Các công nghệ năng lượng mới nổi được xác định là cần phát triển nhanh chóng để kiểm tra khả năng đầu tư dài hạn của chúng.
Mục tiêu là giảm phát thải khí nhà kính và ngành điện là ngành đóng góp lớn nhất, đóng vai trò trung tâm trong nỗ lực này với nhiều công nghệ khử cacbon khác nhau.
Các công nghệ cốt lõi như gió và mặt trời hiện đã được thương mại hóa rộng rãi, nhưng các công nghệ năng lượng sạch mới vẫn đang liên tục được phát triển và xuất hiện. Với các cam kết đáp ứng Thỏa thuận chung Paris và áp lực phải đưa các công nghệ này ra thị trường, câu hỏi đặt ra là công nghệ mới nào cần tập trung vào R&D để xác định tiềm năng đầu tư dài hạn của họ.
Với ý nghĩ này, Ủy ban điều hành công nghệ của Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (UNFCCC) đã xác định sáu công nghệ mới nổi có khả năng mang lại lợi ích trên quy mô toàn cầu và cho biết cần phải đưa ra thị trường càng sớm càng tốt.
Những điều này như sau.
Công nghệ cung cấp năng lượng sơ cấp
Theo Ủy ban, điện mặt trời nổi không phải là công nghệ mới, nhưng các công nghệ sẵn sàng ứng dụng công nghệ cao đã được thương mại hóa hoàn toàn đang được kết hợp theo những cách mới. Một ví dụ là hệ thống điện mặt trời nổi với thuyền đáy phẳng neo đậu, bao gồm tấm pin, bộ truyền động và biến tần.
Có hai loại cơ hội được chỉ ra: khi cánh đồng năng lượng mặt trời nổi hoạt động độc lập và khi nó được cải tạo hoặc xây dựng cùng với một cơ sở thủy điện như một hệ thống lai. Điện mặt trời nổi cũng có thể được thiết kế để theo dõi với chi phí bổ sung hạn chế nhưng có thể tăng thêm tới 25% năng lượng.
Điện gió nổi mang lại tiềm năng khai thác các nguồn năng lượng gió ở vùng nước sâu hơn nhiều so với các tháp điện gió cố định ngoài khơi, thường nằm ở độ sâu 50 mét hoặc thấp hơn, và ở các khu vực gần bờ biển có đáy biển sâu. Thách thức chính nằm ở hệ thống neo đậu, với hai loại thiết kế chính đang được đầu tư: loại chìm hoặc neo đậu dưới đáy biển, và cả hai đều có ưu và nhược điểm.
Ủy ban cho biết các thiết kế điện gió nổi có nhiều mức độ sẵn sàng về mặt công nghệ khác nhau, trong đó các tua-bin trục ngang nổi tiên tiến hơn các tua-bin trục đứng.
Công nghệ hỗ trợ
Hydro xanh đang là chủ đề nóng hổi hiện nay với nhiều tiềm năng ứng dụng trong sưởi ấm, công nghiệp và làm nhiên liệu. Tuy nhiên, TEC lưu ý rằng cách thức sản xuất hydro mới là yếu tố then chốt quyết định tác động của nó đến khí thải.
Chi phí phụ thuộc vào hai yếu tố – chi phí điện và quan trọng hơn là chi phí thiết bị điện phân, vốn phải dựa trên quy mô kinh tế.
Ủy ban cho biết, pin thế hệ tiếp theo dùng cho lưu trữ phía sau đồng hồ đo và quy mô tiện ích như lithium-kim loại thể rắn đang nổi lên, mang lại những cải tiến đáng kể so với công nghệ pin hiện tại về mật độ năng lượng, độ bền và độ an toàn của pin, đồng thời cho phép thời gian sạc nhanh hơn.
Nếu sản xuất có thể mở rộng thành công, việc sử dụng chúng có thể mang tính chuyển đổi, đặc biệt là đối với thị trường ô tô, vì nó có khả năng cho phép phát triển các loại xe điện có pin có tuổi thọ và phạm vi lái xe tương đương với các loại xe truyền thống hiện nay.
Theo Ủy ban, việc lưu trữ năng lượng nhiệt để sưởi ấm hoặc làm mát có thể được thực hiện bằng nhiều loại vật liệu khác nhau với công suất nhiệt và chi phí khác nhau, trong đó đóng góp lớn nhất có thể nằm ở các tòa nhà và ngành công nghiệp nhẹ.
Hệ thống năng lượng nhiệt dân dụng có thể có tác động rất lớn ở các vùng lạnh, độ ẩm thấp, nơi máy bơm nhiệt kém hiệu quả hơn, trong khi một lĩnh vực quan trọng khác cho nghiên cứu trong tương lai là "chuỗi lạnh" ở các nước đang phát triển và mới công nghiệp hóa.
Máy bơm nhiệt là công nghệ đã được khẳng định từ lâu, nhưng cũng là công nghệ liên tục được cải tiến trong các lĩnh vực như chất làm lạnh, máy nén, bộ trao đổi nhiệt và hệ thống điều khiển để mang lại hiệu suất và hiệu quả cao hơn.
Ủy ban cho biết các nghiên cứu liên tục cho thấy máy bơm nhiệt, chạy bằng điện có lượng khí nhà kính thấp, là chiến lược cốt lõi cho nhu cầu sưởi ấm và làm mát.
Các công nghệ mới nổi khác
Các công nghệ khác được xem xét là hệ thống chuyển đổi năng lượng gió trên không và sóng biển, thủy triều và nhiệt đại dương, có thể rất quan trọng đối với nỗ lực của một số quốc gia hoặc tiểu vùng nhưng cho đến khi những thách thức về kỹ thuật và kinh doanh được khắc phục thì chúng khó có thể mang lại lợi ích trên quy mô toàn cầu, Ủy ban nhận xét.
Một công nghệ mới nổi đáng quan tâm khác là năng lượng sinh học với khả năng thu giữ và lưu trữ carbon, hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm và hướng tới triển khai thương mại hạn chế. Do chi phí tương đối cao so với các giải pháp giảm thiểu khác, việc áp dụng công nghệ này chủ yếu cần được thúc đẩy bởi các sáng kiến chính sách khí hậu, với việc triển khai rộng rãi trong thực tế có thể bao gồm sự kết hợp của các loại nhiên liệu, phương pháp CCS và các ngành công nghiệp mục tiêu khác nhau.
—Jonathan Spencer Jones
Thời gian đăng: 14-01-2022