Pin cát – giải pháp cho thách thức lưu trữ năng lượng

Hai kỹ sư người Phần Lan đã tìm ra cách phát triển một loại pin cát có thể phân phối năng lượng quanh năm bằng cách lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt. Hãy cùng theo dõi bài viết để tìm hiểu thêm về công nghệ này nhé.

• Học thạc sĩ giáo dục online 2024 cần điều kiện gì?
• Top 5 trung tâm đào tạo trực tuyến công nghệ thông tin uy tín
• Hệ thống đào tạo trực tuyến LMS là gì? Cách học online mới cho các bạn đi làm
• Hệ thống đào tạo trực tuyến elearning nào ở Việt Nam được tin cậy
• Review trung tâm đào tạo trực tuyến đại học mở

Hai kỹ sư người Phần Lan đã tìm ra cách phát triển một loại pin cát có thể phân phối năng lượng quanh năm bằng cách lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt. Hãy cùng theo dõi bài viết để tìm hiểu thêm về công nghệ này nhé.

Pin cát là gì?

Theo Polar Night Energy, công ty Phần Lan đứng sau ý tưởng này, pin cát là một “kho năng lượng nhiệt ở nhiệt độ cao”. Nó sử dụng cát hoặc các vật liệu giống như cát làm phương tiện lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt. Mục đích của các loại pin này là cung cấp một hồ chứa năng lượng cao và công suất lớn cho năng lượng gió và mặt trời dư thừa. Bằng cách lưu trữ năng lượng dư thừa này dưới dạng nhiệt, nó có thể được sử dụng để sưởi ấm nhà cửa, cung cấp hơi nước nóng và cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch với nhiệt độ xử lý ở nhiệt độ cao.

Với phát minh này, hai nhà sáng lập Tommi Eronen và Markku Ylönen hy vọng sẽ hỗ trợ quá trình chuyển hướng sang năng lượng tái tạo. Hiện tại, tính chất không liên tục của các nguồn năng lượng đang là thách thức đối với các mạng lưới năng lượng. Với pin cát, việc sản xuất năng lượng tái tạo có thể được nâng cấp, đảm bảo luôn có đủ năng lượng sạch.

Pin cát thương mại đầu tiên trên thế giới được sản xuất tại một thị trấn phía Tây Phần Lan có tên là Kankaanpää. Nó kết nối với hệ thống sưởi ấm của quận và cung cấp nhiệt cho các tòa nhà dân cư và thương mại cũng như hồ bơi thành phố. Một bản tin của BBC từ tháng 7 năm 2022 đã giới thiệu thuật ngữ “pin cát” cho một lượng lớn khán giả. Mặc dù vậy, cho đến nay vẫn chưa sản xuất được pin cát cấp cho từng hộ gia đình.

Pin cát hoạt động như thế nào

Bộ lưu trữ nhiệt của pin cát bao gồm một silo cách nhiệt làm bằng vỏ thép. Bên trong silo có cát và ống truyền nhiệt. Các thiết bị bổ sung bên ngoài thiết bị lưu trữ bao gồm các bộ phận tự động hóa, van, quạt và bộ trao đổi nhiệt hoặc máy tạo hơi nước. Điện từ lưới điện hoặc từ sản xuất địa phương, đến từ các nguồn dao động như gió hoặc mặt trời, làm nóng cát. Sau đó, năng lượng điện được chuyển đến bộ lưu trữ nhiệt thông qua bố trí ống dẫn khí vòng kín. Các bộ phận làm nóng điện trở làm nóng không khí lưu thông trong đường ống truyền nhiệt.

Cát đạt nhiệt độ tối đa khoảng 600 độ C ở Kankaanpää. Tùy thuộc vào các nhu cầu khác nhau, cũng có thể hoạt động với nhiệt độ cao hơn. Về lý thuyết, nhiệt độ tối đa không bị giới hạn bởi tính chất của cát làm phương tiện lưu trữ, mà bởi khả năng chịu nhiệt của vật liệu được sử dụng trong xây dựng và kiểm soát.

Để lấy nhiệt ra khỏi bộ lưu trữ nhiệt, không khí mát được thổi qua các đường ống được làm nóng. Không khí nóng thu được dùng để chuyển đổi nước thành hơi hoặc để làm nóng nước sưởi ấm bên trong bộ trao đổi nhiệt không khí-nước.

Lợi ích của cát

Có nhiều vật liệu rắn có thể giữ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của nước. Cát có thể lưu trữ lượng năng lượng gấp nhiều lần mà một bể chứa nước có kích thước tương tự có thể lưu trữ nhờ vào phạm vi nhiệt độ lớn của nó. Vì lý do này, cát đóng một vai trò quan trọng trong sự đổi mới này của Phần Lan. Ngoài ra, cát tiết kiệm không gian và cho phép sử dụng linh hoạt trong các ứng dụng công nghiệp.

Một lợi thế khác của cát là nó có thể giữ nóng trong nhiều tháng. Trong kho lưu trữ nhiệt ở Kankaanpää, nó được sạc theo chu kỳ 2 tuần. Theo công ty, bộ lưu trữ nhiệt có phạm vi tốt nhất khi được sạc và xả từ 20 đến 200 lần mỗi năm.

Một bước nhảy vọt quan trọng trong ngành năng lượng tái tạo

Mặc dù ý tưởng đốt nóng cát để lưu trữ năng lượng không phải là mới, nhưng mô hình do Polar Night Energy tiên phong cho phép ứng dụng lưu trữ nhiệt trên quy mô lớn. Điều này làm cho việc thương mại hóa pin cát trở nên khả thi. Khách hàng bao gồm nhiều doanh nghiệp và ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như tiện ích năng lượng, nhà điều hành tòa nhà dân cư và thương mại, công ty thực phẩm và đồ uống, hóa học và dược phẩm, sản xuất kim loại và các ngành công nghiệp khác.

Pin cát vẫn hoạt động ngay cả trong mùa đông lạnh giá của Phần Lan. Lớp cách nhiệt này bao quanh cát, giữ nhiệt độ bên trong ở mức 600 độ C. Khi đầy, pin lưu trữ tới 8 MWh năng lượng nhiệt. Tùy theo nhu cầu, nó có thể xả khoảng 200 kW điện qua các ống trao đổi nhiệt, đủ để cung cấp nước nóng và sưởi ấm cho khoảng 100 ngôi nhà và một bể bơi. Ở Kankaanpää, pin cát bổ sung năng lượng từ lưới điện. Việc sạc pin diễn ra qua đêm khi giá điện thấp hơn.

Pin cát lấp đầy khoảng trống quan trọng trong năng lượng tái tạo, nơi lưu trữ vẫn là thách thức chính. Các bộ phận của pin cát không bị hao mòn. Bộ phận chuyển động duy nhất là quạt, rất dễ thay thế. Ngoài hiệu quả của nó, cát còn có tuổi thọ rất dài: một kho lưu trữ bền vững cho năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, hiện nay nhiều nhà xây dựng vẫn đang từ chối ý tưởng này để tránh góp phần vào tình trạng thiếu cát sông chất lượng cao trên toàn cầu.

Quỳnh Anh (dịch từ Toposmagazine.com: https://toposmagazine.com/sand-battery-finland/)

Tin liên quan:

• NamiTech- FUNiX hợp tác chiến lược ứng dụng ChatGPT trong giáo dục
• FUNiX mở rộng hợp tác tại Nhật, thêm cơ hội việc làm cho học viên
• Xây dựng văn hóa học tập: Biến suy thoái thành cơ hội
• Chuyện nữ sinh học trực tuyến để tốt nghiệp đại học sớm
• 5 cách tìm việc IT khôn ngoan cho người ít kinh nghiệm
• Nhân sự nghỉ việc từ công ty lớn khó khăn thích nghi với startup