Hãng Toyota nhận định: Thúc đẩy sản xuất xe điện sẽ gây hại cho môi trường

/in /by

Nhà sản xuất ô tô hàng đầu Nhật Bản – Toyota vừa đưa ra dữ liệu chứng minh nếu các hãng xe thúc đẩy việc sản xuẩt xe điện sẽ gây hại đối với môi trường.

Là nhà sản xuất ô tô đi đầu về công nghệ hybrid, tuy nhiên hãng xe Toyota đã chậm chân hơn trong việc tham gia vào thị trường xe chạy hoàn toàn bằng điện. Kết quả hãng đã bị nhận nhiều lời chỉ trích và những ý kiến trái chiều. Đáp trả lại những chỉ trích đó, mới đây, Toyota đã tuyên bố hãng có dữ liệu để chứng minh rằng việc tập trung toàn lực vào việc tạo ra xe điện như nhiều nhà sản xuất ô tô đang làm không chỉ là quyết định kinh doanh tồi tệ mà còn gây hại cho môi trường. Nhà khoa học hàng đầu của Toyota, ông Gill Pratt cho biết, các công ty ô tô cung cấp xe sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau, bao gồm cả hybrid và hydro sẽ hợp lý hơn nhiều.

Pratt cho biết cả xe điện lẫn hybrid đều phụ thuộc vào sự sẵn có của lithium, loại khoáng chất được sử dụng trong sản xuất pin. Ông dự đoán rằng ngành công nghiệp ô tô sẽ sớm bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu lithium cũng như các khoáng chất khác sử dụng trong sản xuất pin. Đồng thời, thiếu các điểm sạc khi số lượng xe điện được sản xuất tăng vọt. Khi không đủ lithium để cung cấp cho hàng chục triệu xe điện, việc thiếu nhiên liệu là điều rất dễ xảy ra. Pratt cho biết việc tạo ra hàng triệu xe hybrid sẽ có tác động lớn hơn đến lượng khí thải CO2 so với việc sử dụng cùng một lượng lithium để tạo ra số lượng nhỏ xe thuần điện.


Theo Toyota, ngành công nghiệp ô tô sẽ sớm bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu lithium cũng như các khoáng chất khác sử dụng trong sản xuất pin. Ảnh minh họa

Ông Pratt nói rằng việc này phụ thuộc vào sự sẵn có của lithium, khoáng chất được sử dụng trong sản xuất pin. Ông dự đoán rằng ngành công nghiệp ô tô sẽ sớm bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu lithium, cũng như các khoáng chất khác được sử dụng trong sản xuất pin, và sẽ thiếu các điểm sạc khi số lượng xe điện được sản xuất tăng vọt. Nếu không có đủ lithium để cung cấp năng lượng cho hàng chục triệu xe điện, thì cần chia sẻ nó với xe hybrid. Ông Pratt cho biết việc tạo ra hàng triệu xe hybrid sẽ giúp giảm khí thải CO2 hiệu quả hơn là dùng hết lithium để phục vụ lượng xe điện thuần túy ít hơn.

Trong một mô hình giả thuyết được phân tích đưa ra với chuyên trang ô tô Automotive News, ông Pratt mở đầu bằng 100 xe động cơ đốt trong thải ra lượng CO2 là 250g/km. Nếu có đủ lượng lithium để tạo ra các bộ pin 100kWh, thì có thể chế tạo một chiếc Tesla phiên bản cao nhất, nhưng 99 xe còn lại vẫn sử dụng động cơ đốt trong, và lượng CO2 trung bình thải ra của 100 xe là 248,5g/km. Nếu phân bổ 100kWh đó cho 90 xe hybrid truyền thống, chỉ còn lại 10 xe động cơ đốt trong thì lượng khí thải trung bình sẽ giảm xuống còn 205g/km.

Điều này không có nghĩa là Toyota không quan tâm đến xe điện. Gần đây, hãng đã công bố kế hoạch ra mắt bZ3X – mẫu sedan có kích cỡ tương đương Tesla Model 3 cho thị trường Trung Quốc để “yểm trợ” cho mẫu bZ4X SUV đã ra mắt trước đó. Nhưng Toyota vẫn cho rằng các đối thủ cạnh tranh như Honda, Cadillac, Volvo… đang mắc sai lầm khi dồn toàn lực vào phát triển xe điện thuần túy. Ông Pratt nói: “Một cuộc khủng hoảng sắp xảy ra. Thời gian đứng về phía chúng tôi. Những thiếu hụt này – không chỉ về vật liệu pin, mà còn về cơ sở hạ tầng sạc – sẽ chứng minh rằng không thể chỉ làm một loại xe, và giải pháp tối ưu là kết hợp các loại xe khác nhau”.

Để sản xuất đủ pin lithium-ion, các hãng xe điện sẽ cần tăng gấp ba lần tốc độ sản xuất hiện tại đối với lithium, graphite, niken và mangan. Vì vậy những chương trình tái chế pin lithium-ion là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với các vật liệu này và hạn chế tác hại môi trường do khai thác mỏ gây ra. Nếu những nỗ lực tái chế được thực hiện đúng cách, ngành sản xuất xe điện sẽ bù đắp được phần lớn chi phí sinh thái của việc sản xuất pin Lithium-ion. Nếu không, hậu quả có thể còn tồi tệ hơn nhiều so với ô nhiễm nhựa đang bủa vây các đại dương. Đừng để xe điện – loại phương tiện được cho là giúp bảo vệ môi trường trở thành nguồn ô nhiễm mới lớn nhất trên hành tinh.

Khánh Mai (t/h)
https://vietq.vn/Hang-xe-toyota-dua-ra-du-lieu-ve-viec-thuc-day-san-xuat-xe-dien-se-gay-o-nhiem-moi-truong-d207310.html

Sản xuất nhiên liệu máy bay từ gỗ

/in /by

Một nhóm công ty Nhật Bản đang lên kế hoạch sản xuất cồn sinh học (bioethanol) từ gỗ để làm nhiên liệu hàng không bền vững.

Theo Nikkei Asia, nhóm công ty nói trên dự kiến rót hàng trăm triệu USD vào dự án cồn sinh học, với hoạt động sản xuất chính thức bắt đầu vào năm 2027. Được biết, nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) có thể sản xuất từ dầu ăn đã qua sử dụng, phế thải thực vật (vụn gỗ, mùn cưa, cành cây…) và các vật liệu khác, được cho là thải ra lượng khí CO2 ít hơn từ 70-90% so với nhiên liệu máy bay tiêu chuẩn. Liên minh châu Âu (EU) đang dẫn đầu về các quy định nhằm thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi SAF vào giữa thế kỷ này.

Công ty giấy Nippon Paper, Tập đoàn thương mại Sumitomo Corp. và một số công ty khác đang dự định thành lập một liên doanh vào năm 2024 để sản xuất và bán cồn sinh học. Green Earth Institute, một công ty Nhật Bản sở hữu công nghệ lên men riêng bằng vi sinh vật, cũng sẽ đầu tư vào dự án này. Cồn sinh học được sản xuất thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, cellulose…

Cồn sinh học sẽ được sản xuất tại các nhà máy của Nippon Paper và bán cho các nhà máy lọc dầu đang sản xuất SAF. Các đối tác đặt mục tiêu sản xuất hàng chục tấn cồn sinh học năm 2027, đủ để chế biến khoảng gần 10.000 kiloliter SAF (mỗi kiloliter tương đương 1.000 lít). Nguyên liệu thô chính sẽ là gỗ khai thác từ các khu rừng của Nippon Paper.

Công ty này đang sở hữu khoảng 90.000 hecta rừng ở Nhật Bản, chỉ đứng sau đối thủ Oji Holdings. Nippon Paper có kế hoạch tăng tính bền vững của nguồn cung bằng cách trồng cây giống có tốc độ phát triển nhanh hơn 50% và hấp thụ CO2 nhiều hơn 50% so với cây giống thông thường tại các khu vực khai thác gỗ.


Gỗ vụn được chuyển hóa thành đường rồi lên men để sản xuất cồn sinh học. Ảnh: Nikkei Asia

Liên doanh trên sẽ tìm cách giảm chi phí sản xuất SAF, một trong những rào cản đối với nỗ lực áp dụng rộng rãi hơn nhiên liệu máy bay được sản xuất từ thực vật. Nhiên liệu máy bay thông thường có giá khoảng 100 yen (0,76 đô la) mỗi lít, trong khi SAF có giá vài trăm đến vài nghìn yen mỗi lít tùy loại.

Các công ty Nhật Bản đã cố gắng sử dụng bắp nhập khẩu và các loại cây trồng khác để sản xuất cồn sinh học sử dụng để chế biến SAF nhưng lại gặp khó khăn trong việc đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu ổn định. Những người chỉ trích cho rằng, việc sử dụng bắp và mía để sản xuất nhiên liệu có thể góp phần gây mất an ninh lương thực. Trong khi đó, việc xây dựng chuỗi cung ứng dầu ăn phế thải cũng gặp nhiều khó khăn.

Các doanh nghiệp khác của Nhật Bản cũng muốn tham gia vào thị trường SAF. Công ty giấy Oji Holdings đặt mục tiêu bắt đầu sản xuất thương mại cồn sinh học từ gỗ khai thác từ các khu rừng thuộc sở hữu của công ty này vào năm tài chính 2030. Oji Holdings dự dịnh xây dựng một cơ sở thử nghiệm có thể sản xuất 500 kiloliter cồn sinh học mỗi năm vào năm tài chính 2024.

Công ty năng lượng Eneos (Nhật Bản) đã ký kết thỏa thuận hợp tác với Tập đoàn năng lượng TotalEnergies của Pháp để sản xuất 400.000 kiloliter cồn sinh học hàng năm từ dầu ăn thải bắt đầu từ năm 2025.

Các cơ quan quản lý trên toàn cầu đang thúc đẩy các hãng hàng không sử dụng nhiên liệu xanh hơn để cắt giảm khí thải nhà kính. Các nhà lập pháp của EU đã thông qua quy định đòi hỏi SAF chiếm 85% tổng số nhiên liệu hàng không tại các sân bay của khối này vào năm 2050.

Bộ Giao thông vận tải Nhật Bản đặt mục tiêu nhiên liệu hàng không được các hãng hàng không nội địa sử dụng phải bao gồm 10% SAF vào năm 2030. Con số này tương đương với nhu cầu SAF hàng năm là 1,71 triệu kiloliter. Mục tiêu sản xuất 10.000 kiloliter SAF của Nippon Paper sẽ đáp ứng ít hơn 1% nhu cầu đó.

Hãng hàng không All Nippon Airways có kế hoạch thay thế ít nhất 10% nhiên liệu bằng SAF trong năm tài chính 2030, trong khi đối thủ Japan Airlines (JAL) cũng nhắm đến mục tiêu thay thế 10%. Chủ tịch JAL Yuji Akasaka nói: “Các nỗ lực sản xuất SAF trong nước đang được thúc đẩy ở Nhật Bản. Chúng tôi muốn đảm bảo rằng chúng tôi không bị bỏ lại phía sau”.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/san-xuat-nhien-lieu-may-bay-tu-go-d207800.html

Chế tạo thành công pin mặt trời mỏng siêu mỏng

/in /by

Pin mặt trời vải siêu mỏng và nhẹ của Viện Công nghệ Massachusetts có công suất cao hơn pin mặt trời truyền thống khoảng 18 lần.

Nhóm kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) phát triển pin mặt trời vải siêu nhẹ với trọng lượng chỉ bằng 1/100 pin mặt trời truyền thống và được làm từ mực bán dẫn, đồng thời sử dụng các quy trình in có thể mở rộng quy mô để sản xuất hàng loạt trong tương lai.

Những tấm pin mặt trời mới mềm dẻo, bền chắc và mỏng hơn nhiều so với sợi tóc người. Chúng có thể cung cấp năng lượng trong lúc người dùng di chuyển dưới dạng vải năng lượng mặc trên người, hoặc được vận chuyển tới những địa điểm xa xôi và triển khai nhanh chóng trong trường hợp khẩn cấp. Vì rất mỏng và nhẹ nên pin mặt trời mới có thể dát lên nhiều bề mặt khác nhau, ví dụ như cánh buồm của một con tàu chạy trên biển, lều bạt dùng trong các hoạt động khắc phục thảm họa hoặc cánh của drone.

Để sản xuất pin mặt trời, nhóm chuyên gia sử dụng các vật liệu nano ở dạng mực điện tử in được. Sau đó, họ tìm kiếm một lớp nền nhẹ, mềm dẻo và chắc chắn để gắn các tấm pin mỏng hơn sợi tóc này vào, giúp chúng trở nên dễ lắp đặt và khó rách hơn. Cuối cùng, họ xác định vật liệu lý tưởng là Dyneema, một loại vải tổng hợp chỉ nặng 13 gram mỗi m2.


Loại pin mặt trời siêu mỏng được các nhà khoa học tại MIT phát triển.

Khi thử nghiệm, nhóm nghiên cứu tại MIT phát hiện pin mặt trời có thể tạo ra 730 W điện trên mỗi kg khi đứng độc lập và khoảng 370 W trên mỗi kg nếu được triển khai trên vải Dyneema siêu bền, nghĩa là công suất trên mỗi kg cao hơn pin mặt trời truyền thống khoảng 18 lần.

“Một hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà điển hình ở Massachusetts có công suất khoảng 8.000 W. Để tạo ra cùng lượng điện đó, pin mặt trời vải của chúng tôi sẽ chỉ thêm khoảng 20 kg vào mái nhà”, Mayuran Saravanapavanantham, đồng tác giả nghiên cứu, nghiên cứu sinh ngành kỹ thuật điện và khoa học máy tính tại MIT, cho biết.

Nhóm chuyên gia cũng kiểm tra độ bền và nhận thấy, sau khi cuộn rồi mở các tấm pin mặt trời vải hơn 500 lần, chúng vẫn giữ được hơn 90% khả năng sản xuất điện ban đầu.

Dù nhẹ và linh hoạt hơn nhiều so với pin truyền thống, pin mặt trời mới cần được bọc trong một vật liệu khác để bảo vệ khỏi các yếu tố môi trường. Ngoài ra, vật liệu hữu cơ gốc carbon dùng để sản xuất pin có thể biến đổi khi tương tác với độ ẩm và oxy trong không khí, làm giảm hiệu suất.

“Việc bọc pin mặt trời trong lớp kính nặng, giống như pin mặt trời silicon truyền thống, sẽ làm giảm giá trị của tiến bộ mới. Vì vậy, chúng tôi đang phát triển các giải pháp bọc gói siêu mỏng và chỉ làm tăng một chút trọng lượng của các thiết bị siêu nhẹ hiện tại”, Jeremiah Mwaura, nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Điện tử thuộc MIT cho biết.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/che-tao-thanh-cong-pin-mat-troi-mong-sieu-mong-d207579.html

Nghiên cứu sản xuất pin xe điện từ gỗ

/in /by

Stora Enso – một doanh nghiệp sản xuất giấy lớn tại Phần Lan đang tìm cách nghiên cứu công nghệ sản xuất pin xe điện từ gỗ.

Khoảng 8 năm về trước, Stora Enso – một doanh nghiệp sản xuất giấy lớn tại Phần Lan nhận ra rằng thế giới đang thay đổi. Sự trỗi dậy của công nghệ số khiến nhu cầu tiêu thụ giấy sụt giảm liên tục. Điều đó khiến Stora Enso, một doanh nghiệp vốn tự nhận là “một trong những công ty tư nhân sở hữu nhiều rừng nhất thế giới” – phải tính đến phương án mới. Lựa chọn của họ tương đối bất ngờ là đầu tư vào lĩnh vực pin cho xe điện.

Stora Enso chiêu mộ đội ngũ kỹ sư để nghiên cứu khả năng sử dụng lignin – một loại polymer có trong cây để thực hiện kế hoạch trên. Lignin chiếm khoảng 30% trong thành phần cây (tùy thuộc vào loại cây) trong khi cellulose chiếm phần nhiều còn lại. “Lignin là ‘keo dán’ của cây, giúp kết dính các sợi cellulose với nhau và khiến cây cứng”, ông Lauri Lehtonen, lãnh đạo Lignode – bộ phận nghiên cứu pin từ lignin của Stora Enso nói.

Là một polymer, lignin chứa carbon, nguyên tố thiết yếu trong anode của các cục pin. Anode của pin lithium sử dụng trong điện thoại chủ yếu làm từ than chì (một dạng thù hình của carbon). Các kỹ sư của Stora Enso nhận thấy họ có thể chiết xuất lignin từ bột giấy thải, sau đó biến lignin thành carbon để chế tạo anode pin. Hợp tác với một doanh nghiệp Thụy Điển, công ty mong muốn khởi động sản xuất pin từ năm 2025.

Với việc xe điện đang ngày càng được người tiêu dùng ưa thích, thị trường pin xe điện toàn cầu được cho sẽ tăng mạnh trong những năm tới. Dù vậy, quy trình làm ra pin xe điện vẫn có nguy cơ đe dọa tới môi trường. Trong bối cảnh này, nhiều nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang tìm kiếm nguồn vật liệu chế tạo pin bền vững hơn. Một số cho rằng câu trả lời đến từ cây cối.

Về cơ bản, mọi cục pin đều cần một cathode và một anode – lần lượt là cực dương và cực âm của pin. Khi pin hoạt động, các phần tử mang điện (gọi là ion) sẽ di chuyển qua hai cực này. Khi pin được sạc, các ion lithium và natri sẽ “đi” từ cathode tới anode, nơi chúng “tạm trú” ở đó giống như cách các xe hơi được gửi ở các bãi đỗ xe nhiều tầng, bà Jill Pestana, một nhà khoa học chuyên về pin tại Mỹ cho hay.


Ảnh minh hoạ

“Đặc điểm chính mà bạn mong muốn ở vật liệu tạo nên cấu trúc ‘bãi đỗ xe’ này là việc chúng dễ dàng nhận vào và phóng ra lithium và natri, cũng như không bị vỡ vụn”, bà Pestana nói. Khi pin được sử dụng, các ion sẽ di chuyển trở lại về hướng cathode. Song song với quá trình này, electron sẽ di chuyển trên dây điện, đem tới năng lượng cho phương tiện.

Theo bà Pestana, than chì là loại vật liệu tuyệt vời. Do đó, các vật liệu thay thế (như cấu trúc carbon chế tạo từ lignin) cần phải chứng tỏ hiệu quả nếu muốn thành công. Stora Enso không phải công ty duy nhất đang tìm cách nghiên cứu tiềm năng ứng dụng của lignin vào ngành công nghiệp pin. Bright Day Graphene, công ty đến từ Thụy Điển đã sử dụng lignin để chế tạo graphene (một dụng thù hình khác của carbon).

Về phần mình, ông Lehtonen từ chối tiết lộ quy trình chi tiết để biến lignin thành cấu trúc carbon cứng. Một trong những đặc điểm quan trọng của cấu trúc carbon thu được là tính vô định hình. “Điều này thực tế giúp các ion ra vào một cách linh động hơn”, ông Lehtonen nói.

Stora Enso tuyên bố họ có thể sản xuất pin lithium hoặc natri có khả năng sạc trong 8 phút. Tốc độ sạc của pin là một trong những chỉ số chính mà các nhà cung cấp xe điện muốn cạnh tranh để thu hút người dùng. Ở bên kia Đại Tây Dương, giáo sư Wyatt Tenhaeff tại Đại học Rochester, New York cũng chế tạo thành công anode từ lignin trong phòng thí nghiệm.

Giáo sư Tenhaeff cùng các cộng sự nhận thấy khi chế tạo anode từ lignin, họ không cần phải sử dụng các vật liệu kết dính hay vật liệu thu điện. Dù vậy, ông tỏ ra nghi ngờ về khả năng vật liệu từ lignin có thể thay thế than chì về mặt thương mại. “Tôi không nghĩ rằng đây là thay đổi lớn về giá thành hay hiệu suất đủ để giúp chúng thay thế than chì”, ông nói.

Một vấn đề khác với việc sử dụng lignin là yêu cầu bảo đảm các khu rừng cung cấp gỗ được khai thác một cách bền vững. Về phần mình, Stora Enso khẳng định tỷ lệ bền vững đối với nguồn cung của họ là 100%. Ngoài anode, lignin cũng có thể được sử dụng để chế tạo chất điện phân, theo nghiên cứu của một nhóm nhà khoa học Italy công bố tháng 4/2022. Chất điện phân là chất nằm giữa cathode và anode, giúp ion có thể di chuyển giữa hai điện cực.

Giáo sư Gianmarco Griffini tại Đại học Bách khoa Milan cho biết chất điện phân có thể được sản xuất từ dầu mỏ. Dù vậy, lignin có thể trở thành vật liệu thay thế bền vững hơn. Trước khi sử dụng lignin làm chất điện phân, nhóm nghiên cứu đã thử dùng vật liệu này để chế tạo vật liệu dùng trong pin Mặt Trời. Dù vậy, hiệu quả không cao vì lignin có màu hơi nâu (khiến chúng hấp thụ một phần ánh sáng). Trong pin, điều này không là vấn đề. Nhóm nghiên cứu đã chế tạo một polymer dạng gel để làm chất điện phân cho pin kali và đã cho kết quả tốt.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/nghien-cuu-san-xuat-pin-xe-dien-tu-go-d207550.html

Những phát minh mới về năng lượng

/in /by

Cuộc khủng hoảng năng lượng và những đòi hỏi về chống biến đổi khí hậu trong những năm gần đây đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu, tìm ra các cách mới nhằm tăng hiệu quả năng lượng, hoặc đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng, sử dụng khí gây hiệu ứng nhà kính vào mục đích dân sinh…


Pin mặt trời song song perovskite/CIS hai đầu cuối nguyên khối với hiệu suất gần 25% – giá trị cao nhất đạt được cho đến nay đối với công nghệ này

Khám phá mới trong lĩnh vực điện mặt trời

Mục tiêu của Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu là đạt được mức trung hòa carbon vào giữa thế kỷ XXI và hạn chế nhiệt độ toàn cầu tăng lên 1,5°C so với thời kỳ tiền công nghiệp từ nay đến năm 2030.

Theo Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA), toàn thế giới sẽ phải lắp đặt điện mặt trời với công suất gấp 4 lần so với hiện tại. Tin tốt là chi phí lắp đặt đã giảm mạnh. Theo báo cáo được công bố vào đầu năm 2022 của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), từ năm 2010 đến năm 2019, đơn giá lắp đặt điện mặt trời đã giảm 85%, còn điện gió giảm 55%.

Giữa bối cảnh giá nhiên liệu hóa thạch tăng cao và những lo ngại về an ninh nguồn cung năng lượng do ảnh hưởng chiến tranh Nga – Ukraine, hoạt động phát triển năng lượng tái tạo đã được thúc đẩy mạnh mẽ. Theo báo cáo của BloombergNEF, đầu tư toàn cầu vào các dự án điện mặt trời đã tăng 33% trong nửa đầu năm 2022, tăng 120 tỉ USD so với năm 2021. Còn trong lĩnh vực điện gió, đầu tư đã tăng 16%, lên 84 tỉ USD. Tháng 8-2022, Giám đốc Quỹ khí hậu châu Âu (EFC) Laurence Tubiana nhận định: “Khả năng điện mặt trời sẽ chiếm một nửa lượng điện trên thế giới vào giữa thế kỷ này, do tiềm năng lớn của nguồn điện tái tạo này”.

Hiệu ứng quang điện – một quá trình sản xuất điện từ bức xạ mặt trời – đã được nhà vật lý người Pháp Edmond Becquerel phát hiện vào năm 1839. Vào những năm 50 của thế kỷ XX, Mỹ đã phát triển những tế bào quang điện đầu tiên, có cấu tạo từ silicon. Nhưng ngày nay, phần lớn các tấm pin mặt trời được sản xuất ở Trung Quốc. Theo IEA, các tế bào quang điện mới trên thị trường có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành năng lượng hiệu quả hơn 20% so với 5 năm trước, nhờ vào các vật liệu mới.

Trong số các cải tiến có pin mặt trời sử dụng perovskite (tên một loại quặng gồm canxi, titan và oxy). Nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski đã phát hiện loại vật liệu này vào thế kỷ XIX. Giá thành chất liệu này rẻ hơn tấm pin silicon và tấm màng mỏng có thể lắp đặt được trên tất cả các loại bề mặt. Theo các chuyên gia, khám phá này có thể cách mạng hóa lĩnh vực điện mặt trời bằng cách tăng số lượng điểm có thể sản xuất điện mặt trời. Trong tương lai, tấm pin thế hệ mới này có thời gian xuống cấp chậm hơn và có tuổi thọ ít nhất là 20 năm so với thế hệ hiện tại.


Những phát minh mới về năng lượng

Những nghiên cứu gần đây cho thấy đó là điều khả thi. Trên Tạp chí Science tháng 4-2022, các nhà khoa học báo cáo đã thành công trong việc chế tạo các tấm pin perovskite hiệu quả hơn tấm pin silicon. Một nghiên cứu khác được công bố trên Tạp chí Nature cho biết, chất perovskite được sử dụng để gia tăng quá trình chuyển đổi năng lượng từ dải phổ bức xạ mặt trời. Cụ thể, tinh thể perovskite dùng để chuyển đổi tia hồng ngoại và một vật liệu khác có hàm lượng carbon cao dùng chuyển đổi cho tia cực tím.

Như vậy chỉ còn lại vấn đề năng lượng vào ban đêm, khi không còn bức xạ mặt trời. Mới đây, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Stanford đã sản xuất thành công một loại pin có thể tạo ra năng lượng vào ban đêm bằng cách sử dụng nhiệt do trái đất tạo ra. Ron Schoff, người đứng đầu mảng nghiên cứu năng lượng tái tạo tại Viện Nghiên cứu điện (EPRI – đặt trụ sở tại Mỹ), cho biết, có rất nhiều sáng tạo trong ngành công nghiệp này. Theo ông, một trong những giải pháp cho vấn đề gia tăng sử dụng đất để xây dựng trang trại điện mặt trời sẽ được giải quyết bằng các tấm pin hai mặt nhằm sản xuất điện từ cả ánh sáng mặt trời và ánh sáng phản chiếu từ mặt đất.

Trên Tạp chí Science tháng 4-2022, các nhà khoa học báo cáo đã thành công trong việc chế tạo các tấm pin perovskite hiệu quả hơn tấm pin silicon. Một nghiên cứu khác được công bố trên Tạp chí Nature cho biết, chất perovskite được sử dụng để gia tăng quá trình chuyển đổi năng lượng từ dải phổ bức xạ mặt trời.

Giải pháp khác bao gồm các dự án phát triển nông điện, tức là sử dụng đất để vừa lắp đặt tấm pin bán trong suốt, vừa trồng trọt các loại cây. Tại Ấn Độ, các tấm pin đã được lắp đặt trên các kênh đào từ một thập niên trở lại đây, giúp tạo ra điện và giảm lượng bốc hơi.

Theo các chuyên gia, người tiêu dùng cũng có thể góp phần tạo ra giải pháp hữu hiệu bằng cách thay đổi giờ giấc tiêu thụ điện hoặc bằng cách hợp tác với nhau qua mô hình doanh nghiệp mạng lưới Airbnb (mạng lưới kết nối với người cần đặt phòng, thuê nhà, thuê phòng nghỉ dưỡng với người có phòng cho thuê).


Dự án sử dụng CO2 để sưởi ấm và làm mát đang được triển khai trong giai đoạn thử nghiệm tại 3 tòa nhà trong khuôn viên Viện Campus Energypolis, Trường Đại học Bách khoa Liên bang Thụy Sĩ (Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne – EPFL)

Sử dụng CO2 để sưởi ấm và làm mát

Trong những năm gần đây, bên cạnh những nỗ lực chuyển dịch năng lượng của chính phủ, các nhà khoa học cũng bỏ không ít công sức để tìm ra những giải pháp tiêu thụ năng lượng đơn giản hơn và ít tốn kém hơn.

Viện Nghiên cứu Campus Energypolis (vùng Sion, Thụy Sĩ) vừa công bố một cải tiến mới trong công nghệ thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (Carbon Capture, Utilization and Storage – CCUS). Cải tiến này sẽ cho phép thu giữ CO2 có trong không khí để sưởi ấm và làm lạnh theo nhu cầu.

Khi khí CO2 bị ngưng tụ và chuyển sang trạng thái lỏng, nó sẽ giải phóng nhiệt. Như vậy, CO2 lỏng có thể được tích hợp vào mạng lưới phân phối nhiệt, ví dụ như hệ thống sưởi ấm bể bơi. Ngược lại, CO2 lỏng cần hấp thụ nhiệt để bay hơi, phù hợp cho mục đích làm lạnh. Đây là nghiên cứu phối hợp giữa Viện Campus Energypolis, Trường Đại học Bách khoa Liên bang Thụy Sĩ (Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne – EPFL) với công ty khởi nghiệp ExerGO và các công ty địa phương Zero-C và Oiken. Hệ thống sản xuất năng lượng này được gọi là “mạng lưới CO2”, có thể hoạt động với nước như một chất dẫn nhiệt. Về cơ bản, một mạng lưới dùng sự thay đổi nhiệt độ của nước để tạo năng lượng cho các bộ phận khác. Tuy nhiên, nghiên cứu cho rằng sử dụng CO2 sẽ giúp tiết kiệm năng lượng hơn.

Ông Jessen Page, một trong những người tham gia dự án, giải thích: “Với mỗi ki-lô-gam CO2 bay hơi và ngưng tụ, ta có thể sản xuất năng lượng cao gấp 10 lần so với một mạng lưới nước. Lượng năng lượng này có thể làm tăng hoặc giảm đến 3 độ”. Chi phí phát triển giải pháp này là 4 triệu USD. Hiện nay, dự án đang được triển khai trong giai đoạn thử nghiệm tại 3 tòa nhà trong khuôn viên Energypolis. Các nhà chức trách Thụy Sĩ cho các nhà nghiên cứu thời hạn 1 năm để chứng minh độ hiệu quả của giải pháp này, đồng thời xem xét liệu dự án có đủ khả năng đóng góp nhiều hơn vào quá trình chuyển dịch năng lượng. Ở giai đoạn thử nghiệm, dự án cần tạo ra được 500 kW năng lượng.


Viện Nghiên cứu Campus Energypolis (vùng Sion, Thụy Sĩ) vừa công bố một cải tiến mới trong công nghệ thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS). Cải tiến này sẽ cho phép thu giữ CO2 có trong không khí để sưởi ấm và làm lạnh theo nhu cầu.

Ngoài ra, các mạng lưới cần thiết cho việc vận chuyển CO2 yêu cầu sử dụng đường ống làm từ chất liệu nhẹ và dễ tiếp cận hơn so với đường ống dẫn nước. Ông Jessen Page giải thích thêm: “Đó là điều tạo nên sự khác biệt. Chi phí lắp đặt thấp hơn nhiều. Chúng ta không cần phải phá đường hoặc mặt tiền để lắp đặt”. Giám đốc công ty khởi nghiệp ExerGO Alberto Mian cho biết thêm: “Mọi thiết bị và chất liệu đã có sẵn trên thị trường. Chúng ta hoàn toàn có thể cho lắp đặt ngay lập tức”.

Về mặt chi phí, các nhà khoa học dự tính, nếu thực hiện tiết kiệm mỗi năm, công trình này sẽ sinh lợi nhuận sau 6 năm. Trong khi đó, một đường ống dẫn khí cần nhiều thời gian hơn để sinh lãi. Theo các nhà khoa học, mạng lưới CO2 có thể giúp xây dựng một thành phố tương lai hoàn toàn tự cung về điện. Nếu thành công, dự án này sẽ giúp phát triển các cơ sở hạ tầng năng lượng khác và giảm thiểu nhu cầu sử dụng khí đốt tự nhiên.


Nhóm các nhà khoa học – những người đã phát triển “Phương tiện dưới nước vận hành từ xa” (ROV) tại Đại học Heriot-Watt (Scotland) – khẳng định, thiết bị ROV sẽ tạo đột phá trong ngành công nghiệp điện gió.

Cuộc cách mạng của điện gió ngoài khơi

Trong một bể tạo sóng của phòng thí nghiệm ở Edinburgh, các kỹ sư tập trung quan sát hoạt động của một chiếc máy không người lái dưới nước. Chẳng bao lâu nữa, thiết bị sẽ có thể đi ra khơi để giúp bảo trì các trang trại điện gió. Đây sẽ là một cuộc cách mạng nhỏ cho một lĩnh vực đang bùng nổ.

Chính phủ Vương quốc Anh đã đề xuất kế hoạch đầy tham vọng để phát triển năng lượng gió và giảm lượng khí thải CO2. Trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng và xung đột Nga – Ukraine, đầu tư càng được đẩy mạnh thêm. Do vậy, dự án này mang tính quan trọng cao.

Nhóm các nhà khoa học – những người đã phát triển “Phương tiện dưới nước vận hành từ xa” (ROV) tại Đại học Heriot-Watt (Scotland) – khẳng định, thiết bị này sẽ tạo đột phá trong ngành công nghiệp điện gió. Yvan Petillot – giáo sư chuyên về chế tạo robot – cho biết, ROV sẽ thực hiện các hoạt động kiểm tra và bảo dưỡng tại các trang trại điện gió ngoài khơi. Đây là những nhiệm vụ đòi hỏi thợ lặn, nhiều rủi ro và tốn kém. Với thiết bị này, hoạt động bảo trì sẽ được đáp ứng cho hàng nghìn turbine sắp xuất hiện ngoài khơi trong 10-15 năm tới và cả hệ thống chuỗi sản xuất hydrogen.

Vào tháng 5-2022, chiếc máy không người lái dưới nước được trang bị cảm biến đã tiến hành cuộc kiểm tra đầu tiên tại một trang trại gió ngoài khơi. Thước phim quay được sẽ giúp các nhà khoa học nghiên cứu tình trạng của nền móng turbine và dây cáp ngầm. Ngoài ra, thiết bị cũng đã tái tạo một bản mô hình 3D của phần nền móng chìm ngập nước, cho thấy độ tích tụ của các vi sinh vật, thực vật và tảo trên các turbine.

Nếu phát hiện vấn đề, ROV có thể được triển khai để sửa chữa. Giáo sư Yvan Petillot giải thích: “Trước tiên, hệ thống sẽ tự động thực hiện một cuộc kiểm tra đáy biển và cấu trúc địa hình, đồng thời xây dựng một mô hình 3D, giúp đội nghiên cứu trên đất liền phát hiện được ngay vấn đề. Theo quy trình, nếu phát hiện dấu hiệu ăn mòn, chúng ta phải vặn van, nối cáp, thay cực dương hoặc làm sạch bề mặt”.


Phương tiện dưới nước vận hành từ xa (ROV) do Đại học Heriot-Watt (Scotland) phát minh

Hiện thiết bị ROV cần được thử nghiệm kỹ càng hơn về mảng ước tính thời gian cần thiết để kiểm tra toàn bộ trang trại điện gió ngoài khơi. Ông Maxime Duchet – kỹ sư của Tập đoàn Điện lực Pháp – cho biết thêm: “Những kết quả ban đầu cho thấy công nghệ có thể bảo đảm các hoạt động an toàn hơn, tốc độ triển khai cũng nhanh hơn, phát thải carbon ít hơn”. Các kỹ sư cho biết, thiết bị ROV có thể tự hoạt động trong hầu hết thời gian, bất kỳ ai cũng có thể điều khiển.

S.Phương
https://petrotimes.vn/nhung-phat-minh-moi-ve-nang-luong-675720.html

Lò phản ứng năng lượng mặt trời biến CO2 và rác thải nhựa thành sản phẩm hữu ích

/in /by

Khí nhà kính và rác thải nhựa là hai trong số những vấn đề môi trường lớn nhất mà thế giới phải đối mặt hiện nay. Một lò phản ứng mới của Cambridge được thiết kế để xử lý cả hai vấn đề này cùng một lúc, chuyển đổi CO2 và chai nhựa đã qua sử dụng thành vật liệu hữu ích, cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng ánh sáng mặt trời.

Khí CO2 trong khí quyển đang ở mức cao nhất trong hàng thiên niên kỷ, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng về khí hậu. Trong khi đó, sự phụ thuộc của chúng ta vào nhựa đang gây ra sự tích tụ rất lớn ở các con sông, đại dương và mọi nơi từ cực này sang cực khác. Nghiên cứu trong cả hai lĩnh vực này đã dẫn đến việc nhà khoa học thiết kế các lò phản ứng chuyển đổi CO2 thu được hoặc chất thải nhựa thành dầu, nhiên liệu cũng như các hóa chất và vật liệu hữu ích khác.

Nhưng giờ đây các nhà khoa học tại Cambridge đã thiết kế lò phản ứng đầu tiên có thể xử lý cả hai chất ô nhiễm cùng một lúc. Thiết bị được tạo thành từ hai ngăn riêng biệt, một ngăn chứa nhựa và một ngăn chứa CO2, cũng như thiết bị trong mỗi ngăn hấp thụ năng lượng từ ánh sáng và sử dụng năng lượng đó để kích hoạt chất xúc tác chuyển đổi nguyên liệu thành thứ gì đó hữu ích hơn. Chất hấp thụ ánh sáng là perovskite – một vật liệu đầy hứa hẹn cho pin mặt trời, trong khi chất xúc tác có thể thay đổi tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng mong muốn.

Lò phản ứng năng lượng mặt trời mới của Cambridge có thể chuyển đổi đồng thời cả rác thải nhựa và CO2 thành các sản phẩm hữu ích. 

Tiến sĩ Motiar Rahaman, đồng tác giả đầu tiên của nghiên cứu cho biết: “Nói chung, quá trình chuyển đổi CO2 cần rất nhiều năng lượng, nhưng với hệ thống của chúng tôi, về cơ bản, bạn chỉ cần chiếu sáng vào nó và nó bắt đầu chuyển đổi sản phẩm có hại thành thứ gì đó hữu ích và bền vững. Trước khi có hệ thống này, chúng tôi không có bất cứ thứ gì có thể tạo ra các sản phẩm có giá trị cao một cách chọn lọc và hiệu quả”.

Trong các thử nghiệm, nhóm đã chứng minh rằng lò phản ứng có thể hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường, chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời để làm năng lượng. Chất xúc tác hợp kim đồng palađi có thể chuyển đổi chai nhựa PET thành axit glycolic, một hóa chất được sử dụng trong ngành mỹ phẩm. CO2 được chuyển đổi thành carbon monoxide bằng cách sử dụng hợp chất coban, khí tổng hợp sử dụng hợp kim đồng-indi và tạo thành bằng cách sử dụng một loại enzyme cụ thể.

Hơn nữa, lò phản ứng hoạt động rất hiệu quả. Nhóm nghiên cứu cho biết tốc độ sản xuất của nó hiệu quả hơn tới 100 lần so với các thiết bị sử dụng chất xúc tác chạy bằng năng lượng mặt trời khác. Các bước tiếp theo là phát triển lò phản ứng hơn nữa trong 5 năm tới để tạo ra các phân tử phức tạp hơn.

An Hạ
https://vietq.vn/lo-phan-ung-nang-luong-mat-troi-bien-ca-co2-va-rac-thai-nhua-thanh-cac-san-pham-huu-ich-d207184.html