Trước kia, lửa được tạo ra là một cuộc cách mạng của loài người, đưa tổ tiên của chúng ta bước vào một thời kỳ của nền văn minh khác. Ngày nay, điện cũng được ví như lửa, là một phát minh mang tính bước ngoặt cho xã hội hiện nay. Thật khó có thể tưởng tượng nếu một ngày nguồn năng lượng này cạn kiệt thì Trái Đất sẽ ra sao. Nhưng thực tế là hiện nay nhu cầu sử dụng điện quá lớn. Vì vậy mà nguồn năng lượng này ngày càng thiếu hụt. Các nhà khoa học hiểu rất rõ vấn đề thiếu hụt điện năng này. Vì thế mà họ không ngừng nghiên cứu và tìm ra những công nghệ hoặc nguồn năng lượng có thể tạo ra điện.
Mục Lục
Lưu trữ năng lượng bằng gạch treo
Công ty Energy Vault sử dụng cần trục và những khối gạch khổng lồ để lưu trữ năng lượng. Nó sẽ cung cấp cho mạng lưới điện khi cần. Đây là một ứng dụng rất cho ích cho công nghệ đời sống phục vụ nhu cầu sử dụng điện của chúng ta.
Energy Vault, nhà sản xuất tháp lưu trữ năng lượng bằng trọng lực EVx, thu hút 100 triệu USD vốn đầu tư. Số tiền này đến từ các công ty Prime Movers Lab, SoftBank, Saudi Aramco, Helena, và Idealab X. Energy Vault cho biết, nguồn vốn mới sẽ được dùng vào kế hoạch mở rộng ứng dụng hệ thống EVx cho khách hàng ở Mỹ, Trung Đông, châu Âu và Australia. Việc triển khai hệ thống ở Mỹ sẽ bắt đầu trong quý 4/2021. Còn đối với các nước khác là trong năm 2022.
Thiết kế của hệ thống tích trữ điện
Thiết kế của Energy Vault tương đối độc đáo. Nó bao gồm cần trục tháp 6 tay cao 122 m cùng các khối bê tông nặng gần 35 tấn. Năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió được hút vào tháp. Khi đó phần mềm AI (trí tuệ nhân tạo) sẽ điều khiển motor điện đưa các khối bê tông lên cao. Các khối bê tông này được hạ thấp. Khi đó động năng từ quá trình sẽ được biến đổi thành điện năng. Theo Energy Vault, quá trình này có hiệu quả khép kín từ 80 đến 90%.
Với thiết kế này, hệ thống có thể lưu trữ năng lượng trong nhiều tháng, nhiều năm hoặc thậm chí trong thời gian vô hạn. Nguyên lý hoạt động của tháp gần giống hệ thống bơm thủy điện tích năng (pumped hydro). Nó lợi dụng sức nước của các thủy vực (thay cho những khối gạch nặng) và sườn dốc (thay cho cột tháp).
Đây là một hệ thống lưu trữ điện tiềm năng cho tương lai
Năm 2020, Energy Vault triển khai hệ thống lưu trữ năng lượng ở quy mô thương mại lần đầu tiên. Và giới thiệu hệ thống EVx mới vào tháng 4 năm 2021. Theo công ty, tháp EVx có hiệu suất chu trình nạp xả là 80 – 85%. Thời gian hoạt động hơn 35 năm. Hệ thống có thiết kế dạng module có thể tăng quy mô để đạt công suất lưu trữ nhiều gigawatt giờ điện.
Với nguồn cung cấp lithium có hạn trên toàn cầu, giới nghiên cứu đang tìm kiếm giải pháp thay thế pin lithium – ion. Mục đích để lưu trữ năng lượng mặt trời và điện gió. Ví dụ, công ty Form Energy ở Somerville, Massachusetts, đã thu hút 240 triệu USD vốn đầu tư cho thiết kế pin sử dụng viên sắt. Viên sắt tiếp xúc với oxy tạo ra gỉ sắt. Sau đó, oxy được loại bỏ để gỉ sắt trở lại thành sắt. Việc kiểm soát quá trình này cho phép pin nạp và xả điện.
Thiết kế turbine kép ngược chiều thu gấp đôi năng lượng sóng
Thiết bị thử nghiệm gồm phao nổi trên mặt nước, trục nối và đặc biệt là hai tua bin quay ngược chiều độc đáo gắn phía dưới giúp tăng hiệu quả. Với thiết kế mới, các nhà khoa học bỏ tất cả những cảm biến và thiết bị điện tử đồng bộ này. Và sẽ đi theo phương pháp thụ động. Như thế thiết bị nổi chuyển động lên xuống một cách tự nhiên theo sóng.
Hai turbine lắp gần nhau ở phía dưới quay ngược chiều. Sự kết hợp của chúng giúp tăng mức năng lượng chuyển đến máy phát điện. Máy phát điện được đặt trong một phao nổi trên mặt nước để tránh bị mòn. Nó kết nối với các turbine quay thông qua trục và hệ thống đai ròng rọc.
Từ thử nghiệm thành công trong phòng thí nghiệm, nhóm chuyên gia hy vọng tiếp tục phát triển xa hơn. Có thể sẽ tiến tới nghiên cứu hiệu suất của phiên bản kích thước đầy đủ trong các bể nước. Cuối cùng áp dụng tại ngoài biển.