Phần Lan khởi động nhà máy sản xuất pin bằng... cát

Phần Lan vừa chính thức vận hành pin cát lớn nhất thế giới - một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng nhiệt. Pin cát là một hệ thống lưu trữ nhiệt sử dụng cát hoặc đá nghiền để giữ nhiệt. Nguồn điện - thường đến từ năng lượng tái tạo - sẽ được dùng để làm nóng cát. Nhiệt lượng này sau đó có thể dùng để sưởi ấm nhà cửa hoặc phục vụ các mục đích khác.

Xét về mặt kinh tế, đây là một giải pháp hiệu quả, đặc biệt khi nguyên liệu chính là đá xà phòng nghiền, vốn từng bị vứt bỏ bởi các công ty sản xuất lò sưởi ở Phần Lan. Giờ đây, loại đá tưởng chừng bỏ đi này được đặt trong một xi-lô cách nhiệt rộng 15 mét tại thị trấn nhỏ Pornainen.

Dù không hoành tráng như những bộ pin lithium-ion khổng lồ, 2.000 tấn đá nghiền trong pin cát này được kỳ vọng sẽ giúp Pornainen giảm mạnh khí thải carbon, đồng thời loại bỏ phần lớn lượng dầu đắt đỏ đang dùng cho hệ thống sưởi trung tâm.

Theo Polar Night - công ty đứng sau dự án này, pin cát này có thể lưu trữ tới 1.000 MWh nhiệt trong nhiều tuần, đủ để sưởi cho cả thị trấn trong một tuần mùa đông. Trong quá trình nạp và thu nhiệt, chỉ khoảng 10 - 15% năng lượng bị thất thoát, và nhiệt độ đầu ra có thể lên tới 400°C.

Hệ thống sưởi tại địa phương cũng sử dụng gỗ vụn để đốt, và với pin cát, lượng gỗ cần dùng có thể giảm tới 60%. Dù chủ yếu phục vụ cho việc sưởi, nhiệt lượng lưu trữ cũng có thể dùng để phát điện, tuy nhiên hiệu suất sẽ giảm nếu chuyển đổi theo cách này.

Ngoài Polar Night, nhiều startup đang theo đuổi công nghệ này. Sunamp (Scotland) phát triển pin dùng vật liệu tương tự như chất tạo vị cho khoai tây chiên. Electrified Thermal Solutions tạo ra loại gạch có thể chịu nhiệt tới gần 2.000°C. Còn Fourth Power thì nghiên cứu sử dụng khối graphite lưu trữ nhiệt ở mức 2.400°C.

Pin cát tại Pornainen được nạp điện từ lưới điện quốc gia, có khả năng lưu trữ lớn nên có thể nạp vào thời điểm điện rẻ nhất. Lưới điện Phần Lan có đến 43% là năng lượng tái tạo, 26% là điện hạt nhân, nên nguồn điện khá sạch. Mức giá điện hiện tại chỉ dưới 0,08 euro/kWh - rẻ nhất châu Âu và bằng chưa đến một nửa mức trung bình của EU.

Polar Night không tiết lộ chi phí của dự án, nhưng cho biết nguyên liệu thô rẻ và cấu trúc không quá phức tạp. Một nguyên mẫu nhỏ trước đây có giá lưu trữ khoảng 25 USD/kWh - rẻ hơn nhiều so với pin lithium-ion (khoảng 115 USD/kWh), và phiên bản hiện tại thậm chí còn có thể rẻ hơn nữa.