Lưu trữ năng lượng — Chén thánh trị giá hàng trăm tỷ đô la
Chén thánh là gì ?
Theo một truyền thuyết không được chính thức công nhận về Giáo hội Công giáo, Chén Thánh là một cái chén, dĩa hoặc ly mà Chúa Giê-su sử dụng tại Bữa tiệc biệt ly (còn gọi là buổi Tiệc Ly biệt). Trong hai ngàn năm qua, có nhiều tin đồn rằng Chén Thánh chứa đựng nhiều sức mạnh và quyền lực vô biên, ai sở hữu Chén Thánh đều có tài năng xuất chúng vượt bậc, vì trong buổi tiệc đó Chúa Giê-su đã dùng quyền phép biến rượu trở thành Máu Thánh.
Khoa học về năng lượng tái tạo trong vài thập kỷ qua đã gặt hái được nhiều thành tựu rất đáng chú ý – khả năng khai thác thiên nhiên để tạo ra sức mạnh kỳ diệu cho thế giới hiện đại của chúng ta là một tầm nhìn đầy quyến rũ. Tuy nhiên, cho tới hiện nay việc kinh doanh năng lượng tái tạo trên thực tế vẫn chưa chứng tỏ mình là một đối thủ cạnh tranh ngang tầm với ngành công nghiệp hóa dầu thống trị thế giới này quá lâu rồi. Vấn đề, có lẻ bắt nguồn từ chi phí khai thác đang mất cân bằng giữa đôi bên, khi chi phí khai thác của nhiên liệu hóa thạch rẻ hơn rất nhiều chi phí khai thác của năng lượng xanh (green energy), tuy nhiên đó chỉ là câu chuyện của trước đây khi mà tiểm năng về công nghệ của con người mới chỉ phát huy một phần rất nhỏ, vì vậy năng lượng tái tạo gắn liền với sự phát triển của khoa học công nghệ sẽ tiếp tục tuyên chiến với năng lượng hóa thạch ngay trong kỷ nguyên này.
Khai thác dầu ở Trung Đông
Khai thác than ở Indonesia
Khai thác Liti ở Nam Mỹ
Từ lâu con người đã khám phá một số công nghệ năng lượng tái tạo khác nhau và cũng đã thương mại trên thị trường bao gồm thủy điện, gió, năng lượng mặt trời, nhiên liệu sinh khối, địa nhiệt, thủy triều, v.v.
Trong đó nhiều nguồn năng lượng rất dồi dào và miễn phí như mặt trời, nhiều tới mức chỉ cần lấy 1% diện tích của sa mạc Sahara để lắp đặt những tấm pin mặt trời thì cũng đủ năng lượng cho cả hành tinh này sử dụng. Người ta hay nói năng lượng mặt trời là bất ổn, nhưng thực tế không phải vậy, nó đã có hàng tỷ năm và bền bỉ chiếu sáng trái đất này năm này tháng nọ, ngày này ngày nọ. Mặt trời đã ban tặng năng lượng miễn phí nhưng con người không biết tận dụng, như cách nói của Nasa năng lượng mặt trời chiếu sáng xuống trái đất này chỉ trong 1 giờ đủ cho con người sử dụng trong 1 năm, vấn đề không phải tại mặt trời chỉ tại con người chưa biết cách khai thác nó.
Các tấm pin của First Solar theo công nghệ Thin Film đang được lắp đặt nhiều ở Mỹ
Công bằng hơn, không phải con người thờ ơ với năng lượng mặt trời hay gió, hay thủy triều, hay địa nhiệt (những núi lửa ngầm trong lõi trái đất nhiều hàng tỷ lần các lò phản ứng hạt nhân của các cường quốc cộng lại) mà thực tế hàng thế kỷ qua con người cũng đang tìm cách khai thác chúng. Điển hình nhất là công nghệ điện gió và điện mặt trời đã tiến bộ rất nhiều và đang ngày càng có nhiều nhà máy điện gió và điện mặt trời mọc lên ở khắp nơi trên thế giới.
Điện gió kết hợp lưu trữ
Vấn đề của mặt trời là
Tuy nhiên, dù chúng rất tuyệt vời nhưng vấn đề của chúng là tính không liên tục, vì vậy cần phải tích trữ năng lượng để sử dụng đầy đủ các tài nguyên này.
Điện mặt trời rất dồi dào vào ban ngày trong khi chúng ta không chỉ sử dụng năng lượng vào ban ngày mà còn sử dụng rất nhiều vào ban đêm, vì vậy cần tích trữ điện dư vào ban ngày để sử dụng ban đêm, thậm chí sử dụng ban ngày vào những lúc mặt trời bị mây che thiếu ánh sáng.
Đối với điện gió cũng vậy, có những lúc rất nhiều nhưng cũng có khi trời rất ít gió, thói quen sử dụng năng lượng của con người cũng khó mà thay đổi theo những lúc gió nhiều hay gió ít, vì vậy cũng cần tích trữ năng lượng khi những lúc gió nhiều và sử dụng vào những lúc ít gió.
Rõ ràng lưu trữ năng lượng chính là chìa khóa để tận dụng những nguồn năng lượng dồi dào này.
Theo Đánh giá Thống kê Năng lượng Thế giới năm 2019 của BP, lượng khí thải carbon hàng năm tăng 2,0%, trong đó Trung Quốc và Mỹ là những nước đóng góp lớn nhất và than chiếm tỷ trọng lớn nhất trong tổng số sản lượng điện ở mức 38%. Dù bạn đứng ở vị trí nào trong cuộc tranh luận về biến đổi khí hậu, chúng ta hãy đồng ý rằng ô nhiễm là xấu và than có ý nghĩa rất lớn.
Còn về năng lượng tái tạo? Đó hầu hết là một tin tốt, nhưng nó đang diễn ra chậm chạp. Theo Nghiên cứu chuyên đề về năng lượng tái tạo của Global Data , năng lượng tái tạo sẽ đạt 22,5% thị phần trong tổng nguồn điện toàn cầu vào năm 2020, tăng từ 18,2% vào năm 2017. Thủy điện và hạt nhân tăng 14,5%, và năng lượng mặt trời tăng hơn 40%. Xét theo quốc gia, Trung Quốc là nước đóng góp lớn nhất vào tăng trưởng năng lượng tái tạo, vượt qua toàn bộ các nước phát triển. Sản xuất thủy điện tăng trên mức trung bình 3,1% và sản xuất hạt nhân tăng 2,4%.
Theo BloombergNEF (BNEF) trong báo cáo Triển vọng lưu trữ năng lượng 2019, việc lắp đặt bộ lưu trữ năng lượng trên toàn thế giới sẽ nhân lên theo cấp số nhân, từ mức khiêm tốn 9GW/17GWh được triển khai vào năm 2018 lên 1.095GW/2.850GWh vào năm 2040.
Theo ước tính của BNEF, sự bùng nổ gấp 122 lần ‘kho năng lượng tĩnh’ này trong hai thập kỷ tới sẽ đòi hỏi 662 tỷ USD đầu tư. Điều này sẽ có thể đạt được bằng cách giảm mạnh chi phí của pin lithium-ion, bên cạnh mức đã giảm 85% trong giai đoạn 2010-18.
Nhà máy điện mặt trời kết hợp lưu trữ ở Bang Victoria nước Úc
Tích trữ năng lượng (tích trữ điện) là chìa khóa thành công :
Nó thậm chí còn thú vị hơn khi bạn xem xét kỹ hơn vấn đề ở cấp độ hệ thống. Phần lớn, bạn không thể lưu trữ năng lượng tái tạo. Pin Lithium-ion hoặc bình chứa nước cuối cùng sẽ tiêu tốn nhiều hơn điện năng mà chúng dự trữ. Có thể cho rằng chừng nào vấn đề lưu trữ năng lượng tái tạo chưa được giải quyết, chúng ta sẽ không bao giờ tiến tới một thế giới sử dụng năng lượng tái tạo 100%.
Lưu trữ năng lượng cách đây vài năm là rất tốn kém. Pin Lithium-ion được coi là công nghệ lưu trữ năng lượng tái tạo chính, nhưng chúng thậm chí còn tốn kém hơn để sản xuất, mua sắm, bảo trì và thải bỏ so với việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Khi người tiêu dùng tích trữ điện trong pin lithium-ion trong nhà, họ thường phải trả ít nhất 0,30 USD / kWh , trong khi hàng xóm trả giá hời là 0,10 USD / kWh cho điện sản xuất bằng than.
Việc tạo ra pin lithium-ion đòi hỏi năm nguyên liệu thô — lithium, niken, mangan, coban và graphite — việc tìm nguồn cung cấp chúng dẫn đến các vấn đề sinh thái và nhân đạo lớn, chẳng hạn như các lỗ đen độc hại và sự chết của động vật hoang dã, ở một số nhiều nơi trên thế giới, bao gồm cả dãy Andes ở Bolivia, Argentina và Chile.
Không có lưu trữ năng lượng, công nghệ gió và năng lượng mặt trời bị giới hạn ở mức công suất hàng năm tối thiểu và được áp dụng. Nhưng có một vài nhà đổi mới dũng cảm đang cố gắng tận dụng cơ hội nghìn tỷ đô la này. Ví dụ, Volts Storage, một công ty mới nổi đầy hứa hẹn, đang sử dụng công nghệ lưu trữ dòng oxy hóa khử vanadi mới của mình như một giải pháp thay thế sinh thái cho pin lithium-ion. Và Energy Vault đang thành công trong việc khai thác trọng lực và động năng cho các giải pháp lưu trữ năng lượng trong thời gian dài. Ai muốn kiếm việc làm ở đây? Tôi làm!
Một giải pháp khả thi khác đã được đưa ra là pin lưu lượng, một loại pin mới dựa trên lưu huỳnh được thiết kế bởi một công ty có quan hệ với Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Công ty tạo ra loại pin này có tên là Form Energy, cho biết việc sử dụng lưu huỳnh dựa trên sự phong phú và hiệu quả về chi phí. Theo Yet-Ming Chiang, người đồng sáng lập Form Energy, “pin này hít vào và thở ra không khí theo đúng nghĩa đen, nhưng nó không thải ra carbon dioxide, mà nó thở ra oxy”.
Tích trữ năng lượng – tích trữ điện: Cơ hội Trọn đời
Nhiều người tưởng tượng rằng nếu chúng ta chỉ đơn giản là có thể tích trữ đủ năng lượng mà mặt trời và gió cung cấp cho chúng ta, thì nguồn cung cấp sẽ gần như vô hạn. Đó là tầm nhìn mà một số nhà tiên phong thông minh đang nỗ lực đạt được, bao gồm các tỷ phú như Bill Gates, Jeff Bezos, Jack Ma và Richard Branson, tất cả đều đầu tư vào Form Energy thông qua liên doanh Năng lượng đột phá của họ. Nhưng sự thật là tốc độ đổi mới phải gấp 10 lần so với hiện nay, đơn giản vì chúng ta đang dựa vào công nghệ lỗi thời không thể theo kịp với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Và những tác động mà chúng ta thấy đang tàn phá thế giới tự nhiên bằng việc khai thác mỏ, chất thải và lạm dụng nhân quyền.
Nikola Tesla đã từng nói, “Nếu bạn muốn tìm ra bí mật của vũ trụ … hãy suy nghĩ về mặt năng lượng.” Một số cơ hội kinh doanh lớn nhất và khó nhất trên trái đất liên quan đến năng lượng. Sẽ cần một lượng lớn các nhà khoa học vật liệu, nhà hóa học, nhà sinh học, các kỹ sư và doanh nhân phát minh như nhau để tạo ra một cách tiết kiệm và hiệu quả để tạo ra và lưu trữ năng lượng, như pin dòng chảy, để chúng ta có thể tiến tới một nguồn năng lượng sạch và bền vững. năng lượng tương lai. Vâng, có những công nghệ hạt nhân tốt hơn trên đường chân trời, chẳng hạn như TerraPower của ông chủ cũ của tôi, Bill Gates , nhưng liệu tôi có cảm thấy thoải mái khi sống gần với những nhà máy điện hạt nhân an toàn nhất không? Không có trong cuộc sống này.
Tôi đang tìm kiếm giải pháp mới, ít rõ ràng hơn và có khả năng là chưa được khám phá.
Nguồn: powermag.com
Chú thích thêm của LITHACO :
– Adam Benzion là người đồng sáng lập và Giám đốc điều hành của Hackster.io , một Cộng đồng Avnet
Bài Viết Liên Quan
