Phát minh pin mới có thể 'cứu' cả châu Âu: Được làm từ cát và đá nghiền, không cần đất hiếm, cắt giảm 160 tấn CO2

Khi châu Âu tăng tốc lắp điện mặt trời và điện gió, vấn đề lớn nhất không còn chỉ là tạo ra bao nhiêu điện sạch, mà là giữ lại được bao nhiêu năng lượng để dùng đúng lúc. Trong bài toán này, một thị trấn nhỏ ở Phần Lan đang thử nghiệm hướng đi tưởng như thô sơ đó là dùng cát để lưu trữ nhiệt.

Công nghệ này được chú ý trong bối cảnh châu Âu thiếu nghiêm trọng năng lực lưu trữ. EU hiện có khoảng 55 GW công suất lưu trữ năng lượng, trong khi mục tiêu đến năm 2030 là 200 GW.

Nếu không mở rộng lưu trữ, sản lượng điện mặt trời và điện gió có nguy cơ bị cắt giảm nhiều hơn do giới hạn lưới điện, đồng thời làm tăng rủi ro mất điện và phụ thuộc trở lại vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu.

Nghịch lý đang diễn ra ngày càng rõ. Vào những giờ nắng mạnh hoặc gió nhiều, điện tái tạo có thể dư thừa đến mức giá điện rơi xuống âm. Nhưng khi mặt trời lặn hoặc gió yếu, hệ thống lại cần khí đốt, thủy điện, điện hạt nhân hoặc pin để lấp khoảng trống. PV Magazine cho biết châu Âu tạo ra kỷ lục 129 TWh điện mặt trời trong quý II/2026, kéo theo tần suất giá điện âm tăng lên và làm thị trường biến động mạnh hơn.

Pin lithium-ion hiện vẫn là công nghệ thống trị trong lưu trữ điện. Ưu điểm của loại pin này là phản ứng nhanh, hiệu suất cao và phù hợp để cân bằng lưới trong vài giờ.

Tuy nhiên, hời gian lưu trữ thường chỉ khoảng vài giờ, chi phí lớn nếu dùng cho lưu trữ dài ngày hoặc theo mùa, trong khi chuỗi cung ứng pin và nguyên liệu lại phụ thuộc nhiều vào Trung Quốc.

Với châu Âu, điều này làm dấy lên lo ngại rằng khu vực có thể giảm phụ thuộc vào khí đốt nhập khẩu, nhưng lại tạo ra một dạng phụ thuộc mới trong lĩnh vực pin.

Đó là lý do pin cát ở Pornainen, thị trấn khoảng 5.000 dân tại Phần Lan, thu hút sự chú ý. Hệ thống do Polar Night Energy phát triển cho công ty sưởi ấm Loviisan Lämpö không lưu trữ điện theo cách thông thường. Điện dư, thường đến từ nguồn rẻ hoặc tái tạo, được chuyển thành nhiệt để làm nóng vật liệu dạng cát hoặc đá nghiền trong một kho chứa cách nhiệt. Khi cần, nhiệt được lấy ra để cấp cho mạng lưới sưởi ấm đô thị.

Xét riêng về hiệu suất điện, pin cát không thể cạnh tranh trực tiếp với lithium-ion. Nếu mục tiêu là biến điện thành điện trở lại, công nghệ lưu trữ nhiệt sẽ chịu tổn thất lớn hơn.

Nhưng nếu nhu cầu cuối cùng là nhiệt, như sưởi ấm nhà cửa hoặc cung cấp nhiệt cho một số quy trình công nghiệp, pin cát lại có lợi thế lớn. Nó bỏ qua bước chuyển đổi ngược sang điện, nhờ đó phù hợp với những khu vực có mạng lưới sưởi tập trung như Bắc Âu.

Hiệu quả thực tế của dự án tại Pornainen nằm ở thời gian lưu trữ. Theo Polar Night Energy, pin cát tại đây có thể đáp ứng gần một tháng nhu cầu sưởi của thị trấn vào mùa hè và gần một tuần vào mùa đông. Đây là khoảng thời gian mà pin lithium-ion khó đạt được với chi phí hợp lý nếu triển khai ở quy mô tương tự.

Một điểm đáng chú ý khác là hiệu quả khí hậu. Sau một năm vận hành, Polar Night Energy cho biết hệ thống pin cát đã giúp giảm khoảng 70% phát thải khí nhà kính từ mạng lưới sưởi ấm của Pornainen. Trước đó, công ty cũng ước tính dự án có thể giảm khoảng 160 tấn CO2 tương đương mỗi năm cho hệ thống sưởi địa phương.

Về cấu tạo, pin cát có ưu thế ở sự đơn giản. Công nghệ này không cần lithium, nickel hay cobalt, những vật liệu vừa đắt đỏ vừa nhạy cảm về địa chính trị. Vật liệu lưu trữ có thể là cát, đá nghiền hoặc phụ phẩm công nghiệp chịu nhiệt. Điều này giúp chi phí vật liệu thấp hơn, ít phụ thuộc nhập khẩu và dễ triển khai tại những nơi có nhu cầu nhiệt lớn.

Tuy nhiên, pin cát không phải lời giải toàn diện cho khủng hoảng lưu trữ năng lượng của châu Âu. Loại pin này không phù hợp để thay thế pin lithium-ion trong các nhiệm vụ cần xả điện nhanh, như ổn định tần số lưới hoặc cấp điện tức thời. Nó cũng phát huy hiệu quả rõ nhất khi có hạ tầng sưởi tập trung, trong khi không phải quốc gia châu Âu nào cũng có hệ thống này đủ phát triển.

Theo Oilprice