Công nghệ pin và kỷ nguyên năng lượng sạch

Những người đoạt giải đã phát triển pin trọng lượng nhẹ nhưng lại giàu tiềm năng có ích trong nhiều ứng dụng: Thiết bị điện tử cầm tay, điện thoại di động, máy tạo nhịp tim, cả xe điện đường dài. Loại pin này tăng khả năng lưu trữ năng lượng từ các tài nguyên tái tạo, mặt trời, gió, mở ra cho tiêu thụ năng lượng bền vững.

Pin Li-ion đạt được giải thưởng không chỉ bởi vì chúng đã chứng minh được bản lĩnh trong sự phát triển của thế giới công nghệ cao mà chúng ta đang sống, mà đã đặt nền tảng của một xã hội không dây, không có nhiên liệu hóa thạch và mang lại lợi ích lớn nhất cho loài người. Nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn các loại pin sạc trước đây và có thể sạc lâu hơn, chúng được tìm thấy trong mọi thứ, từ điện thoại di động đến máy tính xách tay và xe điện.

Do vậy, sự chuyển đổi năng lượng toàn cầu đang diễn ra nhanh hơn các mô hình dự đoán, theo một báo cáo được công bố vào những ngày cuối tháng 10/2019 bởi Viện Rocky Mountain (RMI), nhờ các khoản đầu tư lớn vào hệ sinh thái công nghệ pin tiên tiến. Các khoản đầu tư trước đây và theo kế hoạch có tổng trị giá 150 tỷ USD cho đến năm 2023, RMI tính toán mức độ tương đương với mỗi người trên thế giới trong 20 USD. Chỉ trong nửa đầu năm 2019, các công ty đầu tư mạo hiểm đã đóng góp 1,4 tỷ USD cho các công ty công nghệ lưu trữ năng lượng.

Các khoản đầu tư này sẽ đẩy cả Li-ion và các công nghệ pin mới vượt qua các ngưỡng cạnh tranh cho các ứng dụng mới nhanh hơn dự đoán, theo RMI. Lần này, điều này sẽ làm giảm chi phí khử carbon trong các lĩnh vực quan trọng và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu vượt ra ngoài mong đợi của các mô hình năng lượng toàn cầu chính thống.

Theo Bách khoa mở Wikipedia, một nền kinh tế carbon thấp (Low Carbon Economy-LCE, low-fossil-fuel economy LFFE), hoặc kinh tế không carbon là một nền kinh tế dựa trên các nguồn năng lượng ít cácbon mà có một sản lượng tối thiểu phát thải khí nhà kính (GHG) vào sinh quyển, nhưng đặc biệt đề cập đến khí nhà kính carbon dioxit.

Việc thải khí GHG do hoạt động của con người là nguyên nhân chính của ấm lên toàn cầu (biến đổi khí hậu) kể từ giữa thế kỷ XX. Tiếp tục phát thải khí nhà kính sẽ gây ra những thay đổi lâu dài hơn nữa và lâu dài trên khắp thế giới, tăng khả năng tác động nghiêm trọng, tràn lan và không thể đảo ngược đối với con người và các hệ sinh thái.

Chuyển đổi sang nền kinh tế carbon thấp trên phạm vi toàn cầu có thể mang lại những lợi ích đáng kể cho cả các nước phát triển và đang phát triển. Nhiều quốc gia trên thế giới đang thiết kế và thực hiện các chiến lược phát triển khí thải thấp (LEDS). Các chiến lược này nhằm đạt được các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội và giảm phát thải khí nhà kính và tăng khả năng thích ứng với các tác động của biến đổi khí hậu.

Do đó, các nước có nền kinh tế carbon bon thấp được các nước có thể đưa ra kết luận này xem như là một phương pháp để tránh biến đổi khí hậu thảm khốc, và là tiền thân của nền kinh tế phi carbon cao cấp hơn.

Bước đột phá về công nghệ pin sinh thái đã góp phần hủy bỏ việc sản xuất năng lượng khí đốt tự nhiên theo kế hoạch. Nhu cầu về các nhà máy khí tự nhiên mới này có thể được bù đắp thông qua các danh mục năng lượng sạch (CEP) về lưu trữ năng lượng, hiệu quả, năng lượng tái tạo và đáp ứng nhu cầu.

Những thay đổi này có thể dự đoán về những bước phát triển bền vững hơn trong phạm vi chính sách công, sản xuất, nghiên cứu và phát triển cùng với quy mô kinh tế. Những mối liên kết này sẽ thúc đẩy hiệu suất pin cao hơn trong khi đẩy chi phí thấp tới 87 USD/kWh vào năm 2025 (Bloomberg ghi nhận chi phí hiện tại ở mức 187 USD/kwh vào đầu năm nay).

Sự kết hợp giữa năng lượng tái tạo giá rẻ và bộ lưu trữ pin giá rẻ đã chứng minh nhiều tiện lợi hơn các số nhà máy khí đốt tự nhiên. Các nhà máy khí đốt tự nhiên mới có nguy cơ trở thành tài sản bị mắc kẹt (không thể cạnh tranh với năng lượng tái tạo + lưu trữ trước khi họ thanh toán hết chi phí vốn), trong khi các nhà máy khí đốt tự nhiên hiện tại không còn cạnh tranh ngay sau năm 2021, RMI dự đoán.

Các nhà phân tích thế giới cho rằng lithium-ion sẽ vẫn là công nghệ pin thống trị đến năm 2023, cải thiện hiệu suất một cách đều đặn, nhưng sau đó họ dự đoán một những công nghệ pin tiên tiến hơn sẽ xuất hiện để phục vụ cho các mục đích sử dụng cụ thể.

Vận chuyển nặng hơn sẽ sử dụng pin trạng thái rắn như kẽm có thể sạc lại, Li-kim loại và Li-lưu huỳnh. Lưới điện sẽ sử dụng các loại pin có chi phí thấp và thời gian dài như pin kẽm, dòng chảy và pin nhiệt độ cao...

Nhiều trong số các công nghệ pin thay thế này sẽ nhảy vọt từ phòng thí nghiệm đến thị trường vào năm 2030, theo dự đoán. Một số thay đổi này sẽ vượt xa đến các quốc gia bên ngoài Hoa Kỳ, cụ thể là ở các quốc gia như Ấn Độ, Indonesia và Philippines thích các phương tiện di chuyển nhỏ hơn.

Theo đó, pin của các xe hơi điện không còn nặng hai tấn, mà chỉ còn 300kg. Đồng thời khả năng lưu trữ năng lượng của hệ sinh thái công nghệ pin từ các nguồn tái tạo, mặt trời, gió, mở ra một chân trời mới cho tiêu thụ năng lượng bền vững.

RMI đã phân tích bốn thị trường lưu trữ năng lượng lớn, Trung Quốc, Mỹ, Liên minh châu Âu và Ấn Độ, và tìm thấy hai xu hướng chính áp dụng cho từng thị trường: Thị trường di động đang thúc đẩy nhu cầu và giảm chi phí; và thị trường lưu trữ lưới non trẻ sắp cất cánh.

Trung Quốc thống trị thị trường xe điện và công nghệ quang điện mặt trời, nhờ đầu tư sớm, lớn và nhất quán. Các chuyên gia lưu ý rằng Trung Quốc cũng có lợi thế trong chế biến quặng thượng nguồn, nguyên liệu quan trọng và sản xuất linh kiện.

Tuy nhiên, báo cáo không khám phá những gì xảy ra nếu Trung Quốc vũ khí hóa những lợi thế đó trong cuộc chiến thương mại, hạn chế hoặc cấm vận nhập khẩu các vật liệu quan trọng vào Mỹ.

Một cuộc chiến tranh thương mại xuất hiện ở diện rộng trên tất cả các ngành công nghiệp và toàn bộ nền kinh tế toàn cầu và không phải là mối quan tâm của chỉ Mỹ và Trung Quốc, và việc đầu tư vào lĩnh vực tiềm năng hoặc kết quả của một hành động liên quan đến pin hoặc khoáng sản.

Không nghi ngờ gì, Trung Quốc có cơ hội kinh tế lâu dài liên quan đến việc trở thành nhà sản xuất pin đáng tin cậy và nguy cơ leo thang các hành động chiến tranh thương mại của hai bên có thể làm hỏng mối quan hệ kinh tế Mỹ - Trung trong lĩnh vực quan trọng này.

Thêm vào đó, các nhà sản xuất, nhà đầu tư, khởi nghiệp và các quan chức chính phủ đang thực hiện các biện pháp để giảm thiểu tác động tiềm ẩn của rủi ro đó, chẳng hạn như tiếp tục phát triển các công nghệ pin chứa hàm lượng hóa chất thấp và không có coban.