Kỳ vọng từ những "cục pin" cao chọc trời

Từ lâu, những tòa nhà cao chót vót được xem như một cách để thể hiện sức mạnh và tiềm năng kinh tế của các đế chế kinh doanh. Giờ đây, với sự phát triển vũ bão của công nghệ, ngoài chức năng lưu trú và thương mại, những công trình chọc trời này có thể biến thành những “cục pin” khổng lồ lưu trữ năng lượng tái tạo.

Góc nhìn về Burj Khalifa ở Dubai, tòa nhà cao nhất thế giới được thiết kế bởi SOM. Ảnh: Reuters

Một trong những rào cản lớn nhất đối với lưới điện do năng lượng sạch chi phối là tính không liên tục của một số nguồn năng lượng tái tạo do bị phụ thuộc vào thời tiết. Nếu mây kéo đến, năng lượng mặt trời không thể sản xuất; gió ngừng thổi cũng không giúp tua-bin gió quay để tạo ra điện; mùa hạn hán thiếu nước sẽ khiến thủy điện thiếu hụt… Ngược lại, khi thời tiết thuận lợi, năng lượng mặt trời và gió lại tạo ra lượng điện nhiều hơn mức cần thiết. Bài toán đặt ra ở đây là khả năng lưu trữ lượng điện dư thừa để cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ.

Ứng dụng lưu trữ năng lượng trọng lực

Theo CNN, ý tưởng về tòa nhà cao chọc trời có tác dụng như cục pin lưu trữ năng lượng sạch đã ra đời. Không phải các tấm pin mặt trời và tua-bin gió, mà chính các khối pin khổng lồ được nâng lên trời và hạ xuống để giữ cho đèn sáng được xem là giải pháp công nghệ lưu trữ tương lai ở các thành phố lớn toàn cầu. Skidmore, Owings & Merrill (SOM), công ty kiến ​​trúc đứng sau các công trình mang tính biểu tượng như Burj Khalifa ở Dubai (công trình cao nhất thế giới với chiều cao hơn 828m), đang hợp tác với Energy Vault để biến ý tưởng khoa học tưởng chừng không khả thi này thành hiện thực.

Dự án tòa nhà mới của SOM và Energy Vault, có thể cao 300m-1.000m, sẽ có cấu trúc rỗng giống như các trục thang máy để di chuyển các khối năng lượng, đồng thời tạo khoảng không cho nhà ở và không gian cho thuê thương mại. Khi nhu cầu về năng lượng thấp, các khối pin sẽ được nâng lên để lưu trữ điện dư thừa. Khi nhu cầu sử dụng tăng đột biến, các khối pin này sẽ được hạ xuống, năng lượng sẽ được giải phóng và chuyển đổi thành điện. Theo đó, hàng nghìn megawatt-giờ năng lượng có thể được lưu trữ, đủ để cung cấp điện năng không chỉ cho chính tòa nhà đó mà còn cho các tòa nhà lân cận cùng lúc.

Những người hoài nghi có thể đặt câu hỏi liệu những tòa tháp này có thể chịu được sức nặng hay không, cả về mặt nghĩa đen và tài chính. Tuy nhiên, Energy Vault chứng minh ý tưởng của họ hiệu quả khi vừa hoàn tất xây dựng tòa nhà khổng lồ lưu trữ năng lượng trọng lực cấp thương mại đầu tiên trên thế giới có chiều cao 150m ở Trung Quốc với công suất lưu trữ 100 megawatt giờ.

Càng cao, càng tốt?

Ở bối cảnh hiện đại, rất nhiều tòa nhà đô thị cũng đang trở nên cao hơn và nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu từ quá trình đô thị hóa nhanh chóng. Thực tế, ngành xây dựng và các công trình cao tầng hiện là nguồn gốc của gần 40% tổng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu. Các chuyên gia thiết kế và xây dựng không ngừng nghiên cứu các giải pháp sáng tạo để giải quyết tác động môi trường này, từ cách nhiệt tốt hơn đến máy bơm nhiệt. Tuy nhiên, không có vật liệu thay thế nào cho thép và bê-tông, vốn là những thành phần quan trọng của các tòa nhà hiện đại và là nguồn phát thải carbon chính. Đã có những nỗ lực khử carbon cho những vật liệu này, nhưng vẫn còn lâu mới đạt hiệu quả cao. Ông Bill Baker, chuyên gia tư vấn của SOM, nói với CNN rằng, đối với những chủ sở hữu tòa nhà muốn loại bỏ hoàn toàn khí thải gây hiệu ứng nhà kính, việc biến tòa nhà chọc trời thành cục pin khổng lồ là hướng đi tương lai bền vững.

Được biết, tòa nhà pin chọc trời sẽ được tích hợp công nghệ lưu trữ năng lượng trọng lực vào trong thiết kế. Một khi áp dụng công nghệ này thì tòa nhà càng cao sẽ càng tốt. Mặc dù việc xây dựng cấu trúc có thể tạo ra lượng carbon đáng kể, nhưng nó sẽ tiết kiệm đủ năng lượng và giảm thiểu lượng khí thải carbon tổng thể trong thời gian sau đó. Một công trình kiến trúc lưu trữ năng lượng trọng lực càng cao thì càng có khả năng bù đắp lượng carbon tích tụ trong đó, từ kết cấu và vật liệu, trong 2-4 năm. “Nếu lưu trữ năng lượng ở độ cao gấp đôi, thì năng lượng sẽ tăng gấp đôi”, ông Baker nói với CNN.

Cũng theo chuyên gia này, công nghệ lưu trữ năng lượng hiện đại nói trên sẽ cho phép con người “cai nghiện” thói quen sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Bên cạnh đó, công nghệ này cũng hướng đến mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Theo Hiệp hội Năng lượng quốc tế (IEA), để đạt mục tiêu này, thế giới cần phải tăng cường lưu trữ trên quy mô lưới điện hoặc các lưới điện có công nghệ lưu trữ năng lượng và triển khai khi cần thiết.

Tuy nhiên, theo Thomas Boyes, nhà phân tích của ngân hàng đầu tư TD Cowen, dù ý tưởng lưu trữ năng lượng tại các tòa nhà chọc trời về cơ bản là hợp lý nhưng việc lập kế hoạch, cấp phép và tài trợ cho những dự án phát triển như thế này mất nhiều năm và chỉ có một số ít các dự án siêu cao tầng vượt quá 300m. Nhiều khả năng các tòa tháp sử dụng công nghệ của Energy Vault sẽ thịnh hành vào khoảng thập niên 2030.

THƯ LÊ