Các công nghệ năng lượng mới nổi được xác định cần được phát triển nhanh chóng để kiểm tra tính khả thi đầu tư dài hạn của chúng.
Mục tiêu là giảm phát thải khí nhà kính và ngành năng lượng, với vai trò là ngành đóng góp lớn nhất, đang là trọng tâm của các nỗ lực này với nhiều công nghệ khử carbon khác nhau được áp dụng.
Các công nghệ cốt lõi như năng lượng gió và năng lượng 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 nổi lên. Trước những cam kết nhằm đáp ứng Hiệp định Paris và áp lực phải đưa các công nghệ này ra thị trường, câu hỏi đặt ra là công nghệ nào trong số những công nghệ mới nổi cần được tập trung nghiên cứu và phát triển để xác định tiềm năng đầu tư dài hạn của chúng.
Với suy nghĩ đó, 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 rằng cần được đưa ra thị trường càng sớm càng tốt.
Cụ thể như sau.
Công nghệ cung cấp năng lượng sơ cấp
Ủy ban cho biết, điện mặt trời nổi không phải là công nghệ mới, nhưng các công nghệ đã được thương mại hóa hoàn toàn ở mức độ sẵn sàng công nghệ cao đang được kết hợp theo những cách thức mới. Một ví dụ là các thuyền đáy bằng neo đậu và hệ thống điện mặt trời, bao gồm các tấm pin, đường truyền tải và bộ biến tần.
Có hai loại cơ hội được chỉ ra, đó là khi hệ thống điện mặt trời nổi hoạt động độc lập và khi được cải tạo hoặc xây dựng kết hợp với nhà máy thủy điện. Điện mặt trời nổi cũng có thể được thiết kế để theo dõi hướng mặt trời với chi phí bổ sung hạn chế nhưng mang lại hiệu suất năng lượng tăng thêm lên đến 25%.
Điện gió nổi mang lại tiềm năng khai thác nguồn năng lượng gió ở vùng nước sâu hơn nhiều so với các tháp điện gió cố định ngoài khơi, vốn thường chỉ hoạt động ở độ sâu 50m hoặc ít hơn, và ở những khu vực có đáy biển sâu gần bờ. Thách thức chính nằm ở hệ thống neo giữ, với hai kiểu thiết kế chính đang được đầu tư, đó là loại chìm hoặc loại neo vào đáy biển, và cả hai đều có ưu điểm và nhược điểm riêng.
Ủy ban cho biết các thiết kế điện gió nổi đang ở nhiều mức độ sẵn sàng công nghệ khác nhau, trong đó tuabin trục ngang nổi tiên tiến hơn so với tuabin trục đứng.
Công nghệ hỗ trợ
Hydro xanh đang là chủ đề được quan tâm hàng đầu hiện nay với nhiều cơ hội sử dụng trong sưởi ấm, công nghiệp và làm nhiên liệu. Tuy nhiên, TEC lưu ý rằng cách thức sản xuất hydro đóng vai trò rất quan trọng đối với tác động phát thải của nó.
Chi phí phụ thuộc vào hai yếu tố – chi phí điện năng và quan trọng hơn là chi phí của các thiết bị điện phân, vốn cần được tối ưu hóa theo quy mô.
Ủy ban cho biết, các loại pin thế hệ tiếp theo dành cho hệ thống lưu trữ điện quy mô lớn và sau đồng hồ đo điện, chẳng hạn như pin lithium-kim loại thể rắn, đang nổi lên, mang lại những cải tiến vượt trội so với công nghệ pin hiện có về mật độ năng lượng, độ bền và độ an toàn của pin, đồng thời cho phép thời gian sạc nhanh hơn.
Nếu việc sản xuất có thể được mở rộng thành công, việc sử dụng chúng có thể mang tính đột phá, đặc biệt là đối với thị trường ô tô, vì nó có tiềm năng cho phép phát triển các loại xe điện với pin có tuổi thọ và phạm vi hoạt động 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 khả năng lưu trữ nhiệt và chi phí khác nhau, trong đó đóng góp lớn nhất có thể nằm ở các công trình xây dựng và công nghiệp nhẹ.
Các hệ thống năng lượng nhiệt dân dụng có thể tạo ra tác động rất lớn ở các vùng lạnh, độ ẩm thấp, nơi máy bơm nhiệt hoạt động kém hiệu quả hơn, trong khi một lĩnh vực trọng điểm khác cần nghiên cứu trong tương lai là "chuỗi cung ứng lạnh" ở các nước đang phát triển và mới công nghiệp hóa.
Máy bơm nhiệt là một công nghệ đã được khẳng định, nhưng cũng là lĩnh vực mà các cải tiến vẫn tiếp tục được thực hiện, chẳng hạn như cải thiện 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 chỉ ra rằng máy bơm nhiệt, được vận hành bằng điện có lượng khí thải nhà kính thấp, là một chiến lược cốt lõi để đáp ứng nhu cầu sưởi ấm và làm mát.
Các công nghệ mới nổi khác
Các công nghệ khác được xem xét bao gồm năng lượng gió trên không và các hệ thống chuyển đổi năng lượng sóng biển, thủy triều và nhiệt đại dương, có thể rất quan trọng đối với nỗ lực của một số quốc gia hoặc khu vực nhưng cho đến khi các thách thức về kỹ thuật và kinh doanh được khắc phục thì khó có thể mang lại lợi ích trên quy mô toàn cầu, Ủy ban nhận xét.
Một công nghệ mới nổi khác đang được quan tâm là năng lượng sinh học kết hợp với thu giữ và lưu trữ carbon, hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm và tiến tới triển khai thương mại hạn chế. Do chi phí tương đối cao so với các phương án 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 thực tế rộng rãi có thể bao gồm sự kết hợp của nhiều loại nhiên liệu, phương pháp thu giữ và lưu trữ carbon khác nhau và các ngành công nghiệp mục tiêu.
—Bởi Jonathan Spencer Jones
Thời gian đăng bài: 14 tháng 1 năm 2022