Báo cáo của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu phát hành ngày 26 tháng 11 vừa qua cho thấy, trừ khi lượng khí nhà kính phải giảm đáng kể trong thời gian ngắn, nếu không trái đất sẽ phải đối mặt với việc nhiệt độ tăng cao bất thường và không thể đảo ngược trong tương lai không xa. Tình hình càng trở nên đáng ngại hơn khi báo cáo của Tổ chức Thời tiết Thế giới cho thấy lượng khí nhà kính phát thải mới đạt mức cao kỷ lục mới vào năm 2018.
Giảm phát thải khí nhà kính không chỉ tập trung vào việc mở rộng các hệ thống năng lượng thân thiện môi trường mà còn phải đi kèm với những hệ thống lưu trữ các nguồn năng lượng tái tạo. Đó là lý do các nhà đầu tư tỷ phú và các quỹ đầu tư tin rằng những hệ thống lưu trữ năng lượng này sẽ là khoản đầu tư ổn định cho một tương lai bất ổn phía trước.
Những cánh đồng pin mặt trời khổng lồ nếu không có thiết bị lưu trữ thích hợp sẽ trở nên vô dụng.
Những giới hạn của pin Lithium-Ion trong lưu trữ năng lượng
Thị trường lưu trữ điện năng tại Mỹ dự kiến sẽ tăng trưởng gấp 12 lần trong vòng 5 năm tới. Theo báo cáo của Wood Mackenzie Storage Service, quy mô triển khai sẽ tăng từ mức 430 MW trong năm 2019 lên mức hơn 5 GW (gigawatt) vào năm 2024 với giá trị vào khoảng 5,3 tỷ USD.
Tuy nhiên, để lưu trữ một cách bền vững nhiều gigawatt điện và lấy chúng ra sử dụng khi cần thiết mà không hao hụt đáng kể lại không phải vấn đề đơn giản.
Pin Lithium-Ion dù đang được sản xuất và sử dụng rộng rãi trên toàn cầu vẫn có những giới hạn khó vượt qua. Chúng bị hao hụt dung lượng trong quá trình nạp và xả điện và cuối cùng sẽ cần phải thay thế. Ngoài ra chúng cũng không thực sự an toàn khi có thể phát nổ hoặc bắt lửa nếu có các hư tổn bên ngoài.
Tìm kiếm một giải pháp thay thế hữu hiệu cho Lithium-Ion đang trở nên khó khăn hơn khi giá thành công nghệ pin này giảm nhanh chóng do mở rộng hoạt động sản xuất thời gian gần đây.
Pin điện cực sắt: đối thủ được các tỷ phú chọn để cạnh tranh với pin Lithium-Ion
Thế nhưng một nhóm các nhà đầu tư tư nhân, quỹ Breakthrough Energy Ventures (hay BEV), dẫn đầu là những tỷ phú thế giới như Bill Gates, Jeff Bezos, Michael Bloomberg, Richard Branson và Jack Ma, đang sẵn sàng cung cấp những đòn bẩy tài chính khổng lồ cho các startup tìm ra những giải pháp lưu trữ năng lượng sạch, với thời gian lưu trữ dài hơn để đáp ứng nhu cầu tiềm năng của thị trường.
Trong tháng 10 vừa qua, ESS, một nhà sản xuất pin điện cực sắt (iron-flow batttery) với giá rẻ, thời gian lưu trữ lâu dài để trang bị cho hạ tầng năng lượng tái tạo trên toàn cầu, đã nhận được 30 triệu USD từ BEV trong vòng gây quỹ Series C.
Trái ngược với pin Lithium-Ion có ưu thế về kích thước nhỏ gọn và mật độ năng lượng cao dành cho các thiết bị di động, pin Iron-Flow lại có ưu thế về thời lượng lưu trữ rất dài, tuổi thọ cao gấp nhiều lần (hơn 20.000 lần nạp xả và toàn hệ thống có tuổi thọ đến hơn 20 năm), chất điện phân và điện cực thân thiện với môi trường, cũng như giá thành rẻ hơn.
Mỗi "cục" pin của ESS có kích thước tương đương 1 Container 40 feet, với khả năng lưu trữ 400 kWh điện.
Thay vì dùng chất điện phân dạng rắn như pin Lithium-Ion, pin Iron-Flow dùng chất điện phân dạng dung dịch, tương tự như các ắc quy axit thông thường, và sau đó được bơm khắp hệ thống để thực hiện phản ứng hóa học sản sinh ra điện. Vì có mật độ năng lượng thấp hơn, cùng với các ứng dụng trong các khu vực không có điện lưới, pin Iron-Flow thường được lắp đặt trong các container để dễ dàng vận chuyển đến nơi có nhu cầu.
Dù cùng có chi phí triển khai ban đầu ngang với pin Li-ion, nhưng với thời gian lưu trữ dài đến hàng chục năm và ít độc hại, thân thiện với môi trường, pin Iron-Flow đang cạnh tranh với pin Lithium-Ion để trở thành sự lựa chọn cho các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo với công suất có thể lên tới hàng Gigawatt.
Hình vẽ mô tả khối pin của ESS và cách lắp đặt nó bên trong mỗi Container.
Tuy nhiên, pin Iron-Flow cũng không phải sự lựa chọn duy nhất. Cựu nhân viên Tesla, Gene Berdichevsky, hiện đang là CEO của Sila Nanotechnologies, startup phát triển công nghệ pin cực dương silicon. Startup này đã huy động được hơn 100 triệu USD từ các quỹ đầu tư và cả LG Chem, đối tác sản xuất pin xe điện cho hãng ô tô GM.
Không phải chờ đến khi cơn khát năng lượng tái tạo trên toàn cầu bùng nổ thì nhu cầu đối với những thiết bị lưu trữ năng lượng như trên mới cần thiết. Ngay cả hiện tại, đối với những khu vực nhạy cảm như bệnh viện, các nhà máy công nghiệp, hay các khu vực đang chịu thiên tai, luôn cần các hệ thống phát điện quy mô lớn để tiếp tục hoạt động khi điện lưới không còn nữa. Có lẽ giờ là lúc các nhà tỷ phú bắt đầu rút ví mạnh hơn nữa cho những hệ thống như vậy.
Tham khảo CNBC