Hệ thống điện mặt trời (solar PV) sản xuất điện gián đoạn (chỉ khi có nắng), nên cần lưu trữ để sử dụng vào ban đêm hoặc ngày mưa. Theo các nguồn cập nhật đến năm 2025, có khoảng 5-7 cách chính để lưu trữ năng lượng từ hệ thống này, được phân loại dựa trên công nghệ. Không có con số cố định tuyệt đối vì công nghệ đang phát triển, nhưng các phương pháp phổ biến nhất được chia thành 4 nhóm lớn: lưu trữ hóa học (battery), lưu trữ nhiệt, lưu trữ cơ học, và lưu trữ hóa học khác (như hydro). Dưới đây là bảng tóm tắt chi tiết các cách chính, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm, dựa trên dữ liệu từ các tổ chức năng lượng như IEA và các báo cáo 2025.
| Loại lưu trữ | Nguyên lý hoạt động | Ưu điểm | Nhược điểm | Ứng dụng chính |
|---|---|---|---|---|
| Pin hóa học (Battery Storage) (Lithium-ion, Lead-acid, Flow battery, Solid-state) | Chuyển đổi điện thành năng lượng hóa học qua phản ứng điện hóa (ví dụ: lithium-ion sử dụng ion lithium di chuyển giữa anode và cathode để lưu trữ/phóng điện). | Hiệu suất cao (85-95%), dễ lắp đặt, chi phí giảm 20% từ 2024. | Tuổi thọ 10-15 năm, cần thay thế định kỳ. | Phổ biến nhất cho hộ gia đình và lưới điện nhỏ. |
| Lưu trữ nhiệt (Thermal Storage) | Sử dụng điện để đun nóng muối nóng chảy hoặc nước, sau đó dùng nhiệt để tạo hơi nước quay tuabin phát điện khi cần. | Lưu trữ lâu dài (giờ đến ngày), chi phí thấp cho quy mô lớn. | Hiệu suất thấp hơn (60-70%), cần không gian lớn. | Nhà máy CSP (concentrated solar power) ở sa mạc, ít dùng dân dụng. |
| Lưu trữ cơ học - Bơm thủy điện (Pumped Hydro Storage) | Dùng điện dư để bơm nước lên hồ chứa cao, sau đó thả nước xuống quay tuabin phát điện. | Hiệu suất cao (70-85%), lưu trữ lớn (GW-scale). | Cần địa hình đồi núi và nước lớn, ảnh hưởng môi trường. | Lưới điện quốc gia, không phù hợp dân dụng. |
| Lưu trữ cơ học - Nén khí (Compressed Air Energy Storage - CAES) | Nén không khí vào hang động ngầm bằng điện dư, sau đó giải phóng để quay tuabin. | Lưu trữ dài hạn, chi phí thấp cho quy mô lớn. | Hiệu suất 40-70%, cần địa chất đặc biệt. | Dự án thương mại ở Mỹ và châu Âu. |
| Lưu trữ cơ học - Bánh đà (Flywheel Storage) | Lưu trữ năng lượng động học bằng cách quay bánh đà tốc độ cao, sau đó dùng từ trường để phát điện. | Phản ứng nhanh (giây), tuổi thọ dài (20+ năm). | Dung lượng nhỏ, chi phí cao cho lưu trữ dài. | Ứng dụng ngắn hạn như ổn định lưới điện. |
| Lưu trữ hydro (Hydrogen Storage) | Sử dụng điện để điện phân nước tạo hydro, lưu trữ hydro dưới dạng khí/lỏng, sau đó dùng pin nhiên liệu để chuyển ngược thành điện. | Lưu trữ dài hạn (tuần/tháng), không phát thải. | Hiệu suất thấp (30-50%), cơ sở hạ tầng đắt đỏ. | Dự án thí điểm ở Đức và Úc, đang phát triển cho dân dụng. |
| Siêu tụ điện (Supercapacitors) | Lưu trữ điện tĩnh điện trong lớp vật liệu xốp, phóng điện nhanh chóng. | Phản ứng cực nhanh (mili giây), hàng triệu chu kỳ. | Dung lượng thấp, chi phí cao. | Kết hợp với pin cho ứng dụng ngắn hạn. |
Tổng cộng, các cách trên bao quát hầu hết công nghệ hiện tại, với battery storage chiếm ưu thế do tính linh hoạt. Các công nghệ mới như solid-state batteries đang nổi lên, dự kiến giảm chi phí thêm 30% vào 2030.
Cách phổ biến nhất trong dân dụng hiện nay (2025)
Trong ứng dụng dân dụng (hộ gia đình), pin lithium-ion là cách phổ biến nhất, chiếm hơn 90% thị trường lưu trữ solar theo báo cáo của Wood Mackenzie và IEA năm 2025. Lý do:
- Dễ lắp đặt: Có thể gắn trên tường hoặc sàn nhà, dung lượng 5-20 kWh/hộ (đủ dùng 1-2 ngày).
- Hiệu quả: Tự động sạc từ pin mặt trời, cung cấp điện dự phòng khi mất lưới.
- Ví dụ sản phẩm: Tesla Powerwall (Mỹ/Việt Nam), Enphase IQ Battery, hoặc Sonnen Eco (châu Âu). Ở Việt Nam, các hộ ở Ninh Thuận và Bình Thuận đang dùng phổ biến với giá giảm còn khoảng 200-300 triệu VND/hệ thống (sau trợ cấp).
- Xu hướng 2025: Tích hợp AI để tối ưu hóa sử dụng, và kết hợp với xe điện (V2H - vehicle-to-home). Các loại khác như lead-acid rẻ hơn nhưng kém bền, chỉ dùng ở khu vực nông thôn.