Một trong những điểm yếu của điện mặt trời là dư thừa vào ban ngày, thiếu hụt vào ban đêm. Nước Mỹ, đi đầu là các tiểu bang California và Texas, đang đầu tư mạnh vào hệ thống pin lưu trữ điện để khắc phục điểm yếu nói trên. Có nhiều bài học từ quá trình đầu tư này.
Từ năm 2020, California lắp đặt nhiều pin hơn bất kỳ nơi nào khác, trừ Trung Quốc, để trữ điện mặt trời vào ban ngày và phát điện vào ban đêm. Chẳng hạn, từ 7 giờ tối đến 10 giờ tối ngày 30-4-2024, điện từ pin chiếm hơn một phần năm tổng lượng điện tiêu thụ ở California. Xu hướng các công ty điện lực đầu tư vào các hệ thống pin khổng lồ lớn như các thùng container chở hàng đang diễn ra khắp nước Mỹ. Trong vòng ba năm qua, năng lực lưu trữ điện bằng pin đã tăng gấp 10 lần, lên 16.000 megawatt; năm nay con số này dự kiến tăng gấp đôi với mức tăng trưởng mạnh nhất ở Texas, California và Arizona.
Các công ty điện lực sử dụng công nghệ lưu trữ bằng pin lithium-ion, giống như loại pin dùng trong điện thoại di động hay xe điện. Hiện nay chi phí pin đã giảm 80% trong vòng 10 năm qua nên việc đầu tư các hệ thống pin lưu trữ điện quy mô lớn là khả thi. Nước Mỹ lại áp dụng chính sách miễn giảm thuế cho các khoản đầu tư lắp đặt pin bên cạnh các ưu đãi dành cho việc phát triển điện tái tạo. Các hệ thống pin này ngoài nhiệm vụ trữ điện để phát khi cần, còn có nhiệm vụ điều tiết không để nguồn điện mặt trời dao động lớn do thay đổi thời tiết.
Tiểu bang California đặt kỳ vọng hệ thống pin đang xây dựng có thể giúp họ đạt mục tiêu phát điện 100% từ nguồn không phát khí thải vào năm 2045. Hiện nay California đã có lượng pin trữ được 10.000 megawatt, đủ để xài cho 10 triệu căn hộ trong vài tiếng. Ở Texas, hệ thống pin chủ yếu có nhiệm vụ điều tiết giúp ổn định lưới điện vì bang này dựa vào điện gió nhiều hơn, chịu tác động nhiều hơn vào yếu tố thời tiết không ổn định. Nhưng Texas cũng bắt đầu dùng pin vào việc trữ điện ban ngày để phát vào ban đêm; có thời điểm, điện từ pin chiếm 4% tổng sản lượng điện của tiểu bang này, đủ dùng cho một triệu hộ gia đình.
Các bang khuyến khích đầu tư pin vừa bằng quy định vừa bằng quy luật cung cầu của thị trường. Ở California, giá điện vào giữa trưa là thấp nhất khi điện mặt trời phát ở mức cao hơn nhu cầu, lúc này các công ty điện lực sẽ cho sạc hệ thống pin của họ. Giá điện sẽ tăng vọt vào buổi tối khi không còn nguồn điện mặt trời, phải tăng cường điện từ các nhà máy chạy khí đốt. Chênh lệch giá thúc đẩy các công ty điện lực đầu tư vào pin để hưởng lợi. Cũng có hệ thống pin được xây dựng gần các trạm điện gió, trữ điện vào nửa đêm về sáng khi nhu cầu điện thấp nhất trong ngày rồi phát điện khi nhu cầu tăng vào thời điểm khác.
Các tiểu bang khác cũng đang theo chân California và Texas như ở Arizona và Georgia, các công ty điện lực đang triển khai kế hoạch lắp đặt hàng ngàn megawatt năng lực trữ pin để đáp ứng nhu cầu đang tăng từ các trung tâm dữ liệu và các nhà máy. Việc xây dựng các hệ thống pin lưu điện không tốn quá nhiều thời gian cũng là một yếu tố giúp chúng phát triển nhanh chóng ở nhiều nơi. Hiện vẫn có một số khó khăn nhất định như các cộng đồng dân cư vẫn e ngại các hệ thống pin lớn ở gần họ vì lo chuyện cháy nổ; pin chủ yếu nhập từ Trung Quốc nên chịu tác động của tranh chấp thương mại Mỹ – Trung; ở một số bang, các quy định phức tạp làm chậm quá trình triển khai. Mỹ vừa quyết định nâng thuế nhập khẩu pin lithium-ion trữ điện từ Trung Quốc lên 25% so với mức cũ là 7,5%, bắt đầu áp dụng từ năm 2026.
Các loại pin lithium-ion ngày nay thường phát điện trong 2-4 tiếng thì phải sạc lại. Nếu giá giảm, các công ty sản xuất pin có thể nâng mốc này lên 8-10 tiếng, bằng cách dùng thêm nhiều lớp pin. Nhưng làm như thế sẽ không có tính kinh tế, giá lại khó giảm nên đòi hỏi các công nghệ lưu trữ mới. Một thử thách lớn là điện mặt trời vào mùa hè thì không thiếu nhưng mùa đông hầu như không sản xuất được bao nhiêu. Ngay chính ở California, cũng có những khoảng thời gian dài, trời âm u không có ánh nắng, thậm chí không có gió. Sẽ không có hệ thống pin nào đủ khả năng lưu trữ trong thời gian dài vài tuần hay vài tháng để giải quyết sự khác biệt theo mùa này.
Người ta đang nỗ lực tìm giải pháp, như ở Sacramento, một công ty khởi nghiệp đang xây dựng hệ thống pin “lỏng” có khả năng lưu trữ điện đủ xài trong 12 tiếng hay hơn. Một công ty khởi nghiệp khác đang thử nghiệm loại pin sắt, lưu trữ điện đủ phát trong 100 tiếng. Các nhà quản lý ở California tính toán họ cần nâng năng lực lưu trữ bằng pin lên gấp 5 lần vào giữa thế kỷ này nhưng chưa biết công nghệ nào sẽ vượt trội được sử dụng vào lúc đó.
