Lưu trữ lạnh không phải là công nghệ mới nhưng lại ít được ứng dụng tại Việt Nam. Tương lai, nhu cầu sử dụng làm mát tăng, chi phí điện và chuyển dịch năng lượng tái tạo thì lưu trữ lạnh sẽ là giải pháp hiệu quả đối với tòa nhà, nhà xưởng, trung tâm thương mại,…
Lưu trữ lạnh (Cold thermal energy storage – CTES) mô tả các công nghệ khác nhau lưu trữ năng lượng tạm thời bằng cách làm mát các phương tiện lưu trữ khác nhau để tái sử dụng sau này. Công nghệ lưu trữ lạnh hoạt động để tạo nguồn lạnh được tạo ra từ điện tái tạo (điện mặt trời, điện gió), điện trong thời điểm dư thừa, giờ tháp điểm hoặc thậm chí thu hồi nhiệt thải (đối với máy lạnh hấp thụ), giúp khử cacbon trong các quy trình công nghiệp và làm mát các nhà xưởng, tòa nhà.
Lưu trữ lạnh cần có bể chứa môi chất lưu trữ lạnh nên còn có thể gọi với các tên khác như bể lưu trữ lạnh hay bể tích lạnh. Tuy nhiên, bể tích lạnh, bể trữ lạnh (Cold thermal energy storage) không phải là kho lạnh (Cool storage).
Bể lưu trữ lạnh không chỉ đơn giản là giúp giảm tải cho giờ cao điểm, cắt giảm chi phí năng lượng mà còn có nhiều ưu điểm khác. Cùng điểm qua một vài lợi ích khi nhà máy, tòa nhà có sử dụng bể lưu trữ lạnh:
Chi phí điện năng cho hệ thống lạnh, điều hòa đối với doanh nghiệp rất lớn. Do vậy hiệu quả bể lưu trữ lạnh đem lại là không hề nhỏ. Vấn đề còn lại là chúng ta nên sử dụng bể lưu trữ lạnh nào phù hợp và tối ưu nhất đối với hiện trạng của nhà máy, tòa nhà?
Công nghệ lưu trữ lạnh được sử dụng rất quan trọng, đặc biệt tại các nhà máy, tòa nhà đã đi vào hoạt động. Năng lực chuyên môn của nhân viên vận hành cũng là một yếu tố có thể xem xét khi lưu chọn công nghệ lưu trữ lạnh.
Ở đây, chúng tôi giới thiệu 6 công nghệ bể lưu trữ lạnh:
Đây là công nghệ đơn giản nhất, nước lạnh ra khỏi Chiller được đưa về bể chứa nước lạnh và sử dụng vào khi cần.
Ưu điểm của công nghệ này:
– Chiller sẽ đạt hiệu suất cao như bình thường;
– Không cần thiết phải trang bị thêm chiller nhờ tận dụng công suất dư;
– Hệ thống thiết bị đơn giản;
– Chi phí thấp, ít phải bảo trì.
Nhược điểm:
– Nhiệt độ làm lạnh thấp;
– Cần không gian bể chứa lớn;
Công nghệ lưu trữ lạnh dạng băng hòa trộn (còn có thể gọi là lưu trữ lạnh dạng băng động) gần giống với nhà máy sản xuất đá khối, đá được tạo ra sẽ rơi xuống bể chứa nước lạnh.
Hệ thống này phù hợp với các nhà máy có nhu cầu làm lạnh sâu. Thông thường lưu trữ lạnh băng hòa trộn được trang bị 2 cấp chiller, 1 cấp làm lạnh nước hồi và 1 cấp làm đá. Hệ số làm lạnh của máy làm đá thấp COP 2,7-3,7. COP của cả hệ thống 3,3-4,6.
Giải pháp sử dụng băng tận dụng được nhiện ẩn nên thể tích bể lưu trữ lạnh giảm đi nhiều. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao hơn và vận hành phức tạp hơn so với các công nghệ khác.
Hệ thống lưu trữ băng tan chảy bên ngoài trên cuộn dây, đôi khi được gọi là máy tạo băng, tạo và lưu trữ băng trên bề mặt bên ngoài của cuộn dây trao đổi nhiệt được ngâm trong một bể nước không chịu áp suất.
Nạp hệ thống lưu trữ: Chất làm lạnh dạng lỏng hoặc chất làm mát thứ cấp (thường là dung dịch glycol) được tuần hoàn bên trong các ống trao đổi nhiệt, khiến băng hình thành bên ngoài các ống.
Xả chất làm mát được lưu trữ: Băng trên các ống được làm tan chảy bằng nước hồi lưu ấm tuần hoàn qua bể chứa. Nước lạnh thu được được sử dụng để đáp ứng tải lạnh của tòa nhà, nhà xưởng. Không khí được sục qua nước trong quá trình bắt đầu chu kỳ nạp và trong quá trình xả, để cân bằng nhiệt độ nước và thúc đẩy quá trình hình thành và tan chảy đều của băng.
Hiệu suất làm lạnh thay đổi theo độ dày băng tại thời điểm đó, tính trung bình COP khoảng 2,5 – 3,9. Ngoài ra khi xả không tan hết băng cũng gây lãng phí về năng lượng.
Công nghệ này có mức chi phí đầu tư trung bình. Công nghệ này nên đầu tư ngay từ ban đầu khi xây dựng.
Công nghệ cũng là dạng băng tĩnh, sử dụng chất làm mát thứ cấp, thường là ethylene glycol, làm cả chất lỏng nạp và xả trong hệ thống vòng kín.
Để tạo đá, máy làm lạnh làm mát chất lỏng làm mát 6 đến -3OC và đá hình thành bên ngoài các ống. Để xả, chất làm mát chảy qua các ống, làm tan đá từ bên trong ra ngoài và giảm nhiệt độ chất làm mát để sử dụng khi đáp ứng tải làm mát.
Với dạng lưu trữ lạnh băng tan từ trong ra ngoài thường sử dụng các bể nhỏ dạng modul lắp song song với nhau.
Cấu hình công nghệ băng tan từ trong ra ngoài có 2 dạng: Chiller trước bể lưu trữ lạnh (Uptream) và Chiller sau bể lưu trữ lạnh (Downtream). Mỗi cấu hình có ưu và nhược điểm riêng.
COP của hệ thống 2,9 – 4,1. Hiệu suất khi làm lạnh trưc tiếp cao hơn khi lưu trữ.
Về chi phí đầu tư tương đương với công nghệ băng tan từ ngoài vào trong.
Hệ thống lưu trữ lạnh băng dạng nổi bao gồm các module đựng nước được ngâm trong chất làm mát thứ cấp, chẳng hạn như ethylene glycol.
Quá trình đông lạnh và rã đông diễn ra trong nước được giữ bên trong các module đó.
Để nạp lưu trữ lạnh, chất làm mát ở nhiệt độ -6 đến – 3oC được tuần hoàn qua bể chứa. Nước bên trong các thùng chứa giải phóng nhiệt ẩn và đóng băng. Để xả lưu trữ, chất làm mát mang nhiệt từ tải được tuần hoàn qua bể chứa, làm tan băng được bao bọc và hạ nhiệt độ chất làm mát.
Công nghệ băng dạng nổi có thể áp sụng cho công suất từ nhỏ đến lớn. Các bể tích lạnh có thể ghép nối tiếp hoặc song song, với 2 cấu hình như lưu trữ lạnh băng tĩnh tan từ trong ra ngoài.
Hệ số làm lạnh COP của hệ thống băng dạng nổi từ 2,9-4,2. Mức đầu tư tương đương công nghệ băng tĩnh.
Muối eutectic là hỗn hợp hóa học thay đổi pha từ lỏng sang rắn ở nhiệt độ cụ thể. Dung dịch muối eutectic được chứa trong các hộp nhựa hình khối chữ nhật, được sắp xếp trong các bồn tích trữ tương tự như tích trữ băng dạng nổi. Muối eutectic có nhiều loại, có nhiệt độ biến đổi pha khác nhau nhưng thông dụng nhất trong lưu trữ lạnh là có nhiệt độ đông đặc 8,3oC.
Quá trình trữ lạnh: Chất tải lạnh từ Chiller có nhiệt độ 4oC¸ 6oC đến bồn tích trữ trao đổi nhiệt với muối eutectic, muối giảm nhiệt độ xuống 8,3oC và đông đặc lại thực hiện quá trình nạp tải.
Quá trình xả lạnh: Chất tải lạnh đi ra bồn tích trữ có nhiệt độ 9oC¸ 10oC được bơm đến các hộ tiêu thụ và sau đó ấm lên và quay trở lại trao đổi nhiệt với muối Eutectic và làm muối tan chảy.
COP của công nghệ muối chuyển pha cao từ 5,0 – 5,7. Chi phí đầu tư không quá lớn, tận dụng chiller có sẵn.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều đơn vị đã và đang cung cấp bể tích trữ lạnh với những ưu điểm riêng.
Công nghệ bể lưu trữ lạnh ESTECH phát triển phù hợp với điều kiện ở nước ta, sử dụng môi chất chi phí thấp, có thể kết hợp đa bể hoặc đa khoang với các ưu điểm:
 |
 |
| COP1=(h1-h4)/(h2-h1) | COPES= COP1+ (h1-h6+h3-h5)/(h2-h1) |
Biểu đồ logP – h so sánh hiệu suất chiller sử dụng thông thường và khi được tích hợp bể tích lạnh của ESTECH
Bể tích lạnh có thể sử dụng với các nhà máy, tòa nhà đang sử dụng chiller. Xét trên tính hiệu quả kinh tế thì chúng tối phân loại thành hai nhóm đơn vị:
Ngoài ra, bể tích trữ lạnh cũng có thể sử dụng cho nhưng nơi có lưới điện không đảm bảo tính liên tục hoặc có nhu cầu dự phòng như trung tâm dữ liệu, dược phẩm, ….
Để hiểu rõ hơn về công nghệ và ứng dụng của bể lưu trữ lạnh (bể tích lạnh) ESTECH – CTS hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và khảo sát.
Quý khách vui lòng liên hệ với ESTECH để được hỗ trợ:
Hotline: 0876868333
CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ VÀ CÔNG NGHỆ ESTECH
Địa chỉ: Số 215, Lô C5, KĐT Đại Kim, Hoàng Mai, Hà Nội
Website: https://estech.com.vn/
