Thế giới 2024 và những chiếc ‘pin cỡ lớn’

Các sáng kiến năng lượng xanh nổi bật năm 2024 hướng đến khả năng dự trữ năng lượng và tính ổn định.

Trong danh sách 200 sáng kiến năm 2024 đã làm thay đổi phong cách sống được tạp chí Time bầu chọn, 4 cái tên góp mặt trong hạng mục sáng kiến về năng lượng xanh, tập trung vào những sản phẩm và thiết kế có thể tạo nguồn điện dự trữ, an toàn và thân thiện với môi trường.

Loại pin dùng được 25 năm

Được làm từ 95% vật liệu tái chế, sản phẩm Torus Nova Spin do Công ty Torus (Mỹ) sản xuất được gọi là “ pin cơ học”, có kích thước ngang một chiếc máy rửa chén thông dụng trong các gia đình. Hãng Torus tuyên bố tuổ.i thọ của pin có thể kéo dài 25 năm, tức gấp 3 lần các viên pin hóa học thông thường.

“Pin cơ học” Torus Nova Spin có kích thước ngang chiếc máy rửa chén hộ gia đình. ẢNH: TORUS

Nguyên lý hoạt động là khi được tiếp điện từ lưới điện hoặc pin mặt trời, rotor bên trong viên pin có kích thước lớn quay liên tục, chuyển đổi năng lượng được nhận thành động năng và từ đó có thể chuyển đổi thành dòng điện để phát cho các thiết bị khác trong trường hợp xảy ra sự cố mất điện. Hệ thống này có giá 85.000 USD và được một số công ty bất động sản đặt hàng.

Giải pháp an toàn cho pin xe điện?

Pin lithium-ion hiện nay đã trở thành tiêu chuẩn để cung cấp năng lượng cho các loại xe điện và thiết bị điện tử. Song, theo Tổng giám đốc (CEO) của Công ty công nghệ South 8 Technologies (Mỹ) Tom Stepien, loại pin trên tồn tại 3 vấn đề: dễ cháy, không hoạt động hiệu quả dưới thời tiết lạnh và chi phí cao.

Từ đó, South 8 khẳng định giải quyết cả 3 vấn đề trên bằng LiGas, một loại chất điện phân khí hóa lỏng, khi được đưa vào các viên pin sẽ cung cấp điện tích ổn định hơn và lâu dài hơn so với chất lỏng thông thường. Theo một thử nghiệm của quân đội Mỹ, trong khi pin lithium-ion nếu bốc cháy thì có thể mất 5 – 10 phút để ngọn lửa tắt hoàn toàn, pin LiGas chỉ cháy trong 6 giây, qua đó giảm nguy cơ hỏa hoạn.

Giải pháp pin LiGas được cho là mang những cải tiến so với pin lithium-ion. ẢNH: SOUTH 8 TECHNOLOGIES

Pin LiGas hoạt động ở nhiệt độ âm 51 độ C và có giá khoảng 100 USD cho mỗi kW/giờ, so với âm 35 độ C và giá thành 150 USD của pin thông thường. LiGas cũng cho phép tăng tốc độ sạc pin chỉ trong vài phút. Hiện South 8 có hợp đồng chế tạo loại pin LiGas với Bộ Quốc phòng Mỹ và đang đàm phán với các công ty ô tô lớn.

Phát triển năng lượng địa nhiệt

Một sáng kiến khác trong danh sách năng lượng xanh là hệ thống FervoFlex của Công ty năng lượng Fervo Energy (Mỹ). Hệ thống này sẽ khoan theo chiều ngang vào lớp đá nóng bên dưới bề mặt trái đất và bơm nước vào để tạo ra nước nóng và hơi nước. Năng lượng địa nhiệt thu được từ đó có thể được lưu trữ và để khách hàng sử dụng trong tương lai, biến FervoFlex từ một giếng khoan có thể trở thành nguồn pin dự trữ dưới lòng đất. Hệ thống cáp quang trong mỗi giếng khoan cung cấp cho công ty thông tin thời gian thực về lưu lượng, nhiệt độ và hiệu suất.

Những phân tích như vậy đã giúp Fervo giảm 70% thời gian khoan và giảm chi phí cho mỗi giếng từ 9,4 triệu USD xuống còn 4,8 triệu USD. Một dự án thí điểm hợp tác với Công ty Google đã được đưa vào hoạt động vào năm 2023, cung cấp năng lượng cho một trung tâm dữ liệu ở bang Nevada, Mỹ.

Hệ thống giếng khoan FervoFlex được đặt tại bang Nevada, Mỹ. ẢNH: FERVO ENERGY

Một dự án lớn hơn đang được lên kế hoạch tại bang Utah sẽ được đưa vào hoạt động vào năm 2026 với mục tiêu cung cấp năng lượng cho 400.000 hộ gia đình. Ông Jack Norbeck, đồng sáng lập kiêm Giám đốc công nghệ của Fervo Energy, dự đoán rằng đến năm 2050, năng lượng địa nhiệt “sẽ trở thành xương sống của hệ thống năng lượng khử carbon”.

Tận dụng sức mạnh từ trọng lực

Năng lượng mặt trời và năng lượng gió là năng lượng tái tạo hiệu quả, song đôi khi còn phụ thuộc vào yếu tố thời tiết. Nhằm tận dụng yếu tố tự nhiên của trái đất: trọng lực, công ty chuyên về lưu trữ năng lượng Energy Vault (Thụy Sĩ) đã ra mắt hệ thống lưu trữ năng lượng dựa vào trọng lực EVx. Hệ thống này hoạt động với thiết kế tổ hợp những khối trụ lớn. Khi dùng năng lượng để nâng các khối trụ lên cao, chính nguồn năng lượng này sẽ tích trữ trong các khối trụ và có thể lưu trữ. Đến khi cần dùng sẽ hạ các khối trụ xuống, chúng sẽ phát ra năng lượng để sử dụng.

Hệ thống lưu trữ năng lượng dựa vào trọng lực EVx được xây dựng tại tỉnh Giang Tô, Trung Quốc. ẢNH: ENERGY VAULT

Về cơ bản, hệ thống này có thể được xem như “hầm tích trữ năng lượng” hay pin dự phòng cỡ lớn. Theo CEO của Energy Vault Rob Piconi, hệ thống của công ty tân dụng lực hấp dẫn như một loại pin tự nhiên có thể cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng ngắn, trung hoặc dài hạn. “Nó có khả năng chống chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt và nhiệt độ cao, và vì năng lượng được tạo ra bên trong cấu trúc này nên không có nguy cơ xảy ra hỏa hoạn hóa chất”, ông nói.

Vào tháng 5, công ty đã kết nối dự án thương mại đầu tiên với hệ thống lưới điện ở Trung Quốc và công bố hợp tác với Công ty kiến trúc Skidmore, Owings & Merrill để thiết kế các tòa nhà chọc trời tích hợp hệ thống này, có khả năng cung cấp giải pháp để các tòa nhà trong trường hợp cần thiết có thể hoạt động như một máy phát điện dự phòng.