Pin nhiệt từ không khí, muối và gạch

Muối, không khí và gạch, phải chăng là tương lai của ngành lưu trữ năng lượng? Ðó là câu hỏi mà không ít công ty khởi nghiệp đang muốn trả lời.

Khi đề cập các thành phần của pin, nhiều người thường nghĩ đến lithium, cadmium và nickel. Trong thời gian không xa, các nhà khởi nghiệp đang tìm cách thay đổi quan điểm này, thay vào đó là những “nguyên liệu” như muối, không khí và gạch.

Lưu trữ nhiệt

Cho đến thời điểm hiện tại, ngành lưu trữ năng lượng chủ yếu tập trung vào mục tiêu tạo ra các loại pin truyền thống cỡ lớn, cho phép kết nối nhanh chóng vào lưới điện quốc gia khi xảy ra sự cố cúp điện. Tuy nhiên, sự quan tâm về dự trữ năng lượng dưới dạng nhiệt đang gia tăng. Cũng chính vì thế, các nguyên liệu và thành phần hằng ngày của đời sống như không khí, muối và gạch đang được các bên cân nhắc đến, do chúng có công dụng giữ nhiệt tốt. Nhiều công ty khởi nghiệp trên thế giới giờ đây đang tìm cách công nghiệp hóa các ứng dụng liên quan nhằm mở ra lĩnh vực lưu trữ năng lượng mới.

Lưu trữ nhiệt đang xuất hiện trong các nghị trình làm việc của không ít quốc gia. Tháng trước, một ủy ban của quốc hội Anh đã thúc giục chính phủ nghiêm túc cân nhắc vấn đề trên trong nỗ lực tìm ra giải pháp về chuyển đổi năng lượng xanh. Trong tháng 4, Viện Kỹ sư Cơ khí (IMechE) của Anh tổ chức hội nghị bàn về pin nhiệt. Nhiệt cung cấp hơn phân nửa trong tổng số năng lượng theo yêu cầu của các ngành công nghiệp. Tuy nhiên, IMEchE cảnh báo rằng pin điện và pin hydrogen đang thu hút sự chú ý cao độ, dẫn đến tình trạng các hệ thống lưu trữ nhiệt đơn giản hơn đang bị phớt lờ.

Tại hội thảo của IMEchE, một trong những công nghệ được trình bày là Heatcube, do tập đoàn Kyoto của Na Uy phát triển. Heatcube được thực hiện dưới dạng những bồn chứa đầy muối, và lắp đặt tại địa điểm cần nhiệt năng. Những bồn chứa Heatcube được nạp điện trong giai đoạn chi phí thấp, vì muối nóng chảy lưu trữ nhiệt đặc biệt hiệu quả, có thể giữ nhiệt tối đa 500⁰C. Một trong các cổ đông chính của tập đoàn Kyoto là công ty Iberdrola của Tây Ban Nha. Trong hơn một thập niên, Tây Ban Nha vẫn tiếp tục sử dụng muối nóng chảy để lưu trữ nhiệt vào thời điểm mặt trời lặn, nhằm tạo ra nguồn điện sử dụng vào ban đêm.

Máy phát điện dự phòng

Một công ty khởi nghiệp khác cũng sử dụng muối làm chất lưu trữ nhiệt là Malta, trụ sở tại bang Massachusetts (Mỹ). Hãng này cho hay đang tìm cách phát triển hệ thống lưu trữ nhằm bổ sung thay vì cạnh tranh ở những công nghệ lưu trữ nhiệt khác, như pin lithium-ion và hydrogen. Mục đích nhằm cung cấp “mắt xích bị đứt đoạn” cho sự chuyển giao sang năng lượng sạch trên toàn cầu. Cụ thể, Malta muốn tập trung vào sản xuất các dạng máy phát điện dự phòng.

Không giống như đa số các thành phần của pin điện truyền thống, muối có mặt khắp nơi, dễ dàng khai thác và có thể lưu trữ nhiệt trong khi có mức độ phân hủy hoặc sản sinh phụ phẩm độc hại ở mức tối thiểu. Ước tính các bồn muối có thể được sạc đi sạc lại hàng ngàn lần trong vòng 40 năm, tức thời gian sử dụng nhiều hơn ít nhất 3 lần so với những phương án lưu trữ năng lượng hiện có. Tiến sĩ Robert Barthorpe của Đại học Sheffield (Anh), người nghiên cứu các phương án lưu trữ, dự báo: “Muối nóng chảy sẽ trở thành một phần quan trọng của năng lượng hỗn hợp. Đó là công nghệ tuyệt vời, cung cấp nhiệt độ cao ở quy mô công nghiệp”.

Ngoài muối, một số loại nguyên liệu khác cũng đang được “ngắm nghía”. Công ty Rondo ở California (Mỹ) cam đoan, pin nhiệt do họ tạo ra từ gạch có thể lưu trữ năng lượng với chi phí chỉ bằng phân nửa so với pin hydrogen và hóa chất. Sản phẩm của họ thu thập năng lượng tái tạo chuyển thành nhiệt nhờ vào các thành phần tương tự như máy nướng bánh mì vào bữa ăn sáng. Rondo cho biết, các viên gạch do họ sản xuất có thể được đun nóng đến 1.500⁰C và lưu trữ năng lượng suốt nhiều ngày với tốc độ hao hụt chưa đến 1% năng lượng nhiệt/ngày.

Bên cạnh đó, chính phủ Anh đã rót nguồn tài chính 9,25 triệu bảng cho công ty Sunamp để thử nghiệm hệ thống cung cấp nhiệt tối tân Plentigrade cho 100 ngôi nhà trên khắp nước Anh. Công nghệ của Sunamp dựa vào việc sử dụng vật liệu tương tự như miếng giữ ấm tay, để lưu trữ nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp. Phương pháp này cho phép Plentigrade lưu trữ nhiệt độ trong các bồn nước một cách hiệu quả hơn.

Một số công ty khác của Anh cũng biến khí nén thành năng lượng lưu trữ. Chẳng hạn, công ty Highview Power bắt tay xây dựng cơ sở công suất 250MW gần Manchester, đủ sức lưu trữ năng lượng cho 50.000 ngôi nhà trong vòng 5 giờ. Highview cũng bắt tay với công ty năng lượng Ørsted (Đan Mạch) để nghiên cứu khả năng kết hợp lưu trữ nhiệt với phong điện. Những hãng sản xuất pin nhiệt khác, trong đó có EnergyNest (Thụy Sĩ), chuyên lưu trữ nhiệt trong loại bê tông được chế tạo đặc biệt, còn công ty Lumenion (Đức) lưu trữ năng lượng trong các mô-đun thép có nhiệt độ lên tới 650⁰C.

ĐỊNH NGUYỄN