Pin natri-ion được thiết lập để châm ngòi cho một cuộc cách mạng năng lượng tái tạo
Tín dụng: CC0 Miền công cộng
Mức độ mà năng lượng tái tạo sẽ chiếm ưu thế trong lưới năng lượng của Úc là một vấn đề lớn trong khoa học và chính trị. Năng lượng mặt trời và gió rõ ràng là dạng điện rẻ nhất hiện nay. Nhưng những giới hạn đối với những công nghệ này có thể làm suy yếu khả năng sử dụng hỗn hợp điện chỉ sử dụng năng lượng tái tạo.
Những thách thức do máy phát điện năng lượng mặt trời và gió đặt ra là có thật. Chúng vốn có tính biến đổi, chỉ tạo ra điện khi có nắng và có gió thổi. Để đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng đáng tin cậy, các lưới điện chủ yếu sử dụng năng lượng tái tạo cần có công suất “vững chắc”: công nghệ dự phòng có thể cung cấp điện theo yêu cầu.
Một số người, bao gồm cả chính phủ Albanese, cho rằng cần có máy phát điện chạy bằng khí đốt để lấp đầy khoảng trống. Những người khác, chẳng hạn như Liên minh, cho rằng năng lượng tái tạo hoàn toàn không thể "tiếp tục hoạt động" và thay vào đó, Úc nên theo đuổi năng lượng hạt nhân.
Nhưng một phương pháp mới để củng cố lưới điện trên thế giới đang phát triển nhanh chóng: pin natri-ion.Công nghệ lưu trữ năng lượng mới nổi này có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi—cho phép lưới điện của chúng ta hoạt động bằng 100% năng lượng tái tạo.
Pin natri-ion: Ưu và nhược điểm
Bộ lưu trữ năng lượng thu thập năng lượng dư thừa do năng lượng tái tạo tạo ra, lưu trữ rồi giải phóng theo yêu cầu để giúp đảm bảo nguồn cung cấp đáng tin cậy. Những cơ sở như vậy cung cấp khả năng lưu trữ ngắn hạn hoặc dài hạn (hơn 100 giờ).
Hiện nay, pin lithium-ion là công nghệ lưu trữ chính nhưng tốt nhất để lưu trữ trong thời gian ngắn. Pin natri-ion hiện gần như đã sẵn sàng để lấp đầy khoảng trống lưu trữ lâu dài.
Đúng như tên gọi, pin natri-ion chứa natri (ký hiệu Na), một nguyên tố có trong muối. Công nghệ này liên quan đến sự chuyển động của các ion natri giữa các cực dương và cực âm, tạo ra điện tích.
Công nghệ được sử dụng trong pin natri-ion tương tự như pin lithium-ion. Trên thực tế, như những người khác đã lưu ý, các nhà máy hiện đang sản xuất pin lithium có thể chuyển sang sử dụng pin natri một cách dễ dàng và rẻ tiền.
Và natri là một nguyên liệu dồi dào hơn nhiều so với lithium và có khả năng chiết xuất rẻ hơn.
Một số hình thức khai thác lithium cần nhiều nước và năng lượng và đã dẫn đến ô nhiễm cục bộ, chẳng hạn như ở các hồ trên núi ở Nam Mỹ. Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm ở lithium đá cứng của Australia lại ít hơn nhiều.
Việc tái chế và thải bỏ pin lithium là một thách thức dù dễ dàng hơn nhiều so với việc tái chế carbon từ nhiên liệu hóa thạch.
Về hiệu suất, pin natri có khả năng sạc lâu hơn nhiều so với pin lithium.
Nhưng cũng như bất kỳ công nghệ nào, pin natri-ion đều có những thách thức. Ion natri lớn hơn và nặng hơn ion lithium. Điều này có nghĩa là pin có mật độ năng lượng ít hơn so với pin lithium và do đó cần nhiều không gian và vật liệu hơn để lưu trữ cùng một lượng điện tích.
Tuy nhiên, điều này đang được cải thiện. Theo một phân tích, mật độ năng lượng của pin natri vào năm 2022 bằng với mật độ năng lượng của pin lithium-ion cấp thấp hơn một thập kỷ trước đó.
Và hoạt động nghiên cứu và phát triển đang diễn ra có nghĩa là mật độ năng lượng của chúng tiếp tục tăng.
Tiếp cận thị trường
Giống như tất cả các công nghệ đầy hứa hẹn, câu hỏi quan trọng đối với pin natri-ion là khi nào chúng có thể được thương mại hóa rộng rãi.
Để trả lời câu hỏi đó, chúng tôi có thể xem xét phân tích gần đây dựa trên phương pháp do Viện Công nghệ Massachusetts phát triển. Nó cho thấy pin natri-ion đang ngày càng trở nên cạnh tranh về giá thành và do đó có thể gia nhập thị trường toàn cầu sớm nhất là vào năm 2027.
Phân tích cho thấy pin natri-ion sẽ sớm sánh ngang với chi phí sử dụng năng lượng chạy bằng khí đốt làm nguồn năng lượng tăng cường.
Tương tự, một đánh giá của Bộ năng lượng Hoa Kỳ vào tháng 9 năm ngoái cho thấy pin natri-ion "dự kiến sẽ chiếm thị phần đáng kể vào năm 2030".
Họ cho biết công nghệ này có thể trở thành sự thay thế cạnh tranh cho pin photphat axit chì hoặc lithium-iron trong cả điện khí hóa xe quy mô nhỏ và các ứng dụng "đằng sau đồng hồ đo" như sao lưu hệ thống bảng năng lượng mặt trời gia đình.
Phân tích cho thấy hoạt động sản xuất pin natri-ion hiện tại và theo kế hoạch tập trung ở Trung Quốc và Châu Âu, đồng thời một số nhà sản xuất pin lớn đang "dự kiến các cơ sở sản xuất quy mô lớn trong tương lai gần".
Họ bao gồm công ty xe cơ giới BYD của Trung Quốc, công ty được cho là đã bắt đầu xây dựng cơ sở sản xuất pin natri-ion ở Từ Châu.
Tại Úc, công ty pin Faradion có trụ sở tại Vương quốc Anh đã lắp đặt các mô-đun cố định nhỏ ở Thung lũng Yarra của Victoria vào năm 2022.
Giữ các lựa chọn của chúng tôi mở
Một kế hoạch gần đây của Cơ quan Điều hành Thị trường Năng lượng Úc (AEMO) cho thấy năng lượng đốt than sẽ bị loại bỏ vào năm 2035. Tuy nhiên, kế hoạch này cho thấy một lượng khí đốt đáng kể sẽ vẫn còn trong lưới điện.
Phân tích của AEMO không xem xét đến tiềm năng lưu trữ năng lượng lâu dài để cạnh tranh với khí đốt. Tuy nhiên, sự phát triển của các công nghệ như pin natri-ion cho thấy chúng ta nên đặt câu hỏi về nhu cầu khí đốt giả định của AEMO trong tương lai.
Những đổi mới đột phá phát triển nhanh chóng và theo cấp số nhân. Chúng ta chỉ cần nhìn vào tốc độ tăng trưởng hàng năm của các công nghệ năng lượng sạch hiện có chẳng hạn như năng lượng mặt trời (29%), gió (14%), xe điện (54%) và bộ lưu trữ pin (52%).
Cơ quan Quản lý Biến đổi Khí hậu hiện đang đánh giá các lộ trình chuyển đổi công nghệ và phát thải tiềm năng của Úc khi chúng ta hướng tới mức phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Phạm vi đánh giá là kiểm tra những công nghệ nào có thể được triển khai trong từng lĩnh vực để hỗ trợ giảm phát thải.
Tiềm năng của pin natri-ion cho thấy các chính sách do cơ quan có thẩm quyền đưa ra không nên hạn chế các lựa chọn gây ô nhiễm cho ngành điện, chẳng hạn như năng lượng chạy bằng khí đốt. Các giải pháp thay thế sạch hơn có thể sẽ được thương mại hóa trong một vài năm tới—và sự ổn định của khí hậu của chúng ta phụ thuộc vào việc lập kế hoạch cho chúng.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
