Chế tạo thành công "pin năng lượng nhiệt" đầu tiên trên thế giới

Loại pin năng lượng nhiệt giá rẻ, dung tích lớn, khả năng tương thích cao và hoàn toàn tái chế được này có thể sẽ là công cụ chủ chốt đưa chúng ta tới một tương lai năng lượng sạch.

Nam Úc mới đây đã đưa pin lithilium lớn nhất thế giới đi vào hoạt động – nhưng đáng nhẽ họ nên chờ đợi. Một startup nội địa cho biết, họ đã chế tạo thành công pin năng lượng nhiệt đầu tiên trên thế giới, một thiết bị với tuổi thọ ít nhất 20 năm, thể tích lưu trữ gấp sáu lần và giá thành chỉ khoảng 60-80% so với pin lithium-ion.

Climate Change Technologies, còn được gọi là CCT Energy Storage, đã ra mắt TED (Thiết bị năng lượng nhiệt) với một loạt các tính năng đáng chú ý. TED là một thiết bị lưu trữ năng lượng có thể tương thích với bất kỳ loại điện năng nào – mặt trời, gió, nhiên liệu hóa thạch hoặc trực tiếp từ lưới điện – và được sử dụng để làm nóng chảy silicon bằng nguồn cách nhiệt mạnh. Bất cứ khi nào cần, năng lượng sẽ được kéo ra bằng động cơ nhiệt. Một thiết bị TED chứa đến 1.2 MWh năng lượng, với đầu vào/ra nguồn điện nằm ngay trên thân, và có thể dễ dàng vừa với với thùng chứa cỡ 20-ft (6-m).

CEO của CCT - Serge Bondarenko, giới thiệu pin năng lượng nhiệt cho Bộ Năng lượng và Khai Thác Nam Úc. (Credit: CCT Energy Storage).

CCT tuyên bố: Đối với thể tích nhất định, TED có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn gấp 12 lần so với pin axit chị, và hơn vài lần so với giải pháp lithium-ion. Máy móc lắp đặt có thể từ mở rộng từ ứng dụng 5 kW lên tới kích cỡ không giới hạn. Kết nối hang trăm megawatt ngay lập tức, dễ dàng kiểm soát nguồn năng lượng – tất cả những gì bạn cần chỉ là cắm thêm thật nhiều đơn vị, kiểu cắm-vào và chạy. Trong trường hợp mất điện, mỗi thiết bị TED có thể duy trì hoạt động lên đến 48 tiếng.

Nó cũng có thể sạc và xả cùng một lúc, và do chỉ có ba bộ phận dịch chuyển trên mỗi hộp pin, nên việc bảo trì thiết bị gần như không đáng kể. Trong khi pin lithium-ion và các loại khác bị "chai" theo thời gian, thậm chí giảm tới 80% công suất trong khoảng 5,000 chu kỳ hoặc hơn, hệ thống TED không hề có dấu hiệu xuống cấp sau khoảng 3,000 chu kỳ dịch vụ thử nghiệm, và CEO của CCT, ông Serge Bondarenko nói rằng công ty kỳ vọng các thiết bị này sẽ duy trì ít nhất 20 năm.

CEO Serge Bondarenko (bên tráit) và COO Graham Warburton (bên phải) của CCT với Thiết bị TED. (Credit: CCT Energy Storage).

"Molten silicon không dễ xuống cấp như lithium", ông Bondarenko khẳng định. "Đó là một chu trình hóa học, những gì chúng tôi làm đơn giản là thay đổi các giai đoạn nhiệt. Trên thực tế, có vẻ silicon trữ nhiệt tốt hơn sau mỗi chu kỳ. Và nếu bạn không sử dụng thiết bị TED nữa, nó có thể tái chế được 100%. Điều này sẽ không tạo ra những vấn đề môi trường như lithium".

Giá cả cạnh tranh của sản phẩm cũng đóng vai trò quan trọng trong sử dụng quy mô lớn. Nó chỉ tốn khoảng 60-80% giá thành bạn phải trả cho giải pháp lithium tương tự như Powerpack của Tesla, trong khi diện tích sử dụng lại ít hơn. Thiết bị TED có thể dễ dàng tùy biến với môi trường chịu động đất bằng cách lắp đặt trên nền chống rung, và ngay cả trong các trường hợp nghiêm trọng hơn, chúng ra cũng chỉ cần tắt đi, đợi nó nguội dần cho đến khi có thể sử dụng trở lại. Nó rất an toàn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, vì nhiệt độ nóng chảy của silicon cao hơn 1,400 độ C (2,550 độ F), nên thiết bị này không nên bị kéo, rê trên mặt đất.

CCT đã ký thỏa thuận bước đầu để cung cấp thiết bị TED cho Stillmark Telecommunications, cũng như đồng ý sản xuất tương hỗ với MIBA Group , tập đoàn sẽ có độc quyền sản xuất và bán công nghệ qua Đan Mạch, Thụy Điển và Hà Lan, đồng thời tiếp tục đàm phán về việc thêm các nước châu Âu khác vào danh sách này. Quá trình sản xuất dự kiến sẽ bắt đầu trong quý này, và theo lời Bondarenko, một khi các thiết bị được thúc đẩy thương mại, công ty sẽ có kế hoạch tăng trưởng nhanh chóng và sẵn sàng lắp đặt máy móc trên 100 megawatt trong vòng vài năm.

Rõ ràng, đây là tín hiệu đáng mừng cho ngành năng lượng tái tạo. Gió, mặt trời, thủy triều và các công nghệ năng lượng tái tạo khác có thể rất hiệu quả trong việc tạo ra năng lượng, nhưng chỉ khi nó có sẵn hơn là dựa trên nhu cầu. Giải pháp lưu trữ năng lượng ở cấp độ lưới có thể lưu trữ năng lượng khi nhiệt độ đạt cực đại lúc mặt trời lên đỉnh vào giữa trưa, sau đó hồi lại nhiệt năng cho lưới điện trong thời gian cao điểm vào buổi tối, tạo ra nguồn năng lượng tái tạo thật sự trong 24 giờ.

Liệu lượng điện năng khổng lồ này có thể giảm tải xuống để cung cấp năng lượng cho phương tiện điện? "Không", Bondarenko trả lời, "Nó quá lớn. Bình chứa, vật liệu cách nhiệt, động cơ nhiệt, nó cần có kích thước nhất định mới có thể tạo ra lợi ích". Nhưng chắc chắn chúng ta có thể sạc phương tiện chạy bằng được, và chúng tôi cũng đang thảo luận với một vài nhà sản xuất tàu phá điện lớn về việc sạc điện ở bến và sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho tàu.

Nếu mọi thứ diễn ra theo cách CCT dự tính, loại pin nhiệt giá rẻ, lượng điện lớn, khả năng tương thích cao và hoàn toàn tái chế được này có thể sẽ là công cụ chủ chốt đưa chúng ta tới một tương lai năng lượng sạch.