho xe mới và 4.000 USD với xe cũ. Khoản tín dụng 4.000 USD dành cho ô tô điện cũ là chính sách từng góp phần thúc đẩy doanh số xe xanh những năm gần đây. Tuy nhiên, theo quy định mới của chính quyền Trump, chương trình này sẽ chính thức kết thúc từ ngày 30.9.
Khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời (ví dụ như tấm pin mặt trời) tại nhà, người Mỹ có thể nhận lại đến 30% chi phí đầu tư dưới dạng hoàn thuế hoặc trợ cấp từ chính phủ.
Tất cả đều góp phần giảm ô nhiễm không khí giữ nhiệt - một nguyên nhân mà NASA (Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Mỹ) đã liên kết với nguy cơ gia tăng các cơn bão dữ dội và sóng nhiệt đe dọa tính mạng.
Công nghệ pin tự kéo dài tuổi thọ
Trở lại với NREL, các chuyên gia năng lượng tái tạo của chính phủ Mỹ đang lên kế hoạch thử nghiệm thêm để mở rộng chức năng của mô hình AI mã nguồn mở. Mục tiêu là phân tích pin ngay khi nó đang hoạt động. Đây là bước nâng cấp then chốt giúp pin với công nghệ thế hệ mới có tuổi thọ dài hơn.
“Cách tiếp cận này mở ra những khả năng mới trong chẩn đoán pin… Điều này có nghĩa là pin trong tương lai có thể tích hợp hệ thống kéo dài tuổi thọ bằng cách nhận diện tín hiệu xuống cấp và tự điều chỉnh giới hạn sạc nhanh theo tuổi thọ”, Kandler Smith cho biết trong thông cáo.
Nhà máy điện ảo (VPP) là khái niệm tiên tiến trong ngành năng lượng, dùng để chỉ hệ thống được quản lý thông minh, tích hợp và điều phối hoạt động của nhiều nguồn năng lượng phân tán nhỏ lẻ, để chúng hoạt động như nhà máy điện lớn và thống nhất. VPP không phải là nhà máy vật lý mà là giải pháp công nghệ thông minh, hứa hẹn sẽ định hình tương lai của ngành năng lượng trên toàn cầu.
Cách hoạt động
Thay vì là nhà máy điện tập trung khổng lồ sản xuất ra điện rồi truyền tải đi khắp nơi, VPP kết nối các nguồn năng lượng phân tán thông qua nền tảng điều khiển trung tâm (thường là dựa trên công nghệ đám mây và sử dụng AI, internet vạn vật). Các nguồn năng lượng này có thể gồm:
Hệ thống năng lượng mặt trời áp mái của các hộ gia đình hoặc doanh nghiệp.
Pin lưu trữ năng lượng tại nhà hoặc ở các cơ sở thương mại.
Ô tô điện có khả năng sạc hai chiều, có thể trả điện ngược lại lưới điện.
Điện gió quy mô nhỏ.
Các thiết bị tiêu thụ điện linh hoạt như hệ thống điều hòa không khí thông minh, máy nước nóng,… có thể điều chỉnh mức tiêu thụ để hỗ trợ lưới điện.
Hệ thống điều khiển trung tâm của VPP sẽ theo dõi, phân tích dữ liệu từ tất cả nguồn này theo thời gian thực và đưa ra các quyết định tối ưu. Ví dụ: Khi lưới điện cần thêm điện (ví dụ vào giờ cao điểm), VPP có thể huy động pin lưu trữ hoặc yêu cầu các hộ gia đình giảm tải sử dụng điện tạm thời hoặc thậm chí là đẩy điện từ ô tô điện ngược lại lưới. Lúc có quá nhiều điện được sản xuất (ví dụ từ năng lượng mặt trời vào buổi trưa), VPP có thể hướng dẫn các hệ thống pin sạc đầy hoặc kích hoạt các thiết bị để tiêu thụ lượng điện dư thừa đó, tránh lãng phí.
Lợi ích của VPP
Tăng cường ổn định lưới điện: Bằng cách tổng hợp và điều phối các nguồn năng lượng phân tán, VPP giúp cân bằng cung và cầu điện năng một cách linh hoạt, giảm áp lực lên lưới điện truyền thống, đặc biệt vào giờ cao điểm.
Tối ưu hóa năng lượng tái tạo: VPP giúp tích hợp hiệu quả các nguồn năng lượng tái tạo không ổn định như Mặt trời, gió vào lưới điện, giảm thiểu sự gián đoạn do tính không liên tục của chúng.
Giảm chi phí: VPP có thể giúp giảm nhu cầu xây dựng các nhà máy điện truyền thống lớn và tốn kém, cũng như giảm chi phí vận hành lưới điện. Người tham gia VPP (hộ gia đình, doanh nghiệp) cũng có thể kiếm thêm thu nhập bằng cách bán điện dư thừa hoặc tham gia các chương trình giảm tải.
Giảm phát thải: Bằng cách ưu tiên sử dụng năng lượng tái tạo và giảm sự phụ thuộc vào các nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch, VPP góp phần giảm lượng khí thải carbon và bảo vệ môi trường.
Tăng cường khả năng phục hồi của hệ thống: Trong trường hợp mất điện cục bộ hoặc sự cố lưới điện, các VPP có thể cung cấp nguồn điện dự phòng, tăng cường khả năng phục hồi cho hệ thống năng lượng.
Nâng cao vai trò của người tiêu dùng: Người dân có thể vừa sản xuất vừa tiêu thụ điện, tham gia tích cực vào thị trường năng lượng và hưởng lợi từ việc quản lý năng lượng của mình.
