Ở rìa một thị trấn nhỏ ở Tây Phần Lan, một công ty khởi nghiệp có tên Polar Night Energy đã làm việc với một công ty điện lực địa phương để đi tiên phong trong một thứ không tồn tại ở bất kỳ nơi nào khác trên thế giới: pin cát khổng lồ. Nghe có vẻ giống như thế này: Một tòa tháp chứa đầy 100 tấn cát, được thiết kế để làm nóng siêu tốc bằng điện tái tạo, sau đó có thể lưu trữ nhiệt trong nhiều tháng, do đó, năng lượng tạo ra vào mùa hè sau đó có thể được sử dụng để sưởi ấm các ngôi nhà vào mùa đông.

Markku Ylönen, đồng sáng lập và CTO của công ty khởi nghiệp, cho biết mục đích chính của thiết kế “là cho phép nâng cấp năng lượng mặt trời và gió”.

Khi năng lượng tái tạo phát triển, sự không phù hợp giữa sản xuất và nhu cầu cũng vậy; các trang trại năng lượng mặt trời và gió hiện nay thường tạo ra nhiều điện hơn nhu cầu của lưới điện, nhưng chỉ vào những thời điểm cụ thể. Vào những thời điểm khác, khi mặt trời không chiếu sáng hoặc gió không thổi, lưới điện phải chuyển sang các nguồn khác.

Năng lượng có thể được lưu trữ trong pin lithium-ion, nhưng chúng vẫn còn tương đối đắt. Từ thực trạng đó, Polar Night Energy đã tìm cách lưu trữ nhiệt lâu dài từ nguồn năng lượng tái tạobằng cát.

Tại các nhà máy, pin cát có thể giúp lưu trữ nhiệt cho các quy trình công nghiệp đòi hỏi nhiệt độ cao và hiện đang chạy bằng nhiên liệu hóa thạch. Cát có thể được làm nóng đến 400 độ C (752 độ F) và với một số điều chỉnh đối với đường ống và các vật liệu khác trong hệ thống, nó có thể lưu trữ và cung cấp nhiệt lên đến 700 hoặc 800 độ C.

Bên trong một thùng chứa chắc chắn một lượng cát khổng lồ có thể được làm nóng bằng luồng khí nóng thổi qua các đường ống. Khi cát cực kỳ nóng, nó sẽ giữ nhiệt một cách tự nhiên cho đến khi sẵn sàng sử dụng.

Sở dĩ cát được lựa chọn để làm nguyên liệu làm pin lưu trữ năng lượng bởi đây là thứ có sẵn ở khắp mọi nơi, hơn hết, nó rẻ và có thể dễ dàng cho phép chúng ta xây dựng kho lưu trữ lớn để mở rộng quy mô. Các vật liệu rẻ tiền khác, như nước, cũng có thể lưu trữ nhiệt, tuy nhiên, cát có lợi thế là có thể đạt tới nhiệt độ cao hơn nhiều. Công ty cũng có thể sử dụng loại cát thấp nhất không được sử dụng trong ngành xây dựng.

Trạm pin cát đầu tiên đang được thử nghiệm ở thị trấn Kankaanpää của Phần Lan. Hiện, nó được kết nối trực tiếp với lưới điện và cung cấp nguồn điện giá rẻ cho người dân tại đây. Thiết bị nằm cạnh một trung tâm dữ liệu, nơi tạo ra nhiệt thải. Nhiệt đó được bơm vào hệ thống của Polar Night Energy, sau đó làm nóng nó hơn nữa. Sau đó, nhiệt có thể truyền vào hệ thống sưởi cấp quận của thị trấn, một mạng lưới các đường ống truyền nhiệt đến các ngôi nhà riêng lẻ.

Vì bộ lưu trữ có thể tồn tại trong nhiều tháng nên nó có thể sử dụng năng lượng mặt trời được tạo ra vào những ngày hè để cung cấp nhiệt cho mùa đông sau đó. Nhưng Ylönen cho biết trường hợp sử dụng lý tưởng ở Phần Lan là chu kỳ ngắn hơn sử dụng năng lượng gió, vốn dồi dào hơn vào mùa đông. Ông nói: “Với bất kỳ công nghệ pin hoặc công nghệ lưu trữ nào, bạn càng sử dụng nó nhiều thì tính kinh tế càng tốt. “Vì vậy, khoảng thời gian tối ưu đối với chúng tôi là khoảng hai đến ba tuần xả và sạc".

Hệ thống này đã cạnh tranh với khí đốt và các hệ thống quy mô lớn mà công ty dự định xây dựng tiếp theo—kích thước gấp 100 lần silo đầu tiên—sẽ cạnh tranh với việc đốt sinh khối, điều mà Phần Lan hiện đang làm để sản xuất nhiều nhiệt lượng.

Công ty có kế hoạch sớm huy động thêm vốn để mở rộng và đang thảo luận với các nhà quản lý hệ thống sưởi cấp quận khác ở Phần Lan và Thụy Điển, cũng như với các nhà máy công nghiệp trên toàn cầu. Mặc dù công nghệ này đã được cấp bằng sáng chế, nhưng tất cả các bộ phận đều có sẵn từ các nhà sản xuất, vì vậy có thể phát triển nhanh chóng.

Mai An