Các nhà khoa học đang phát triển công nghệ pin bê tông chìm dưới nước, hứa hẹn một cuộc cách mạng năng lượng sắp đến. Những thử nghiệm với các quả cầu rỗng lớn này đang chứng minh đây là một nguồn năng lượng lưu trữ sáng tạo có thể cung cấp điện cho hàng triệu ngôi nhà.
Tại độ sâu khoảng 100 mét dưới mặt nước, một quả cầu bê tông đang nằm yên trên đáy hồ Constance ở Bodensee, Đức. Với đường kính gần 3 mét, quả cầu này chứa đầy nước hồ trong. Hệ thống bơm-tua-bin và van gắn liền với quả cầu đã bơm nước ra ngoài, tạo ra một khoảng chân không bên trong. Khi các kỹ sư tắt nguồn điện cho hệ thống, việc bơm ngừng lại và nước biển xung quanh tràn vào, quay tua-bin và tạo ra điện.
Viện Fraunhofer về Kinh tế Năng lượng và Công nghệ Hệ thống Năng lượng (IEE) của Đức đã thiết kế công nghệ pin dưới nước độc đáo này, cho phép lưu trữ năng lượng và phát hành khi cần thiết. Bài thử nghiệm mẫu tại hồ vào năm 2017 đã giúp các kỹ sư hình dung ra những cánh đồng pin lớn dưới nước, sử dụng áp lực tự nhiên của nước sâu để lưu trữ năng lượng từ các hệ thống năng lượng mặt trời hoặc gió. Khi các hệ thống này sản xuất năng lượng lớn hơn nhu cầu của lưới điện, năng lượng dư thừa sẽ được sử dụng để bơm nước ra khỏi quả cầu. Khi nhu cầu năng lượng tăng cao, các bơm ngừng hoạt động và nước biển lại tràn vào quả cầu. Một dây cáp sẽ chuyển điện trở lại lưới điện.
Công nghệ dưới nước này được gọi là StEnSea (Stored Energy in the Sea). Những quả cầu bê tông khổng lồ neo xuống đáy đại dương là một giải pháp sáng tạo cho nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới. Chúng không chiếm diện tích đất quý giá và đơn giản hơn rất nhiều so với các giải pháp lưu trữ truyền thống, thường phải sử dụng hai hồ chứa ở độ cao khác nhau để di chuyển nước qua các tua-bin. Trong thiết kế này, cột nước phía trên các quả cầu tạo thành một hồ chứa trên, trong khi chính các quả cầu lại hoạt động như hồ chứa dưới.
Theo Viện Fraunhofer, công nghệ StEnSea cho phép cung cấp dung lượng lưu trữ khổng lồ ngoài khơi, gần bờ và trong các vùng nước sâu, thậm chí ở những khu vực có mật độ dân số cao, từ đó mở ra một lựa chọn mới cho việc lưu trữ năng lượng lớn trong các hệ thống năng lượng tương lai. Giám đốc bộ phận Fraunhofer IEE, Jochen Bard, chia sẻ trong một video trên YouTube năm 2020 rằng, các mô phỏng của Fraunhofer IEE với bê tông đã chứng minh rằng nó đủ mạnh để hoạt động ở độ sâu lớn hơn nhiều so với hồ Constance, khoảng từ 600 đến 800 mét dưới mặt nước (tương đương 1.970 đến 2.620 feet). Ở đó, áp lực có thể lên tới 77 atmospheres, gấp 77 lần áp lực mà chúng ta cảm nhận ở mức độ mặt biển.
Hiện tại, công ty đang dẫn đầu một dự án tham vọng hơn ngoài khơi California với sự tham gia của một nhóm quốc tế, bao gồm Sperra từ Mỹ với công nghệ in 3D bê tông, và Pleuger Industries từ Đức, chuyên thiết kế các bơm dưới nước. Thử nghiệm lớn hơn này sẽ sử dụng một quả cầu rỗng dài khoảng 9 mét, nặng khoảng 400 tấn, được neo ở độ sâu khoảng 600 mét. Dự kiến hoạt động vào cuối năm 2026, dự án này nhằm chứng minh tính khả thi của công nghệ quả cầu bê tông trong điều kiện thực tế của đại dương.
Các quả cầu bê tông in 3D cần phải chịu đựng được áp lực nước khổng lồ ở độ sâu này. Một quả cầu đơn sẽ có dung lượng lưu trữ khoảng 0,4 megawatt giờ. Mặc dù chỉ đủ năng lượng để cung cấp cho một hộ gia đình trung bình trong hai tuần, nhưng các kế hoạch đã được triển khai cho những quả cầu lớn hơn — lên đến 30 mét đường kính — có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn đáng kể. Chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định lưới điện, đặc biệt là những lưới điện phụ thuộc vào các nguồn năng lượng tái tạo không ổn định như năng lượng mặt trời và gió. Cuối cùng, kế hoạch của Viện Fraunhofer là triển khai những quả cầu dài 100 mét. Các nhà khoa học và kỹ sư hy vọng đạt được tiềm năng lưu trữ toàn cầu lên tới 817.000 gigawatt giờ, theo ước tính của Fraunhofer IEE. Điều này có nghĩa là hệ thống StEnSea có thể cung cấp năng lượng cho gần 75 triệu ngôi nhà mỗi năm, mở rộng đáng kể giải pháp lưu trữ năng lượng trong tương lai.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/energy/a64930513/concrete-batteries-energy/
Tại độ sâu khoảng 100 mét dưới mặt nước, một quả cầu bê tông đang nằm yên trên đáy hồ Constance ở Bodensee, Đức. Với đường kính gần 3 mét, quả cầu này chứa đầy nước hồ trong. Hệ thống bơm-tua-bin và van gắn liền với quả cầu đã bơm nước ra ngoài, tạo ra một khoảng chân không bên trong. Khi các kỹ sư tắt nguồn điện cho hệ thống, việc bơm ngừng lại và nước biển xung quanh tràn vào, quay tua-bin và tạo ra điện.
Viện Fraunhofer về Kinh tế Năng lượng và Công nghệ Hệ thống Năng lượng (IEE) của Đức đã thiết kế công nghệ pin dưới nước độc đáo này, cho phép lưu trữ năng lượng và phát hành khi cần thiết. Bài thử nghiệm mẫu tại hồ vào năm 2017 đã giúp các kỹ sư hình dung ra những cánh đồng pin lớn dưới nước, sử dụng áp lực tự nhiên của nước sâu để lưu trữ năng lượng từ các hệ thống năng lượng mặt trời hoặc gió. Khi các hệ thống này sản xuất năng lượng lớn hơn nhu cầu của lưới điện, năng lượng dư thừa sẽ được sử dụng để bơm nước ra khỏi quả cầu. Khi nhu cầu năng lượng tăng cao, các bơm ngừng hoạt động và nước biển lại tràn vào quả cầu. Một dây cáp sẽ chuyển điện trở lại lưới điện.
Công nghệ dưới nước này được gọi là StEnSea (Stored Energy in the Sea). Những quả cầu bê tông khổng lồ neo xuống đáy đại dương là một giải pháp sáng tạo cho nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của thế giới. Chúng không chiếm diện tích đất quý giá và đơn giản hơn rất nhiều so với các giải pháp lưu trữ truyền thống, thường phải sử dụng hai hồ chứa ở độ cao khác nhau để di chuyển nước qua các tua-bin. Trong thiết kế này, cột nước phía trên các quả cầu tạo thành một hồ chứa trên, trong khi chính các quả cầu lại hoạt động như hồ chứa dưới.
Theo Viện Fraunhofer, công nghệ StEnSea cho phép cung cấp dung lượng lưu trữ khổng lồ ngoài khơi, gần bờ và trong các vùng nước sâu, thậm chí ở những khu vực có mật độ dân số cao, từ đó mở ra một lựa chọn mới cho việc lưu trữ năng lượng lớn trong các hệ thống năng lượng tương lai. Giám đốc bộ phận Fraunhofer IEE, Jochen Bard, chia sẻ trong một video trên YouTube năm 2020 rằng, các mô phỏng của Fraunhofer IEE với bê tông đã chứng minh rằng nó đủ mạnh để hoạt động ở độ sâu lớn hơn nhiều so với hồ Constance, khoảng từ 600 đến 800 mét dưới mặt nước (tương đương 1.970 đến 2.620 feet). Ở đó, áp lực có thể lên tới 77 atmospheres, gấp 77 lần áp lực mà chúng ta cảm nhận ở mức độ mặt biển.
Hiện tại, công ty đang dẫn đầu một dự án tham vọng hơn ngoài khơi California với sự tham gia của một nhóm quốc tế, bao gồm Sperra từ Mỹ với công nghệ in 3D bê tông, và Pleuger Industries từ Đức, chuyên thiết kế các bơm dưới nước. Thử nghiệm lớn hơn này sẽ sử dụng một quả cầu rỗng dài khoảng 9 mét, nặng khoảng 400 tấn, được neo ở độ sâu khoảng 600 mét. Dự kiến hoạt động vào cuối năm 2026, dự án này nhằm chứng minh tính khả thi của công nghệ quả cầu bê tông trong điều kiện thực tế của đại dương.
Các quả cầu bê tông in 3D cần phải chịu đựng được áp lực nước khổng lồ ở độ sâu này. Một quả cầu đơn sẽ có dung lượng lưu trữ khoảng 0,4 megawatt giờ. Mặc dù chỉ đủ năng lượng để cung cấp cho một hộ gia đình trung bình trong hai tuần, nhưng các kế hoạch đã được triển khai cho những quả cầu lớn hơn — lên đến 30 mét đường kính — có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn đáng kể. Chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định lưới điện, đặc biệt là những lưới điện phụ thuộc vào các nguồn năng lượng tái tạo không ổn định như năng lượng mặt trời và gió. Cuối cùng, kế hoạch của Viện Fraunhofer là triển khai những quả cầu dài 100 mét. Các nhà khoa học và kỹ sư hy vọng đạt được tiềm năng lưu trữ toàn cầu lên tới 817.000 gigawatt giờ, theo ước tính của Fraunhofer IEE. Điều này có nghĩa là hệ thống StEnSea có thể cung cấp năng lượng cho gần 75 triệu ngôi nhà mỗi năm, mở rộng đáng kể giải pháp lưu trữ năng lượng trong tương lai.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/science/energy/a64930513/concrete-batteries-energy/
