Tăng hiệu quả lưu trữ cho năng lượng tái tạo

Lưu trữ năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo là một trong những biện pháp quan trọng trong chính sách năng lượng của EU. Đáp ứng yêu cầu thực tế, trong một dự án của EU, các nhà khoa học đã sử dụng mô hình nguyên tử để chế tạo một loại pin kẽm có khả năng lưu trữ lượng lớn năng lượng.

EU đang phải đối mặt với nhiều bất ổn về an ninh năng lượng. Nguyên nhân chủ yếu là do giá nhiên liệu hóa thạch biến động mạnh và rủi ro địa chính trị liên quan đến các nguồn năng lượng nhập khẩu.

Việc tăng cường sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo được kỳ vọng sẽ giúp khối này đạt mục tiêu 20% sản lượng điện vào năm 2020. Tuy nhiên, để đạt được điều này cần phải phát triển công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu quả cao. 

Các loại ắc-qui cỡ lớn được xem là một trong những công nghệ chủ chốt để tạo ra sự thay đổi. Trong đó, pin kẽm không khí có tiềm năng lớn nhất nhờ mật độ năng lượng cao, thân thiện với môi trường và chi phí vật liệu thấp.

Dù vậy, đến nay, công nghệ pin kẽm không khí vẫn còn tồn tại hạn chế chỉ có khả năng sạc một lần duy nhất và không thể tái sạc như pin lithium vốn đang chiếm lĩnh thị trường.

Để hoàn thiện công nghệ này, EU đã tiến hành dự án “Pin lưu trữ năng lượng hiệu quả trên nền tảng công nghệ nano kẽm không khí thế hệ thứ hai” (ZAS) với tổng vốn đầu tư 6,3 triệu EUR.

Trong dự án này, các nhà nghiên cứu sẽ phát triển dòng pin kẽm không khí mới có khả năng lưu trữ nhanh chóng điện năng từ các nguồn như: năng lượng mặt trời, gió...Đây là các nguồn năng lượng vốn phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và không có khả lưu trữ trực tiếp.

Chủ nhiệm dự án cho biết họ đã sử dụng công nghệ siêu máy tính để mô phỏng các lượng tử hoá học. Từ đó, nắm rõ các phân tử kẽm tại a-nốt và không khí tại ca-tốt đã hoạt động và phản ứng với nhau như thế nào và tìm cách làm các hệ thống sử dụng pin kẽm không khí trước đây vận hành hiệu quả hơn.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, việc sử dụng kẽm nguyên chất là nguyên nhân khiến pin không thể tự sạc lại. Để giải quyết vấn đề này, kẽm nguyên chất đã được thay thế hợp kim kẽm. Bước đầu thử nghiệm cho thấy, chu kỳ sạc đã đạt 1.000 lần và con số này được kỳ vọng sẽ tăng lên 10 nghìn lần trong tương lai gần.

Thành công này cũng góp phần mở ra một triển vọng mới trong việc thay thế pin lithium có giá thành cao và sử dụng nguồn kim loại liti quý hiếm hiện nay sang pin kẽm không khí có giá thành rẻ và dồi dào hơn.

Dự kiến, giá của các tấm pin kẽm không khí tái sạc này sẽ dưới 300 EURO/kWh khi đưa ra thị trường, so với mức 500 EURO/kWh của pin lithium.

Trường Duy (Theo Energy DTU)