Những loại pin 'kỳ lạ' giúp lưu trữ năng lượng tái tạo

Dự án Crescent Dunes tại sa mạc Nevada (Mỹ) khai thác năng lượng mặt trời để đun nóng bể chứa hỗn hợp muối nitrat kali và natri lên tới 560°C nhằm tạo ra điện năng. Ảnh: The Guardian

Không khí hóa lỏng

Một trong những giải pháp đáng chú ý hiện nay là công nghệ không khí hóa lỏng tại Anh.

Theo The Guardian, dự án Carrington, do công ty khởi nghiệp Highview Power phát triển, sử dụng nguồn năng lượng tái tạo dư thừa để làm lạnh không khí xuống -96°C, biến không khí thành chất lỏng để có thể lưu trữ trong nhiều giờ, nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tuần.

Khi nhu cầu phát điện tăng cao, không khí lỏng được làm nóng để giãn nở nhanh chóng, thúc đẩy tua-bin tạo ra điện mà không phát thải khí nhà kính như các nhà máy điện chạy bằng khí đốt truyền thống.

Dự kiến đi vào hoạt động cuối năm nay, dự án sẽ cung cấp khả năng lưu trữ 300MWh cùng công suất đầu ra 50MW trong 6 giờ liên tục, đủ cung cấp điện sạch cho gần nửa triệu hộ gia đình.

Muối nóng chảy

Trong khi đó, tại vùng sa mạc Nevada (Mỹ), các nhà nghiên cứu chọn một cơ chế tích trữ năng lượng hoàn toàn trái ngược: công nghệ muối nóng chảy.

Theo đó, dự án điện mặt trời Crescent Dunes sử dụng 10.000 tấm pin để tập trung ánh sáng mặt trời, đun nóng hỗn hợp muối nitrat kali và natri lên khoảng 560°C.

Mức nhiệt này có thể duy trì trong suốt 10 giờ sau khi mặt trời lặn, sau đó được chuyển đổi thành điện năng thông qua tua-bin quay truyền thống. Hệ thống này lưu trữ điện năng sạch dưới dạng nhiệt một cách hiệu quả thông qua quá trình được gọi là công nghệ muối nóng chảy.

Trái ngược với quy mô lưới điện, công nghệ này vốn có lịch sử áp dụng trong quân sự. Các viên pin muối nóng chảy đóng vai trò là “pin dự trữ” cung cấp năng lượng khởi động cho hầu hết các dòng tên lửa dẫn đường và vũ khí hạt nhân hiện đại, nhờ cơ chế kích hoạt giải phóng điện năng từ nhiệt lượng của nguồn nổ ban đầu.

Hệ thống “pin cát” tại thị trấn Pornainen (Phần Lan) có thể đáp ứng gần một tháng nhu cầu sưởi ấm của địa phương vào mùa hè và gần một tuần vào mùa đông, góp phần giảm sử dụng dầu nhờ lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt. Ảnh: The Guardian

Pin cát

Tương tự như muối, cát cũng là môi trường tích trữ nhiệt năng vô cùng hiệu quả.

Tại thị trấn Pornainen (Phần Lan), một hệ thống pin cát được tạo ra từ khoảng 2.000 tấn đá xà phòng nghiền nhỏ để tích trữ nhiệt. Với công suất nhiệt 1MW và dung lượng khoảng 100MWh, hệ thống này cung cấp năng lượng sưởi cho trường học, thư viện và các tòa nhà công cộng tại địa phương.

Nhờ đó, Pornainen đã gần như loại bỏ hoàn toàn dầu đốt khỏi mạng lưới sưởi ấm đô thị, đồng thời giảm khoảng 60% lượng dăm gỗ tiêu thụ.

Vào mùa hè, hệ thống lưu trữ cát cao 13 mét, rộng 15 mét này có thể đáp ứng nhu cầu sưởi ấm của toàn thị trấn trong gần một tháng, và duy trì khoảng một tuần vào mùa đông.

Pin mồ hôi

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học Tokyo (Nhật Bản) đang nghiên cứu chế tạo pin sinh học từ chính mồ hôi con người.

Theo đó, họ đã phát triển một miếng dán mỏng có thể đeo được, tạo ra điện trực tiếp từ mồ hôi người. Miếng dán sử dụng một tế bào nhiên liệu sinh học enzyme để thu giữ các hợp chất hóa học, đặc biệt là lactate, được tiết ra trong mồ hôi và chuyển hóa chúng thành năng lượng.

Giải pháp này giúp cấp nguồn liên tục cho các thiết bị đeo thông minh thông qua các hoạt động thường ngày như đi bộ, tập thể dục hay làm việc mà không cần sử dụng pin cơ học hay sạc lại thường xuyên.

Từ không khí hóa lỏng, muối nóng chảy, cát cho đến mồ hôi con người, các công nghệ lưu trữ thế hệ mới không chỉ giúp nâng cao hiệu quả khai thác nguồn điện tái tạo mà còn góp phần đẩy nhanh lộ trình giảm phát thải carbon trên toàn cầu.