Những phát kiến giảm thiểu biến đổi khí hậu

Các tấm pin mặt trời trên các nguồn nước vừa cung cấp điện vừa giảm lượng bốc hơi ở các vùng bị hạn hán.

Trong bối cảnh này, một số ý tưởng tiên tiến xuất hiện có thể giúp công nghệ ngày nay giảm tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Pin năng lượng mặt trời làm nhiệm vụ kép

Điều gì sẽ xảy ra nếu các tấm pin mặt trời làm nhiệm vụ kép, bảo vệ nguồn cung cấp nước trong khi sản xuất nhiều năng lượng hơn? Bang California của Mỹ đang đặt các tấm pin mặt trời tại một số kênh phân phối nước của mình.

Những con kênh này chạy dài hàng nghìn km trong môi trường khô cằn. Không khí khô tăng cường sự bốc hơi trong khi nơi đây thường xuyên thiếu nước.

Theo Giáo sư Roger Bales của Đại học California, một nghiên cứu năm 2021 cho thấy việc bao phủ tất cả 6,4 nghìn km kênh đào của California bằng các tấm pin mặt trời sẽ tiết kiệm hơn 65 tỷ gallon nước hàng năm vì giảm được bốc hơi. Điều này đủ để tưới cho 50.000 mẫu đất nông nghiệp hoặc đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt của hơn 2 triệu người.

Tăng nguồn cung cấp pin từ địa nhiệt

Để năng lượng tái tạo giảm phát thải khí nhà kính toàn cầu, các tòa nhà và phương tiện giao thông phải có khả năng sử dụng nguồn năng lượng này, trong đó có pin. Pin rất cần thiết nhưng ngành công nghiệp này đang gặp vấn đề về chuỗi cung ứng.

Các nhà địa chất và kỹ sư đang nghiên cứu một phương pháp sáng tạo có thể thúc đẩy nguồn cung cấp lithium của Mỹ tại nhà bằng cách chiết xuất lithium từ nước muối địa nhiệt ở vùng biển Salton của California.

Nước muối địa nhiệt là chất lỏng còn sót lại trong nhà máy địa nhiệt sau khi nhiệt và hơi nước được dùng để sản xuất điện. Chất lỏng đó chứa liti và các kim loại khác như mangan, kẽm và boron. Thông thường, nó được bơm trở lại dưới lòng đất, nhưng các kim loại này cũng có thể được lọc ra.

Nhà địa chất học MichaelMcKibben của Đại học California cho biết, nếu các dự án thử nghiệm chứng minh rằng có thể chiết xuất lithium từ nước muối trên hiệu quả, 11 nhà máy địa nhiệt hiện có dọc theo Biển Salton có thể có tiềm năng sản xuất đủ kim loại lithium cung cấp gấp 10 lần nhu cầu hiện tại của Mỹ.

Hydro xanh và cácý tưởng lưu trữ

Các nhà khoa học đang nghiên cứu những cách khác để thúc đẩy chuỗi cung ứng khoáng sản của pin, bao gồm tái chế lithium và coban từ pin cũ. Nhà nghiên cứu Kerry Rippy của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Mỹ cho biết các cách khác cũng đang được phát triển để phục vụ mục đích trên.

Ví dụ, năng lượng mặt trời được tập trung và lưu trữ bằng cách đốt nóng muối và sử dụng nó để tạo ra hơi nước chạy máy phát điện, tương tự như cách một nhà máy điện tạo ra điện. Ngoài ra, một loại nhiên liệu tái tạo là hydro xanh (thân thiện môi trường) và amoniac, cung cấp một kiểu lưu trữ khác ở dạng lỏng nên dễ vận chuyển.

Tuy nhiên, 2 cách trên khá tốn kém và chưa thực sự hiệu quả. Theo ông Rippy, “thách thức chính ở đây là tối ưu hóa quy trình để làm cho nó hiệu quả và tiết kiệm. Nếu thực hiện được thì nguồn năng lượng tái tạo hoàn toàn không bị cạn kiệt”.

Xe điện: Cục pin di động khổng lồ

Pin cũng có thể sớm biến xe điện của bạn thành một cục pin di động khổng lồ, có khả năng cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn.

Nhà kinh tế năng lượng Seth Blumsack của Đại học bangPennsylvania cho biết, hiện chỉ có một số phương tiện được thiết kế để sạc năng lượng ngôi nhà, nhưng điều đó đang thay đổi. Ví dụ, hãng xe Ford cho biết chiếc bán tải F-150Lightning mới của họ có thể cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà trung bình trong 3 ngày mà chỉ cần một lần sạc.

Điều này có thể thay đổi cách mọi người quản lý việc sử dụng và lưu trữ điện. Ví dụ, chủ nhà có thể lấy điện từ xe của mình trong ngày thay vì phụ thuộc vào lưới điện, do đó giảm việc mua điện trong giờ cao điểm.

Thu và lưu trữ carbon từ không khí

Con người đã đưa vào khí quyển quá nhiều carbon dioxide trong 2 thế kỷ qua và thế giới rất cần phải loại bỏ khí này khỏi khí quyển để đối phó với biến đổi khí hậu. Công nghệ thu nhận carbon dioxide từ không khí đã tồn tại nhưng rất tốn kém.

Các kỹ sư và nhà địa vật lý như David Golberg của Đại học Columbia đang tìm cách cắt giảm chi phí trên bằng cách kết hợp công nghệ thu không khí trực tiếp với sản xuất năng lượng tái tạo và lưu trữ carbon.

Nhà máy thu khí trực tiếp lớn nhất thế giới hoạt động từ năm 2021 ở Iceland. Nó sử dụng năng lượng địa nhiệt để cung cấp cho thiết bị của mình. Carbon dioxide thu được ở đây được trộn với nước và bơm vào các thành tạo bazan núi lửa dưới lòng đất. Các phản ứng hóa học ở đây sẽ biến nó thành muối carbonate cứng.

Ông Golberg nhận thấy tiềm năng tương tự cho các trang trại gió ngoài khơi của Mỹ trong tương lai. Cáctuabin gió thường tạo ra nhiều năng lượng hơn nhu cầu tại bất kỳ thời điểm nào, do đó luôn có năng lượng dư thừa.

Những công nghệ trên có thể giảm chi phí năng lượng của việc thu giữ carbon và giảm thiểu nhu cầu về đường ống trên bờ, giảm tác động đến môi trường.