Công nghệ Thời đại đồ đồng: Giải pháp chuyển đổi sang năng lượng sạch

Kỹ thuật này gồm việc sử dụng các viên gạch hấp thụ nhiệt được xếp đặc biệt, được gọi là gạch chịu lửa.

Lưu trữ năng lượng bằng gạch chịu lửa

Theo nghiên cứu, những viên gạch xếp chồng lên nhau trong một thùng chứa cách nhiệt, lưu trữ nhiệt được tạo ra từ năng lượng mặt trời hoặc gió ở nhiệt độ cần thiết cho các quy trình công nghiệp. Nhiệt dự trữ có thể được giải phóng khi cần thiết bằng cách cho không khí lưu thông qua các khe trong các ngăn xếp gạch chịu lửa.

Đây là một giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả, cho phép các ngành công nghiệp như xi măng, thép, thủy tinh và sản xuất giấy hoạt động bằng năng lượng tái tạo khi không có gió và ánh sáng mặt trời. Kỹ thuật này cũng là hướng chuyển đổi liền mạch sang các nguồn năng lượng sạch hơn. Một số công ty đã bắt đầu thương mại hóa nó để lưu trữ nhiệt trong công nghiệp.

Gạch chịu lửa được chế tạo từ các vật liệu tương tự như vật liệu lót lò nung và lò luyện kim thời xưa. Yếu tố mới nằm ở sự kết hợp và tỷ lệ của các vật liệu này được tối ưu hóa để lưu trữ nhiệt hiệu quả thay vì chỉ cách nhiệt. Trong khi pin truyền thống lưu trữ điện từ các nguồn tái tạo và tạo ra nhiệt theo yêu cầu, thì gạch chịu lửa mang lại một lợi thế độc đáo.

Tác giả chính của nghiên cứu, GS kỹ thuật dân dụng và môi trường Mark Z. Jacobson - Trường Kỹ thuật và Phát triển bền vững Doerr thuộc Đại học Stanford của Mỹ cho biết, sự khác biệt là gạch chịu lửa lưu trữ nhiệt thay vì điện và có giá thành bằng 1/10 so với pin. Các vật liệu cũng rất đơn giản, về cơ bản chỉ là các thành phần của đất.

Hầu hết các quy trình công nghiệp đều yêu cầu nhiệt độ cao. Ví dụ, sản xuất xi măng cần nhiệt độ ít nhất là 1.300 độ C, trong khi sản xuất thủy tinh, sắt và thép cần nhiệt độ 1.000 độ C trở lên.

Khoảng 17% tổng lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu có thể bắt nguồn từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch để tạo nhiệt cho các quy trình công nghiệp này. Do đó, việc tạo ra nhiệt công nghiệp từ các nguồn tái tạo có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải.

Tối ưu hóa việc lưu trữ năng lượng

Tập trung vào việc lưu trữ năng lượng ở dạng gần nhất với mục đích sử dụng cuối cùng có thể giảm thiểu tình trạng kém hiệu quả trong quá trình chuyển đổi. Khái niệm này cũng đơn giản như việc lưu trữ nước nóng để tắm và đá làm đồ uống lạnh.

Các nhà nghiên cứu đã khám phá tác động của việc sử dụng gạch chịu lửa để lưu trữ hầu hết nhiệt công nghiệp trong một kịch bản tương lai, đó là thời điểm các quốc gia đều chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo như gió, địa nhiệt, thủy điện và Mặt trời.

Nghiên cứu cho thấy gạch chịu lửa có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này với chi phí thấp hơn, mang lại lợi ích cho sức khỏe, khí hậu, việc làm và an ninh năng lượng. Ngoài ra, việc đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch cũng tác động tích cực đến sức khỏe con người. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng ô nhiễm từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch gây ra hàng triệu ca tử vong sớm mỗi năm.

GS Jacobson cho biết, mỗi chút nhiên liệu đốt mà chúng ta thay thế bằng điện đều làm giảm ô nhiễm không khí. Điều này cho thấy nhu cầu cấp thiết phải tìm ra những cách tiết kiệm chi phí để đẩy nhanh quá trình chuyển đổi này.

Vậy nên, GS Jacobson chuyển sự tập trung của mình sang gạch chịu lửa và tin rằng một cách tiếp cận tiết kiệm chi phí sẽ được chấp nhận dễ dàng hơn, đồng thời đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo sạch hơn của thế giới.

Tác động tiềm tàng của công nghệ thời đồ đồng này là rất lớn, hứa hẹn những lợi ích đáng kể với chi phí thấp, từ việc giảm tỷ lệ tử vong do ô nhiễm không khí đến tạo điều kiện chuyển đổi suôn sẻ hơn sang năng lượng sạch.

Công nghệ hiện đại kết hợp với kỹ thuật cổ xưa

Theo GS Jacobson, sau khi khám phá tiềm năng của gạch chịu lửa, điều cần thiết là phải tận dụng công nghệ hiện đại để nâng cao các kỹ thuật cổ xưa này. Những cải tiến như vật liệu composite tiên tiến và lớp phủ nano có thể cải thiện hiệu quả lưu trữ nhiệt.

Tích hợp các công nghệ thông minh như thuật toán AI có thể tối ưu hóa các hệ thống năng lượng nhiệt. Ví dụ, cảm biến thông minh theo dõi nhiệt độ theo thời gian thực, đảm bảo lưu trữ và giải phóng nhiệt hiệu quả. Phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu này cho phép các nhà sản xuất điều chỉnh sản xuất theo khả năng cung cấp năng lượng tái tạo.

Việc phổ biến cho các bên liên quan trong ngành cũng như chứng minh lợi ích của công nghệ gạch chịu lửa thông qua các hội thảo và chương trình thí điểm có thể khuyến khích việc áp dụng, thu hẹp khoảng cách giữa trí tuệ cổ xưa và các giải pháp hiện đại, hướng đến một tương lai sạch hơn và bền vững hơn.