Energy Dome là công ty phát triển pin carbon dioxide để lưu trữ điện trong tối đa 24 giờ. Hệ thống dùng điện dư để nén carbon dioxide thành chất lỏng, giữ nhiệt sinh ra trong quá trình nén, rồi dùng nhiệt đó để biến carbon dioxide trở lại thành khí và chạy tuabin phát điện khi lưới cần thêm công suất.
Theo MIT Technology Review, nhà máy thương mại đầu tiên của Energy Dome có dung lượng 200 megawatt-giờ và bắt đầu hoạt động tại Sardinia, Italy, trong năm 2025. Hệ thống trả lại lưới khoảng 70% lượng điện đã lưu, thấp hơn mức trung bình khoảng 90% của pin lithium-ion, nhưng được thiết kế cho thời gian lưu trữ dài hơn.
Nhu cầu điện đang tăng trong khi sản lượng điện mặt trời và điện gió trên bờ phụ thuộc vào thời tiết. Lưới điện vì thế cần giữ phần điện dư để sử dụng khi trời tối hoặc gió yếu. Pin carbon dioxide của Energy Dome là một hướng tiếp cận trong nhóm công ty công nghệ khí hậu năm 2026, bên cạnh các hệ thống pin lithium-ion hiện có.
Nội dung: Pin carbon dioxide hoạt động như thế nào?
Pin carbon dioxide của Energy Dome lưu điện qua một chu trình nén, hóa lỏng, gia nhiệt và giãn nở carbon dioxide. Máy nén, bồn thép carbon, hệ thống lưu trữ nhiệt, tuabin và mái vòm chứa khí tạo thành một chu trình khép kín có thể lặp lại.
Theo MIT Technology Review, bộ phận dễ nhận biết nhất tại nhà máy Energy Dome là mái vòm màu trắng có diện tích tương đương khoảng bảy sân bóng đá. Bên trong mái vòm chứa khoảng 2.000 tấn carbon dioxide.
Khi nguồn điện đang dư, chẳng hạn điện từ một trang trại mặt trời kết nối với nhà máy, hệ thống dùng máy nén để chuyển carbon dioxide từ thể khí sang thể lỏng. Carbon dioxide lỏng sau đó được đưa vào các bồn làm bằng thép carbon.
Quá trình nén sinh ra nhiệt. Energy Dome giữ lượng nhiệt này trong một vật liệu lưu trữ nhiệt do công ty phát triển. Khi lưới điện cần bổ sung công suất, hệ thống lấy carbon dioxide khỏi bồn và làm nóng bằng phần nhiệt đã lưu. Carbon dioxide trở lại thể khí, đi qua tuabin để phát điện rồi quay về mái vòm cho chu trình tiếp theo.
Các công ty điện lực đã dùng khí nén trong hang ngầm để lưu trữ năng lượng suốt nhiều thập kỷ. Thiết kế của Energy Dome không đòi hỏi một dạng địa chất cụ thể, nên có thể được triển khai tại nhiều địa điểm hơn.
Nhà máy thương mại đầu tiên tại Sardinia có quy mô bao nhiêu?
Nhà máy thương mại đầu tiên của Energy Dome có dung lượng 200 MWh và được đưa vào hoạt động tại Sardinia trong năm 2025. Theo MIT Technology Review, cơ sở này có thể cấp điện cho khoảng 18.000 hộ gia đình Italy trong 10 giờ.
Energy Dome được thành lập năm 2020 và đặt trụ sở tại Milan, Italy. Công ty có kế hoạch phát triển tổng cộng 30 gigawatt-giờ dự án trên năm châu lục, nhưng hiện mới có một dự án thương mại đang vận hành.
Vì sao lưu trữ dài hạn cần công nghệ khác?
Pin lithium-ion phù hợp với nhiều dự án lưu trữ thời gian ngắn, nhưng chi phí tăng khi hệ thống phải duy trì cùng một mức công suất lâu hơn. Energy Dome hướng hệ thống pin carbon dioxide tới các dự án lưu trữ kéo dài từ tám đến 24 giờ.
Theo MIT Technology Review, pin lithium-ion đang chiếm ưu thế trong các dự án lưu trữ thường kéo dài tối đa bốn giờ. Để duy trì cùng một mức công suất trong tám giờ, hệ thống phải tăng gấp đôi số lượng tế bào pin. Điều đó làm giảm lợi thế kinh tế khi thời gian lưu trữ kéo dài.
Energy Dome ước tính công nghệ của mình rẻ hơn pin lithium-ion khoảng 10% đến 15% đối với hệ thống lưu trữ tám giờ. Công ty cho rằng chênh lệch chi phí có thể tăng với thời lượng lên tới 24 giờ. Các nhà máy đã vận hành hoặc đã ký hợp đồng của Energy Dome có thời lượng lưu trữ tám hoặc 10 giờ.
Khả năng mở rộng của hệ thống dựa nhiều vào thiết bị thương mại sẵn có, gồm máy nén và bồn chứa. Energy Dome không phải xây dựng một chuỗi thiết bị hoàn toàn mới cho từng dự án. Các công nghệ như dự báo thời tiết theo giờ và lưu trữ dài hạn giải quyết hai phần của cùng một vấn đề: dự báo thời điểm nguồn điện biến động và cung cấp năng lượng dự phòng khi biến động xảy ra.
Hiệu suất của pin carbon dioxide thấp hơn bao nhiêu?
Theo MIT Technology Review, hệ thống của Energy Dome trả lại lưới khoảng 70% lượng điện đã lưu, so với mức trung bình khoảng 90% của pin lithium-ion. Hiệu suất thấp hơn là một hạn chế của công nghệ, dù mức 70% vẫn cao hơn con số khoảng 50% được nêu cho pin sắt và không khí.
Tỷ lệ điện lấy ra so với điện đưa vào được gọi là hiệu suất chu trình khứ hồi. Theo các số liệu MIT Technology Review dẫn lại, pin carbon dioxide mất khoảng 30% năng lượng qua một chu trình, trong khi pin lithium-ion mất khoảng 10%.
| Công nghệ lưu trữ | Hiệu suất chu trình khứ hồi |
|---|---|
| Pin lithium-ion | Khoảng 90% |
| Pin carbon dioxide | Khoảng 70% |
| Pin sắt và không khí | Khoảng 50% |
Số liệu trong bảng do MIT Technology Review cung cấp.
Quy mô thương mại cũng chưa đủ để chứng minh kế hoạch mở rộng. Theo MIT Technology Review, Energy Dome mới vận hành một dự án thương mại và sẽ phải xây thêm nhiều nhà máy để đạt danh mục 30 gigawatt-giờ đã công bố.
Phiên bản kết hợp tuabin khí tự nhiên có phát thải không?
Phiên bản kết hợp pin carbon dioxide với tuabin khí tự nhiên vẫn tạo ra khí nhà kính. Cấu hình này dùng nhiệt thải từ tuabin để làm carbon dioxide bay hơi, giúp tăng hiệu quả vận hành nhưng không biến toàn bộ quá trình thành một hệ thống không phát thải.
MIT Technology Review cho biết Energy Dome cung cấp cấu hình kết hợp này bên cạnh hệ thống lưu trữ nhiệt nội bộ. Nhiệt thải từ tuabin khí thay thế phần nhiệt được lưu trong chu trình pin carbon dioxide. Tuabin khí tự nhiên vẫn tạo ra phát thải trong quá trình vận hành.
Energy Dome có kế hoạch gì đến cuối thập niên?
Energy Dome đang phát triển danh mục dự án có tổng dung lượng khoảng 30 gigawatt-giờ trên năm châu lục. Công ty đặt mục tiêu hoàn thành mỗi dự án trong vòng hai năm kể từ khi ký hợp đồng đến lúc bàn giao công suất, nhưng tiến độ này chưa được chứng minh trên nhiều nhà máy thương mại.
Theo MIT Technology Review, nhiều dự án trong danh mục có thể đi vào hoạt động trước cuối thập niên. Việc sử dụng máy nén, bồn chứa và các thiết bị thương mại sẵn có là cơ sở cho mục tiêu xây dựng trong hai năm.
Một dự án cụ thể là nhà máy 200 MWh tại Ireland trong thỏa thuận Energy Dome ký với Google vào tháng 6 năm 2026. Theo kế hoạch, cơ sở này sẽ đi vào hoạt động trong năm 2028.
Pin carbon dioxide cho thấy lưu trữ điện dài hạn không chỉ phụ thuộc vào pin lithium-ion. Tuy nhiên, các số liệu về chi phí và khả năng mở rộng hiện chủ yếu đến từ Energy Dome cùng một nhà máy thương mại. Kết quả của các dự án đã ký sẽ cho thấy công nghệ có thể duy trì hiệu suất, chi phí và tiến độ xây dựng ở quy mô lớn hay không.
Hãy tiếp tục theo dõi Sine để cập nhật các công nghệ lưu trữ điện có thể hỗ trợ việc đưa năng lượng tái tạo lên lưới.
