Sáng kiến mới bắt kịp xu hướng ở những tòa nhà cao nhất thế giới

Theo hãng CNN, từ xa xưa, con người đã có thói quen xây dựng những công trình kiến trúc cao chót vót để thể hiện quyền lực ở các đế chế, người cầm quyền, tôn giáo hay tập đoàn. Ngày nay, nhiều tòa nhà cao tầng đã mọc lên hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, các tòa nhà chọc trời sẽ sớm có mục đích mới là lưu trữ năng lượng tái tạo.

Burj Khalifa hiện là tòa nhà cao nhất thế giới ở Dubai. Tòa nhà được thiết kế bởi SOM. Ảnh: Abdelhadi Ramahi/Reuters

Một trong những rào cản lớn nhất đối với hệ thống lưới điện sản xuất từ năng lượng sạch là tính không liên tục của một số nguồn năng lượng tái tạo.

Đôi khi mây kéo đến che phủ bầu trời ngay vào thời điểm chúng ta cần năng lượng mặt trời. Hoặc gió ngừng thổi khiến tua-bin không thể tạo ra điện. Những lúc khác, mặt trời và gió tạo ra nhiều điện hơn mức cần thiết.

Lưu trữ năng lượng rất quan trọng để cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ. Sự kết hợp của công nghệ từ nhiều dạng pin khác nhau đến các phương pháp lưu trữ năng lượng có thể sẽ cần thiết để tăng công suất.

Hệ thống biến nhà chọc trời thành bộ pin khổng lồ thông qua hệ thống lưu trữ năng lượng trọng lực đang được các kiến trúc sư cân nhắc trong các công trình kiến trúc hiện đại.

Vào cuối tháng 5/2024, Skidmore, Owings & Merrill (SOM) - một công ty kiến trúc và kỹ thuật thiết kế một số tòa nhà cao nhất thế giới - đã công bố mối quan hệ đối tác của SOM với công ty lưu trữ năng lượng Energy Vault để phát triển các giải pháp lưu trữ năng lượng trọng lực mới.

Sự hợp tác này nhằm thiết kế kiến trúc tòa nhà bền vững trong tương lai, giúp đẩy nhanh quá trình giảm lượng khí thải carbon.

Thiết kế những tòa nhà cao tầng là chuyên môn của SOM. Công ty này từng tham gia thiết kế Trung tâm thương mại Thế giới nằm ở Manhattan, New York hay Tháp Willis của Chicago, và tòa nhà chọc trời cao nhất thế giới Burj Khalifa ở Dubai.

"Đây là cơ hội để phát huy năng lực lưu trữ năng lượng nhằm giảm đi nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch", Bill Baker, đối tác tư vấn tại SOM cho biết.

Mức phát thải ròng bằng 0

Theo Hiệp hội Năng lượng Quốc tế, nếu thế giới muốn đạt được mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050 thì hệ thống lưu trữ quy mô lưới hoặc công nghệ kết nối với lưới điện có khả năng lưu trữ năng lượng và sử dụng khi cần thiết sẽ cần phải được tăng cường.

Pin lithium-ion, một loại pin phổ biến cho xe điện, không thể giải quyết vấn đề này bởi chúng không thể lưu trữ năng lượng trong thời gian dài.

Loại pin này chỉ có thể sử dụng khi chuyển năng lượng từ thời điểm nắng nhất vào buổi chiều sang buổi tối, khi nhu cầu tăng đột biến. Tuy nhiên, năng lượng có thể cần được lưu trữ lâu hơn thế.

Thủy điện tích năng, vốn được sử dụng rộng rãi để lưu trữ năng lượng tái tạo, sẽ làm được điều đó. Phương pháp lưu trữ năng lượng quy mô lớn sẽ cần tuabin bơm nước từ một hồ chứa ở vùng đất thấp hơn đến một hồ chứa ở vùng đất cao hơn trong những giờ thấp điểm. Khi nhu cầu tăng đột biến, nước được giải phóng để chảy qua một tuabin phát điện. Nhưng nó đòi hỏi địa hình đồi núi và nhiều không gian.

Tòa tháp siêu kiến trúc sắp tới của SOM và Energy Vault, có thể cao từ 300 đến 1.000 mét (985 đến 3.300 feet), sẽ khoét rỗng các cấu trúc giống như khoang thang máy để di chuyển các khối. Các công ty cũng đang xem xét tích hợp thủy điện tích năng vào các tòa nhà chọc trời.

"Thủy điện tích năng có thể lưu trữ năng lượng nhiều gigawatt-giờ để cung cấp năng lượng cho một số tòa nhà", Robert Piconi, CEO của Energy Vault nói.

Cả Energy Vault và SOM đều tin tưởng các giải pháp khả thi về mặt thương mại.

Càng cao càng tốt?

Sử dụng năng lượng tái tạo sẽ giúp bù đắp lượng khí thải carbon của các tòa nhà siêu cao tầng. Ngày nay, ngành xây dựng và tòa nhà cũng chịu trách nhiệm cho gần 40% lượng khí thải nhà kính toàn cầu.

Những nỗ lực này đang được thực hiện để giải quyết vấn đề đó, từ việc trang bị cho các tòa nhà cách nhiệt tốt hơn cho đến xây dựng các vật liệu thay thế ít thải carbon hơn, như gỗ.

Bên cạnh đó, một số tòa nhà trên thế giới cũng đang trở nên xanh hơn. Tại Milan, kiến trúc sư người Ý StefanoBoeri đã tạo ra những tòa tháp phủ nhiều cây cối và cây bụi. Ông cũng tiết lộ thiết kế tương tự cho các tòa tháp ở Dubai.

Ở bối cảnh hiện đại, rất nhiều tòa nhà đô thị cũng đang trở nên cao hơn và nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu từ quá trình đô thị hóa nhanh chóng.

Daniel Safarik từ Hội đồng Nhà cao tầng và Môi trường sống đô thị cho biết trong khoảng thời gian từ năm 1900 đến năm 1999, thế giới có khoảng 235 tòa nhà cao hơn 200 mét. Năm 2023, 179 tòa nhà có chiều cao từ 200m trở lên đã được xây dựng trên toàn cầu

Khi nói đến các công trình lưu trữ năng lượng trọng lực thì những tòa nhà càng cao càng tốt. Một công trình kiến trúc lưu trữ năng lượng trọng lực càng cao thì càng có khả năng bù đắp lượng carbon tích hợp, với quá trình xây dựng sẽ diễn ra trong khoảng 2-4 năm.

Cả SOM và Energy Vault hiện đang tìm kiếm các đối tác phát triển để biến các thiết kế tòa nhà của họ thành hiện thực. Piconi cho biết, uy tín của SOM trong lĩnh vực nhà cao tầng "sẽ giúp giải quyết thách thức trong việc xây dựng công trình đầu tiên"./.

Hồng Nhung