Trong khi pin lithium-ion vẫn là công nghệ chủ đạo, các nhà khoa học và doanh nghiệp trên thế giới đang thử nghiệm hàng loạt giải pháp lưu trữ "không giống ai" từ không khí hóa lỏng, muối nóng chảy, cát cho tới... mồ hôi của con người.

Một trong những dự án tham vọng nhất đang được triển khai tại Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất (UAE), nơi tổ hợp điện mặt trời rộng tương đương khoảng 12.600 sân bóng đá kết hợp với hệ thống lưu trữ dung lượng 19GWh.

Khi hoàn thành, đây sẽ là hệ thống pin lưu trữ lớn nhất thế giới, đủ cung cấp điện xuyên đêm cho khoảng nửa triệu hộ gia đình, theo báo Guardian (Anh).

Tuy nhiên, giới nghiên cứu cho rằng tương lai của lưu trữ năng lượng không chỉ phụ thuộc vào pin lithium-ion. Loại pin này cần các khoáng sản quan trọng như lithium, cobalt và nickel - những vật liệu ngày càng đắt đỏ và gây nhiều lo ngại về môi trường cũng như chuỗi cung ứng toàn cầu.

Trong khi đó, nhiều công nghệ mới có tuổi thọ lên tới khoảng 20 năm, có thể tái sử dụng hoặc tái chế và không phụ thuộc vào các kim loại hiếm.

Từ không khí lỏng, muối nóng chảy...

Một hướng đi đầy hứa hẹn là "pin không khí lỏng".

Tại vùng Đại Manchester (Anh), dự án Carrington sử dụng điện dư thừa để làm lạnh không khí xuống -196°C, biến nó thành chất lỏng có thể tích chỉ bằng khoảng 1/700 so với ban đầu.

Khi cần phát điện, không khí lỏng được làm ấm trở lại, giãn nở nhanh qua tua bin để tạo ra điện mà không phát thải khí nhà kính. Hệ thống có thể lưu trữ năng lượng từ vài giờ đến nhiều tuần, hứa hẹn trở thành giải pháp cho lưới điện quy mô lớn.

Trong khi đó Mỹ lại áp dụng phương pháp gần như ngược lại tại sa mạc ở bang Nevada (Mỹ): lưu trữ năng lượng dưới dạng nhiệt từ muối nóng chảy.

Dự án Crescent Dunes sử dụng hơn 10.000 tấm pin năng lượng Mặt trời để đun nóng hỗn hợp muối kali nitrat và natri nitrat lên khoảng 560°C. Lượng nhiệt này được giữ lại tới 10 giờ sau khi Mặt trời lặn rồi dùng để tạo hơi nước, vận hành tua bin phát điện.

Công nghệ muối nóng chảy cũng đang được Đan Mạch mở rộng sang lĩnh vực công nghiệp nặng. Một hệ thống pin muối nóng chảy dung lượng 1GWh có thể giữ nhiệt trong gần hai tuần, sau đó tạo hơi nước nhiệt độ cao phục vụ các nhà máy, góp phần giảm phát thải carbon ở những ngành khó điện hóa.

... Đến cát và mồ hôi

Không chỉ muối, cát cũng trở thành vật liệu lưu trữ năng lượng.

Tại thị trấn Pornainen ở Phần Lan, khoảng 2.000 tấn đá xà phòng nghiền được sử dụng như một "pin cát" khổng lồ. Điện tái tạo được chuyển thành nhiệt và lưu giữ trong khối cát cao 13m, đủ sưởi ấm trường học, thư viện và các tòa nhà công cộng suốt nhiều tuần.

Hệ thống giúp địa phương chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng dầu trong mạng lưới sưởi và giảm khoảng 60% lượng dăm gỗ tiêu thụ.

Ở quy mô nhỏ hơn, các nhà khoa học tại Đại học Khoa học Tokyo (Nhật Bản) đang phát triển miếng dán sinh học có thể tạo ra điện từ mồ hôi.

Thiết bị sử dụng enzyme để phân giải lactate - hợp chất có nhiều trong mồ hôi - nhằm giải phóng electron và tạo dòng điện. Công nghệ này có thể cung cấp năng lượng liên tục cho các cảm biến y tế và thiết bị đeo mà không cần pin sạc truyền thống.

Với sự đa dạng này, thế giới có thêm cơ hội giải quyết bài toán lưu trữ - mắt xích quan trọng nhất để điện sạch thực sự thay thế nhiên liệu hóa thạch.

Pin cát lớn nhất thế giới giúp giảm phát thải carbon

Khi hoàn thiện, ước tính pin cát có thể giúp giảm gần 70% lượng phát thải carbon dioxit hằng năm của đô thị.