Pin cát khổng lồ: “Yếu tố thay đổi cuộc chơi” cho ngành năng lượng sạch
Pin cát có thể lưu trữ nhiệt ở nhiệt độ khoảng 500 độ C trong vài ngày, thậm chí vài tháng, cung cấp một nguồn năng lượng giá rẻ quý giá trong mùa đông Bắc Âu.
Cục pin cát lớn nhất thế giới với công suất 1 MW đã bắt đầu hoạt động tại thị trấn Pornainen, miền Nam Phần Lan.
Với khả năng lưu trữ 100 MWh nhiệt năng từ các nguồn năng lượng mặt trời và năng lượng gió, pin cát này sẽ giúp người dân loại bỏ dầu khỏi hệ thống sưởi ấm khu vực, qua đó cắt giảm gần 70% lượng khí thải.
"Mục tiêu của chúng tôi là đạt được mức trung hòa khí hậu vào năm 2035, và pin cát là một bước tiến lớn hướng tới mục tiêu đó", ông Mikko Paajanen, giám đốc điều hành của Loviisan Lämpö, đơn vị điều hành mạng lưới sưởi ấm khu vực, nói với Euronews hồi tháng 6 khi cục pin cát bắt đầu đi vào hoạt động.
Giải pháp quy mô công nghiệp này – do công ty khởi nghiệp Polar Night Energy (Phần Lan) phát triển – hiện cũng là nhà cung cấp năng lượng chính cho mạng lưới sưởi ấm.
Nhờ đó, mức tiêu thụ dăm gỗ trong khu vực dự kiến sẽ giảm khoảng 60%, trong khi lò hơi sinh khối hiện tại sẽ tiếp tục đóng vai trò dự phòng và hỗ trợ pin cát trong các giai đoạn nhu cầu cao điểm.
Đây không phải là cục pin cát đầu tiên của Phần Lan đi vào hoạt động, nhưng chắc chắn là cục pin lớn nhất. Vào tháng 5/2022, Polar Night Energy đã lắp đặt một thiết kế nhỏ hơn cho một nhà máy điện ở thị trấn Kankaanpää.
Trong khi đó, mô hình lưu trữ năng lượng đột phá ở Pornainen là một silo cách nhiệt cao 13 mét và rộng 15 mét, chứa 2.000 tấn đá xà phòng đã được nghiền nát thành hạt mịn như cát. Theo đó, pin cát ở Pornainen lớn hơn khoảng 10 lần so với pin cát ở Kankaanpää.
Pin cát lưu trữ nhiệt năng bằng cách sử dụng điện sạch dư thừa để làm nóng cát đến nhiệt độ cực cao. Cát giữ lại nhiệt năng này và giải phóng trở lại lưới điện khi cần thiết để sưởi ấm nhà cửa và cung cấp năng lượng cho ngành công nghiệp địa phương.
Cát có thể lưu trữ nhiệt ở nhiệt độ khoảng 500 độ C trong vài ngày, thậm chí vài tháng, và chỉ mất 10-15% nhiệt lượng trong quá trình từ khi lưu trữ đến khi giải phóng nhiệt, cung cấp một nguồn năng lượng giá rẻ quý giá trong mùa đông Bắc Âu. Khi cần thiết, pin sẽ xả khí nóng để làm ấm nước trong mạng lưới sưởi ấm khu vực.
"Thực sự chẳng có gì cầu kỳ ở đây cả", ông Markku Ylönen – một trong những nhà sáng lập Polar Night Energy – nói với Euronews về hệ thống lưu trữ nhiệt năng này.
"Phần phức tạp diễn ra trên máy tính – chúng tôi cần biết năng lượng, hay nhiệt, di chuyển bên trong hệ thống lưu trữ như thế nào, để luôn biết được lượng điện còn lại và tốc độ xả và sạc".
Pin cát cung cấp một nguồn năng lượng giá rẻ quý giá trong mùa đông. Ảnh: IFL Science
Lưu trữ năng lượng, đặc biệt là lưu trữ năng lượng dài hạn, đang ngày càng trở nên cần thiết khi lưới điện toàn cầu ngày càng phụ thuộc vào các nguồn năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời.
Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể giúp tích tụ năng lượng dư thừa khi mặt trời chiếu sáng và gió thổi, sau đó đưa trở lại lưới điện khi nhu cầu vượt quá nguồn cung. Lưu trữ nhiệt năng thông qua pin cát có thể là một cách tuyệt vời mà đơn giản để thực hiện điều này.
Mặc dù cục pin cát khổng lồ mới nhất của Phần Lan vừa đi vào hoạt động tháng trước, nhưng hiệu quả về chi phí và hiệu suất của mô hình này đã thu hút sự chú ý.
"Xét về giá cả, thật khó để tưởng tượng có một hệ thống lưu trữ năng lượng rẻ hơn nó", trang The Cool Down cho biết. "Đá xà phòng đã được nghiền nát và đựng bên trong silo pin cát ở Pornainen là thứ bị loại ra từ một lò sưởi".
Theo ước tính của trang TechCrunch, cục pin cát mới của Phần Lan có giá thành dưới 25 USD cho mỗi kWh lưu trữ. Để so sánh, công nghệ hàng đầu – pin lithium-ion – có giá khoảng 115 USD cho mỗi kWh lưu trữ. Và pin lithium-ion chỉ lưu trữ năng lượng trong vài giờ, chứ không phải vài ngày hay vài tuần.
Hơn nữa, vì công nghệ pin cát cực kỳ đơn giản này dựa vào vật liệu tái chế, nên nó không gặp phải những khó khăn về chuỗi cung ứng như pin lithium-ion.
Đáng chú ý, mặc dù lithium gắn liền với công nghệ năng lượng sạch, nhưng việc khai thác lithium có thể cực kỳ gây hại cho môi trường.
Trong khi đó, sử dụng đá dăm đã qua sử dụng là một giải pháp thay thế rẻ hơn, thân thiện với môi trường hơn, vì nó có thể được áp dụng trong hầu hết mọi môi trường và không phụ thuộc vào nhập khẩu cũng như chuỗi cung ứng toàn cầu dễ bị tổn thương.
Tuyệt vời hơn, theo trang Interesting Engineering, với nhiệt dung riêng cao, độ dẫn nhiệt thấp và không có nguy cơ cháy nổ, các hệ thống lưu trữ năng lượng như pin cát đang ngày càng được ưa chuộng trong các ứng dụng sưởi ấm quy mô lưới điện và công nghiệp.
Với tất cả những điều này, pin cát hứa hẹn là "yếu tố thay đổi cuộc chơi" cho ngành năng lượng sạch.
Interesting Engineering cũng dự đoán, "thiết bị lưu trữ năng lượng lớn tiếp theo có thể là pin cát 1000 độ C".
Minh Đức (Theo Euronews, Oil Price)
Link nội dung: https://www.saigonmoi24.com/pin-cat-khong-lo-yeu-to-thay-doi-cuoc-choi-cho-nganh-nang-luong-sach-a145205.html