Dự trữ năng lượng dưới lòng đất

Một trong những điều trở ngại đối với sự chuyển đổi sang các loại năng lượng sạch như thủy năng hoặc quang năng đó là lưới điện không thể dự trữ đủ lượng điện để hệ thống hoạt động ổn định. Giờ đây các nhà nghiên cứu đã đề xuất giải pháp khắc phục vấn đề này.

Tua-bin gió và những tấm pin quang điện. Các nhà nghiên cứu cho biết lượng điện thu được trong các tấm pin năng lượng mặt trời trong những ngày hè có thể được dự trữ dưới đất và có thể đem ra sử dụng vào mùa đông. Tương tự như thế, năng lượng thu được nhờ sức gió cũng có thể được dự trữ để sử dụng khi cần thiết.

Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng thiết bị tạo năng lượng từ gió, nước và năng lượng mặt trời có thể tạo ra dòng điện ổn định với chi phí tiết kiệm hơn bây giờ khi có các biện pháp dự trữ năng lượng .

Vài năm trở lại đây, giáo sư Mark Jacobson - giáo sư khoa công nghệ môi trường thuộc trường Đại Học Standford cùng đồng nghiệp của mình là Mark Delucchi từ trường Đại Học California đã cùng viết ra các bản kế hoạch chi tiết về việc các bang ở Mỹ có thể chuyển từ năng lượng hóa thạch sang sử dụng hoàn toàn năng lượng tái tạo.

Trong một nghiên cứu mới được công bố của Học Viện Quốc Gia về Khoa Học, họ sử dụng dữ liệu thu tập được từ từng bang về số lượng máy sản xuất điện từ năng lượng gió, nước và ánh sang mặt trời cần ở mỗi bang, từ đó chỉ ra rằng việc lắp đặt các loại máy này về lý thuyết có thể giúp xây dựng một lưới điện quốc gia an toàn, đáng tin cậy với mức giá hợp lý. Điều kiện là phải có hệ thống dự trữ năng lượng không quá tốn kém nhưng vẫn có đủ khả năng “cung cấp khi cần”.

NỖ LỰC NGẦM

Mấu chốt của hệ thống được đề xuất này nằm ở khả năng dự trữ và tái phục hồi điện, nhiệt hoặc làm mát để đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng tại mọi thời điểm.

Lượng nhiệt mùa hè thu được từ những tấm pin năng lượng mặt trời có thể được dự trữ trong đất, đá và sau đó được sử dụng để sưởi ấm khi đông đến. Lượng điện thừa có thể dùng để tạo đá, làm mát khi giá điện tăng lên.

Điện thừa cũng có thể được dùng để tạo thêm điện bằng cách dùng nó để hỗ trợ dây chuyền máy móc sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời hoặc thủy điện.

Trong bản kế hoạch của Jacob, hydro cũng trở thành một phương tiện để dự trữ. Trong những thời điểm ít người sử dụng, điện thừa sẽ được dùng để tạo hydro. Hydro này sau đó lại có thể được trữ lại trong các pin nhiên liệu rồi được dùng để tiếp năng lượng cho một vài loại phương tiện khác.

Các nghiên cứu trước đây của Jacobson cũng đã thu hút nhiều sự chú ý, nhưng các nhà phê bình lên tiếng rằng lưới điện quốc gia mà không có sự tồn tại của các nhà máy điện chạy bằng than giữ vai trò chủ đạo và khí ga tự nhiên phòng các trường hợp thiếu nguồn cung thì không thể đáng tin được. Gió không phải lúc nào cũng thổi, và không phải lúc nào cũng thu được nhiệt từ ánh sáng mặt trời, pin lại càng không đủ để dự trữ điện cho cả nước.

TÁI THIẾT LƯỚI ĐIỆN

Trong nghiên cứu mới của mình, Jacobson và các nhà đồng tác giả, gồm Bethany Frew hiện đang làm việc trong Phòng Nghiên Cứu Năng Lượng Tái Tạo Quốc Gia, và sinh viên sau đại học Mary Cameron, đề xuất kết hợp các phương pháp dự trữ năng lượng có phí thấp với việc sử dụng năng lượng được dự trữ để lấp đi những thiếu hụt khi nhu cầu tiêu thụ điện tăng, nhiệt tăng cao.

Năng lượng được dùng trong hệ thống này có thể lấy từ gió, nước, ánh sáng mặt trời mà không phải là khí ga tự nhiên, than hay năng lượng nguyên tử. Các nhà nghiên cứu cũng cho biết kết quả của việc sử dụng năng lượng sạch này giúp giảm ô nhiễm không khí và cứu sống khoảng 10,000 sinh mệnh mỗi năm. Trung bình mỗi năm ở Mỹ có khoảng 60,000 đến 65,000 người bị ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe do ô nhiễm không khí.

Một trong những ví dụ điển hình của công nghệ này đó là cộng đồng sử dụng năng lượng mặt trời Drake Landing ở Canada, gần Calgary. 52 hộ gia đình dùng năng lượng mặt trời để sưởi vào mùa đông, dự trữ năng lượng này dưới lòng đất vào mùa hè. Nước có thể được đun nóng đến 175^oF nhờ nhiệt mặt trời và được giữ trong đường ống cách biệt nằm dưới lòng đất, cách mặt đất khoảng 120 feet. Nhiệt được dự trữ nhưng vẫn đủ để sưởi ấm căn nhà trong cả mùa đông.

Dự trữ điện dưới lòng đất thì rẻ hơn so với việc dùng pin để trữ điện. Một vài tua-bin gió hiện giờ phải ngừng hoạt động khi không có nhu cầu dùng điện từ tua-bin bởi vì mức phí để dự trữ điện từ tua-bin quá cao. Jacobson cho biết việc sử dụng rộng rãi hệ thống dự trữ năng lượng dưới lòng đất đỡ tốn kém hơn nhiều so với việc sử dụng pin. Hiện giờ việc dùng pin để trữ điện tốn khoảng 350$/kilowatt giờ so với dự trữ năng lượng dưới đất.

Thanh Thảo (Theo Sciencedaily.com)