Trong bối cảnh thế giới đang chuyển mình mạnh mẽ sang năng lượng tái tạo, những mỏ quặng bỏ hoang, tưởng chừng như không còn giá trị, lại đang trở thành nguồn tài nguyên quý giá cho ngành năng lượng sạch. Đặc biệt, công nghệ pin trọng lực đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng, có khả năng thay thế pin lithium truyền thống.
Với sự gia tăng nhanh chóng của năng lượng tái tạo, việc lưu trữ điện từ các nguồn như năng lượng mặt trời và gió trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Khi mặt trời không chiếu sáng và gió ngừng thổi, sản lượng điện có thể giảm xuống gần như bằng 0. Hơn nữa, sự bùng nổ của xe điện đang tạo ra nhu cầu điện năng ngày càng cao, đòi hỏi các giải pháp lưu trữ hiệu quả hơn.
Trong bối cảnh này, pin trọng lực đã được các nhà khoa học nghiên cứu và phát triển như một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn. Công nghệ này không chỉ sử dụng nguyên lý vật lý cơ bản mà còn tận dụng những nguồn tài nguyên sẵn có từ các mỏ quặng bỏ hoang.
Trên toàn cầu, ước tính có hàng triệu mỏ quặng đã ngừng hoạt động, và đây chính là những địa điểm lý tưởng để triển khai công nghệ pin trọng lực. Thay vì phụ thuộc vào các kim loại hiếm, pin trọng lực sử dụng trọng lực – một trong những lực cơ bản nhất của tự nhiên – để lưu trữ năng lượng.
Pin Trọng Lực Là Gì?
Pin trọng lực hoạt động dựa trên nguyên lý thế năng, tức là năng lượng được lưu trữ trong một vật thể dựa trên vị trí của nó trong trường lực. Khi một vật thể được nâng lên cao, nó tích lũy thế năng. Khi vật thể rơi xuống, thế năng này sẽ được chuyển hóa thành động năng, từ đó tạo ra điện. Đây chính là cách mà pin trọng lực hoạt động, mang lại một giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả và bền vững.
Ba Hình Thức Lưu Trữ Năng Lượng Dựa Trên Thế Năng
(1) Một trong những công nghệ lưu trữ năng lượng lâu đời nhất là hệ thống thủy điện tích năng. Trong hệ thống này, nước được bơm lên cao và khi được giải phóng, nó sẽ chảy xuống, quay các tua-bin và tạo ra điện. Khi có năng lượng dư thừa, nước sẽ được bơm trở lại để tích trữ.
Ví dụ điển hình tại Việt Nam là Nhà máy thủy điện tích năng Bác Ái, với mức đầu tư lên tới 21.100 tỷ đồng, đang áp dụng nguyên lý này để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.
(2) Năm 2022, các nhà nghiên cứu từ Viện Phân tích Hệ thống Ứng dụng Quốc tế (IIASA) đã đề xuất một mô hình pin trọng lực mới, trong đó các thang máy trong các tòa nhà cao tầng sẽ sử dụng hệ thống phanh tái tạo để sản xuất điện khi hạ các vật tải trọng từ tầng cao xuống tầng thấp.
(3) Cuối cùng, ý tưởng về Kho lưu trữ năng lượng trọng lực ngầm (UGES) trong các mỏ hoang đã được phát hiện, cho phép biến những địa điểm này thành giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững. Hệ thống UGES có thể bao gồm trục mỏ, động cơ kiêm máy phát điện, và các thiết bị khai thác, giúp chuyển đổi thế năng của cát thành điện năng.
Pin Trọng Lực Trong Mỏ Hoang Có Thể Lưu Trữ Từ 7 Đến 70 TWh
Các nhà nghiên cứu từ IIASA ước tính rằng UGES có khả năng lưu trữ năng lượng toàn cầu từ 7 đến 70 TWh, với nhiều hệ thống được triển khai tại các quốc gia có nhiều mỏ bỏ hoang như Trung Quốc, Ấn Độ, Nga và Mỹ. Việc chuyển đổi các mỏ bỏ hoang thành nơi lưu trữ năng lượng không chỉ giúp giảm thiểu carbon mà còn tạo ra một giải pháp bền vững cho tương lai.
Nhà nghiên cứu Behnam Zakeri nhấn mạnh rằng việc tái định hình hệ thống năng lượng bằng cách sử dụng các nguồn tài nguyên hiện có là rất cần thiết. Ông cũng cho biết rằng các khái niệm lưu trữ năng lượng trọng lực mới đang được phát triển và sẽ được công bố trong thời gian tới.