Việc kết hợp vật liệu bền vững vào giải pháp năng lượng tái tạo sẽ góp phần giảm thiểu những tác động tiêu cực tới môi trường, đồng thời hỗ trợ tăng sản lượng và hiệu quả năng lượng. Theo báo cáo thúc đẩy chuyển đổi năng lượng hiệu quả năm 2023 của Diễn đàn kinh tế thế giới, việc triển khai năng lượng tái tạo trong năm qua đã tăng theo cấp số nhân. Tuy nhiên, việc cần làm tiếp theo là đổi mới công nghệ năng lượng thế hệ mới.

Về vấn đề này, Diễn đàn kinh tế thế giới đã chia sẻ về 3 giải pháp bền vững giúp giải quyết các thách thức trong việc chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo.

Tháp Tuabin bằng gỗ

Tuabin gió không phải một giải pháp chuyển đổi năng lượng tái tạo mới lạ. Ở nhiều quốc gia, tuabin gió vốn đã được xây dựng trên các cánh đồng rộng lớn và các trang trại gió ngoài khơi trên biển.

Tuy nhiên, tại một công ty khởi nghiệp ở Thuỵ Điển, các kỹ sư đã thiết kế và chế tạo một loại tuabin gió bằng gỗ lớn nhất thế giới. Tuabin này thay toàn bộ kết cấu thép được sử dụng trong các thiết kế truyền thống bằng gỗ. Nhờ đó, Thụy Điển đã sản xuất thêm 2 megawatt điện sạch, đủ cung cấp cho khoảng 400 hộ gia đình.

Tháp tuabin gỗ cao 105 mét và được xây dựng bằng 144 lớp gỗ, được dán và nén để tạo thành các phần cong, tạo thành các cột gỗ dày và  chắc chắn.

David Olivegren, đồng thiết kế tuabin, giải thích gỗ nhẹ hơn thép nên có thể chế tạo các tuabin cao hơn và tiêu tốn ít vật liệu hơn. Xu hướng xây dựng tháp tuabin cao có thể tiếp tục trong tương lai.

Ngoài ra, giải pháp xây tháp tubin bằng gỗ cũng phù hợp với mục tiêu giảm thải vì thép dùng để chế tạo tua-bin truyền thống là vật liệu tiêu tốn nhiều carbon.Việc thay thế thép bằng gỗ sẽ mang lại lượng “carbon âm” vì không có nguồn carbon phát thải trong quá trình sản xuất tháp tuabin và gỗ đóng vai trò như một kho lưu trữ CO2 tự nhiên.

Ngoài ra, cánh tuabin càng lớn thì mỗi vòng quay càng tạo ra nhiều điện hơn. Theo đó, các thiết kế tuabin gió cũng có xu hướng tăng kích cỡ cánh quạt để tối ưu khả năng sản xuất điện.

Tuy nhiên, điều này lại đặt ra thách thức việc vận chuyển các tháp và cánh tuabin. Đối với tuabin bằng thép, để vận chuyển từng phần tuabin tới  đất liền và ngoài khơi sẽ đòi hỏi phải có các phương tiện được chế tạo đặc biệt, đồng thời cần gia cố các cảng và cơ sở hạ tầng bốc xếp để hỗ trợ thêm trọng lượng. Trong khi đó, tuabin bằng gỗ có thể giải quyết thách thức này.

Do đó, không có gì ngạc nhiên khi các tháp tuabin bằng gỗ sẽ trở nên phổ biến và trở thành một phần quan trọng trong quá trình chuyển dịch năng lượng.

Ảnh: Weforum

Pin cát

Các năng lượng tái tạo như gió và năng lượng mặt trời được tạo ra trên cơ sở sử dụng hoặc mất đi. Tuy nhiên, lượng năng lượng dư thừa cũng có thể được lưu trữ để sử dụng sau này khi cần thiết.

Các công cụ lưu trữ năng lượng như pin được coi là một giải pháp cho vấn đề này nhưng pin thường đòi hỏi các khoáng chất quan trọng, có nguy cơ thiếu hụt và có thể gây tác động đến môi trường nếu không được quản lý tốt.

Tuy nhiên, nhà máy điện Vatajankoski ở Phần Lan đã trở thành nhà sản xuất pin cát quy mô thương mại đầu tiên trên thế giới. Công nghệ này cung cấp một giải pháp đơn giản, phong phú, bền vững và tiết kiệm. Cơ sở này đã thu thập 100 tấn cát chất lượng thấp không phù hợp cho xây dựng để phục vụ mục đích sản xuất pin. Sau đó, họ sử dụng năng lượng gió và mặt trời để đốt lò, làm nóng không khí bên trong pin. Lượng không khí nào được lưu thông qua các ống trao đổi nhiệt.

Ở nhiệt độ khoảng 600 độ C, pin cát có khả năng lưu trữ 8 MW năng lượng. Khi nhu cầu tăng lên, pin sẽ xả khoảng 200 kilowatt điện thông qua các ống trao đổi nhiệt, đủ để cung cấp nước nóng và sưởi ấm cho khoảng 100 ngôi nhà và một bể bơi công cộng khi được hỗ trợ thêm bằng điện từ các lưới điện.

Pin cát có thể sạc qua đêm khi cần, do đó giá cũng thấp hơn.

Mặc dù cát lưu trữ ít năng lượng hơn từ khoảng 5 đến 10 lần (trên một đơn vị thể tích) so với pin hóa học truyền thống nhưng pin cát không gây ra phản ứng hoá học và không dễ gây cháy nổ. Ngoài ra, cát cũng không gây ra nhiều tác động tiêu cực tới môi trường như với pin lithium-ion. Bởi vậy, pin cát có thể là một giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững, giúp giải quyết các thách thức về tính liên tục của nguồn năng lượng tái tạo.

Lốp xe có khả năng tự sạc

Một nhà sản xuất lốp xe hàng đầu thế giới đang phát triển một loại lốp “tự sạc” mới cho xe điện, có khả năng thích ứng với các điều kiện đường đi hoặc thời tiết khác nhau, hoặc thay đổi cấu hình để phù hợp với hành trình của tài xế.

Lốp được liên kết với một thùng chứa đặt trong trục bánh xe của xe, chứa hợp chất gai lốp có thể phân hủy sinh học, một chất sinh học được tăng cường bằng sợi để tăng cường độ bền.

Một viên nang đẩy hợp chất này để thay thế mặt lốp bị mòn trên bề mặt lốp hoặc thay đổi hình dạng của lốp theo thời gian để phù hợp với các điều kiện lái xe khác nhau, và không gây khó khăn khi phải đi thay lốp.

Sáng kiến này đã mang đến một giải pháp mới có độ bền cao và có khả năng phân hủy sinh học giúp giải quyết các vấn đề liên quan tới xử lý lốp ô tô cũ.

Minh Hạnh