Sau tấm pin năng lượng mặt trời, pin lưu trữ 'cắm là chạy' sẽ là xu hướng tiếp theo

Pin cắm (plug-in batteries) có thể giúp giảm đáng kể hóa đơn tiền điện cho các hộ gia đình, đặc biệt là đối với người thuê nhà, cư dân sống tại các căn hộ chung cư và các hộ gia đình có thu nhập thấp – những đối tượng hiện nay gần như không thể lắp đặt các hệ thống pin lưu trữ gia đình truyền thống. Chính phủ đã công bố những thay đổi về quy định để đưa các tấm pin năng lượng mặt trời dạng cắm (plug-in solar panels) vào sử dụng như một phần trong phản ứng trước tình trạng chi phí năng lượng tăng cao do cuộc chiến của Mỹ với Iran. Trong bài blog này, Regen lập luận rằng họ nên tiến thêm một bước nữa và cho phép sử dụng cả các loại pin cắm độc lập.

Windfall Battery là một tùy chọn pin cắm được thiết kế dành cho các căn hộ và người thuê nhà bởi Windfall Energy Ltd, một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại London.

Pin cắm: trao quyền năng lượng vào tay người tiêu dùng.

Hệ thống điện mặt trời áp mái và pin lưu trữ gia đình là trụ cột vững chắc trong chiến lược năng lượng sạch và an ninh năng lượng của chính phủ. Tuy nhiên, cho đến nay, các hệ thống có thể cắm trực tiếp vào ổ cắm điện thông thường vẫn chưa hợp pháp tại Vương quốc Anh. Điều này hoàn toàn trái ngược với khu vực lục địa châu Âu, nơi các hệ thống dạng cắm rất phổ biến và có thể dễ dàng mua tại các cửa hàng như Ikea hoặc Lidl.

Điện mặt trời dạng cắm đã có mặt tại Đức gần một thập kỷ nay, với hơn một triệu hệ thống đang được vận hành. Vào tháng 3 năm nay, chính phủ Anh đã công bố những thay đổi về quy định để đưa các tấm pin năng lượng mặt trời dạng cắm vào sử dụng "trong vòng vài tháng", như một phần trong phản ứng trước tình trạng chi phí năng lượng tăng cao do cuộc chiến của Mỹ với Iran. Tuy nhiên, thông báo này lại khá im ắng về vấn đề pin cắm.

Trong bài viết chuyên sâu này, chúng tôi sẽ thảo luận về:

Pin cắm là gì và nó hoạt động như thế nào?

Pin cắm là một thiết bị lưu trữ năng lượng di động có thể cắm vào ổ cắm điện tiêu chuẩn mà không cần bất kỳ sửa đổi nào đối với hệ thống dây điện trong nhà. Nó sạc bằng cách lấy điện qua ổ cắm – thường là trong thời gian thấp điểm của biểu giá điện theo thời gian sử dụng (time-of-use tariff) – và xả điện ngược lại qua cùng ổ cắm đó để bù đắp nhu cầu tiêu thụ của gia đình vào những thời điểm giá điện đắt đỏ hơn.

Không giống như các hệ thống pin gia đình truyền thống vốn phải được đấu nối trực tiếp vào hệ thống điện của ngôi nhà bởi thợ điện có chuyên môn, pin cắm có thể được mua sẵn và cắm vào ổ điện như bất kỳ thiết bị gia dụng nào khác.

Điều này loại bỏ nhu cầu lắp đặt chuyên nghiệp và giảm đáng kể chi phí so với hệ thống truyền thống. Thông thường, khoảng 1.000 đến 1.500 bảng Anh trong tổng chi phí lắp đặt pin gia đình chuyên nghiệp là dành cho công lắp đặt. Thành phần chi phí này không tỷ lệ thuận trực tiếp với dung lượng lưu trữ, vì vậy các hệ thống nhỏ có chi phí trên mỗi kWh rất cao. Ngược lại, chi phí đơn vị của các hệ thống dạng cắm lại rất thấp.

Các hộ gia đình có thể tiết kiệm được bao nhiêu với pin cắm?

Một viên pin kết hợp với biểu giá điện theo thời gian sử dụng cho phép các hộ gia đình sạc điện khi giá rẻ và xả điện khi giá cao. Tổng thể, hộ gia đình sẽ tiết kiệm được tiền khi khoản giảm trừ hóa đơn trong suốt vòng đời của pin vượt quá chi phí đầu tư ban đầu.

Các biểu đồ dưới đây cho thấy phân tích của Regen về tổng chi tiêu năng lượng tích lũy trong 10 năm đối với các hộ gia đình có mức tiêu thụ năng lượng thấp, trung bình và cao, so sánh hai kịch bản: một viên pin cắm 3 kWh sử dụng biểu giá Octopus Go theo thời gian sử dụng so với cùng hộ gia đình đó nhưng không có pin và sử dụng biểu giá cố định. Trong mỗi trường hợp, pin bắt đầu hoàn vốn từ khoảng năm thứ 2,5 trở đi, với mức tiết kiệm trong 10 năm lên tới 2.400 bảng Anh đối với hộ gia đình tiêu thụ năng lượng cao.

Việc pin cắm có tiết kiệm tiền hay không phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm lựa chọn biểu giá, kích thước pin và mức độ nhu cầu tiêu thụ khác của gia đình rơi vào các khung giờ thấp điểm của biểu giá theo thời gian sử dụng. Hình 2 cho thấy tổng chi tiêu năng lượng tích lũy trong 10 năm, có và không có pin. Dải màu thể hiện phạm vi kết quả giữa các kích thước pin khác nhau và tỷ lệ nhu cầu tiêu thụ rơi vào các khung giờ giá cao ban ngày. Các hộ gia đình có thể chuyển dịch nhu cầu sang các khung giờ thấp điểm và sử dụng pin lớn hơn hoặc nhiều pin hơn có thể giảm tổng chi phí trong 10 năm từ 30-34%.

Lưu ý: đối với phân tích này, chúng tôi giả định không có sự thay đổi về biểu giá điện. Mặc dù điều này khó xảy ra, nhưng hiện chưa có sự đồng thuận về xu hướng giá điện trong tương lai. Nếu biểu giá tăng, khoản tiết kiệm từ việc mua pin có khả năng sẽ lớn hơn.

Ai là người hưởng lợi?

Pin cắm có chi phí thấp, không cần xin phép lắp đặt và có thể tháo rời để mang theo khi chuyển nhà. Điều này có nghĩa là chúng có thể mở rộng lợi ích của pin lưu trữ và kinh doanh chênh lệch giá điện thông minh (smart tariff arbitrage) đến nhiều nhóm người tiêu dùng và loại hình nhà ở hiện đang bị loại khỏi thị trường pin gia đình truyền thống.

Những đối tượng này bao gồm:

Sau khi tính đến sự chồng chéo, các hộ gia đình này đại diện cho khoảng 12 đến 14 triệu hộ, tương đương gần một nửa tổng số hộ gia đình tại Vương quốc Anh. Pin cắm sẽ cho phép một bộ phận lớn hơn nhiều của đất nước cảm thấy họ là một phần của quá trình chuyển đổi năng lượng, mở rộng lợi ích và cảm giác thuộc về đến những người không chỉ là chủ sở hữu nhà ở giàu có.

Lợi ích đối với hệ thống năng lượng

Ngoài việc giảm hóa đơn cho các hộ gia đình mua thiết bị, các hệ thống pin cắm có thể mang lại lợi ích cho toàn hệ thống. Theo kịch bản áp dụng nhanh, đến năm 2030, tổng công suất xả có thể đạt gần một gigawatt và dung lượng lưu trữ hơn 4 GWh.

Lộ trình Linh hoạt Sạch (Clean Flexibility Roadmap) đặt mục tiêu đạt 23-27 GW dung lượng lưu trữ ngắn hạn vào năm 2030. Bắt đầu từ vị thế không có hệ thống nào vào năm 2026, ngay cả với tốc độ áp dụng nhanh, pin cắm cũng chỉ đóng góp một phần nhỏ vào mục tiêu năm 2030 đó.

Pin cắm cũng sẽ không cung cấp đầy đủ các dịch vụ hệ thống mà các hệ thống pin lớn hơn có thể cung cấp, chẳng hạn như đáp ứng tần số, quán tính hoặc công suất phản kháng. Nếu giới hạn xả 800 W áp dụng cho điện mặt trời dạng cắm được áp dụng tương tự cho pin, thì tính linh hoạt mà mỗi thiết bị có thể cung cấp sẽ rất khiêm tốn.

Tuy nhiên, với các biểu giá và ưu đãi phù hợp, về lâu dài, chúng có thể đóng góp quan trọng vào việc giảm nhu cầu đỉnh điểm (giảm chi phí đáp ứng nhu cầu, hỗ trợ sự đầy đủ về công suất và tránh các hạn chế về mạng lưới) cũng như hỗ trợ tích hợp các nguồn phát năng lượng tái tạo biến đổi. Những lợi ích này sẽ chảy về tất cả người tiêu dùng điện, không chỉ những người sở hữu pin, bằng cách giảm các chi phí cuối cùng được tính vào hóa đơn của mọi người.

Nhiều người tiêu dùng có khả năng sẽ mua các thiết bị này cùng với các tấm pin năng lượng mặt trời dạng cắm. Việc kết hợp cả hai mang lại lợi ích hệ thống bổ sung: nó làm giảm các tác động tiêu cực của điện mặt trời dạng cắm (việc phát điện đồng loạt vào những ngày hè nắng nóng có thể dẫn đến tăng điện áp trên mạng lưới phân phối và gây khó khăn do mức nhu cầu thấp trên hệ thống truyền tải) đồng thời cho phép các hộ gia đình thu được giá trị cao hơn bằng cách sử dụng điện vào thời điểm muộn hơn trong ngày.

Pin cắm cũng sẽ cung cấp một mức độ tự cường cho hộ gia đình bằng cách cung cấp đủ năng lượng để duy trì các thiết bị thiết yếu trong thời gian mất điện. Vì 800 W không đủ để chạy lò nướng, các hộ gia đình vẫn sẽ cảm nhận được tác động của việc mất điện, nhưng nó sẽ đủ để cấp nguồn cho các thiết bị thiết yếu như đèn, Wi-Fi và điện thoại.

An toàn và quy định

Lý do pin cắm chưa có mặt tại Vương quốc Anh là vì các quy định về hệ thống dây điện hiện hành không được thiết kế cho các thiết bị xả điện ngược lại vào mạch điện gia đình. Tiêu chuẩn BS 7671, vốn quản lý các hệ thống lắp đặt điện trong nhà tại Anh, hiện không cho phép điều này.

Hệ thống dây điện gia đình được bảo vệ khỏi tình trạng quá nhiệt và hỏa hoạn bởi các bộ ngắt mạch (circuit breakers) trong bảng điện tổng (hộp cầu chì). Bộ ngắt mạch của mỗi mạch điện có định mức thấp hơn giới hạn nhiệt thực tế của dây dẫn, tạo ra một biên độ an toàn. Một mạch vòng (ring main) thường được bảo vệ bởi bộ ngắt mạch 32 A (tương đương 7,4 kW ở điện áp tiêu chuẩn Anh) và bộ ngắt mạch 20 A được sử dụng cho các mạch nhánh (radial circuits).

Vấn đề với pin xả điện được gọi là "che giấu tải" (load masking). Các bộ ngắt mạch chỉ phát hiện dòng điện chạy qua chúng từ bảng điện tổng và chúng không thể "nhìn thấy" rằng có một viên pin đang được cắm vào. Vì vậy, khi pin xả điện vào ổ cắm, các thiết bị trên mạch đó có thể lấy điện từ pin thay vì từ bảng điện tổng – và bộ ngắt mạch vẫn tiếp tục cho phép dòng điện chạy lên đến định mức của nó cộng với lượng điện mà pin đang cung cấp. Do đó, hệ thống dây điện gần các thiết bị nhất có thể mang dòng điện lớn hơn mức mà bộ ngắt mạch được thiết lập để bảo vệ. Việc vượt quá dòng điện định mức có thể dẫn đến dây dẫn bị nóng, làm tăng nguy cơ hỏa hoạn. Điều này được minh họa trong sơ đồ dưới đây:

Việc giới hạn các thiết bị dạng cắm ở mức 800 W, như Sửa đổi 4 của BS 7671 áp dụng cho điện mặt trời dạng cắm, giúp giữ cho phần đóng góp thêm nhỏ đến mức khó có thể đẩy hệ thống dây điện vượt quá giới hạn an toàn. Rào cản quy định tương tự đã áp dụng cho điện mặt trời dạng cắm cho đến tháng 3 năm 2026, khi DESNZ cam kết thay đổi các quy định sau một nghiên cứu an toàn do Arceio thực hiện. Sửa đổi 4 của BS 7671, được công bố vào tháng 4 năm 2026, hiện cung cấp nền tảng quy định về dây điện cho điện mặt trời dạng cắm; một tiêu chuẩn sản phẩm BSI dự kiến sẽ có vào giữa năm 2026.

Một cân nhắc an toàn riêng biệt là nguy cơ hỏa hoạn từ chính viên pin. Đối với pin gia đình lắp đặt cố định, vấn đề này được giải quyết bởi tiêu chuẩn PAS 63100:2024, trong đó đặt ra các yêu cầu về an toàn cháy nổ bao gồm khoảng cách với không gian sống, thông gió và phát hiện cháy. Các quy tắc này không thể áp dụng trực tiếp cho một thiết bị cắm di động, vì vậy một khung quy định cho pin cắm sẽ cần dựa trên các tiêu chuẩn an toàn cấp sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng trong gia đình.

Các bước tiếp theo cho chính phủ

Rõ ràng là pin cắm có thể tạo ra sự thay đổi mang tính chuyển đổi cho các hộ gia đình tại Vương quốc Anh – những người cho đến nay đã bị loại khỏi các lợi ích của pin gia đình. Việc chính phủ công bố cho phép điện mặt trời dạng cắm là một tín hiệu tích cực, nhưng họ vẫn để pin cắm trong một vùng xám về quy định.