Cách mạng xanh: năng lượng tương lai cho công nghệ

Nếu gom những ý tưởng và phát minh công nghệ lại, chúng ta sẽ hình dung ra được một thế giới mới sạch hơn, xanh hơn và vận hành trên những công nghệ mới, thay thế những nguồn gây ô nhiễm và làm trái đất nóng lên. Dĩ nhiên, đồng tiền luôn có 2 mặt.

Powerwall có hai model: 10kWh để sao lưu dự phòng cho các ứng dụng trong nhà và 7kWh để dùng hàng ngày. Nó được thiết kế để chạy tốt với tấm năng lượng mặt trời và có một thiết bị chuyển dòng DC sang AC, và tích điện dư thừa từ tấm năng lượng, thậm chí tích điện từ lưới điện thông thường.Lưu điện trong pin
Powerwall là một loại pin Lithium-ion gắn trên tường nhà, có thể tích trữ điện lấy từ điện lưới thông thường hoặc năng lượng mặt trời.

Powerwall của Tesla giúp bạn có thể tích điện từ tấm năng lượng mặt trời.

Ít nhất thì đó cũng là viễn cảnh mà Elon Musk hình dung ra. CEO của Tesla từng nói rằng 160 triệu hệ thống lưu điện trên có thể cấp điện tương đương với toàn bộ mạng lưới điện tại Mỹ, và 2 tỉ hệ thống như vậy tương đương nguồn điện cung cấp trên toàn cầu.Trước nay, nếu chỉ dùng tấm năng lượng mặt trời, thì thỉnh thoảng đến tối chúng ta gặp vấn đề về nguồn điện thiếu hụt. Vấn đề chung của các nguồn năng lượng tái tạo là chúng không tự đáp ứng được theo nhu cầu. Giải pháp cho điều này là tích điện lại vào pin (giống như Powerwall) để đến tối, khi không có ánh nắng, bạn vẫn dùng được điện từ mặt trời. Hoặc xa hơn, điện trữ lại trong pin có thể dự phòng cho hàng triệu xe hơi, xe máy chạy bằng điện trong thời gian tới.
Thậm chí,  pin lưu điện có thể tích điện đến 100kWh. Nên với 100 pin như vậy, có thể tạo được một hệ thống điện 10 megawatt/giờ, tương đương với một mạng lưới điện quy mô nhỏ. Những hệ thống điện đơn lẻ như vậy có thể nối kết với nhau, tạo thành một mạng điện nhỏ.
Dĩ nhiên, không phải Powerwall là điều gì thực sự mới mẻ đối với cuộc cách mạng năng lượng. Tại Mỹ trước đây cũng đã có mô hình người dân bán điện dư từ năng lượng mặt trời ngược cho điện lưới.
Pin trữ điện cho gia đình chắc chắn không phải là dự án thất bại. Tesla lên kế hoạch bán Powerwall ra thị trường vào giữa năm 2016, và rõ ràng nhu cầu thị trường là có. Tesla có vẻ như đang đi trước một bước, và khi thị trường đã định hình và nhiều công ty khác đổ xô vào thị trường mới này, có thể đó sẽ là một phần trong kỷ nguyên mới về năng lượng tái tạo.
Bắt cơn gió
Hồi tháng 7 vừa qua, Đan Mạch cho biết đã tạo được đến 140% nhu cầu về điện trong 1 ngày. Kết quả là họ có thể xuất khẩu điện còn dư cho nước láng giềng Na Uy, Đức và Thuỵ Điển.

Turbine của Vortex Bladeless không dùng cánh quạt như các cối xay gió thông thường, nên tiết kiệm được rất nhiều diện tích lắp đặt.

Nhưng không phải quốc gia nào cũng có đất đai mở và nhiều gió như Đan Mạch, vì hết ¾ diện tích của Đan Mạch có thể tận dụng nguồn gió từ biển. Nhưng may mắn là có một công ty Tây Ban Nha, Vortex Bladeless, cũng đã cân nhắc đến yếu tố này khi họ sản xuất ra được loại turbine không cần cánh quạt.Phát ngôn viên của Hiệp hội Năng lượng gió châu Âu, cho biết Đan Mạch đã chứng tỏ cho thế giới thấy chúng ta có thể dùng 100% điện năng lấy từ năng lượng tái tạo. Đan Mạch từ lâu đã ủng hộ và xây dựng kiến trúc hạ tầng về năng lượng gió, cũng như họ luôn bám sát được mục tiêu đề ra là từ nay cho đến 2020, cả quốc gia cần sản xuất được ½ lượng điện năng từ nguồn năng lượng tái tạo.
Thiết kế mới này giúp tiết kiệm không gian vì nếu so với thiết kế kiểu cánh quạt lại cần rất nhiều không gian. Vortex Bladeless cho biết người sử dụng có thể tăng gấp đôi turbine trong cùng một diện tích với thiết kế của họ. Ngoài ra, thiết kế này cũng đem lại nhiều ích lợi khác, như không có bộ phận chuyển động trong turbine, giúp sản xuất rẻ hơn và dễ bảo trì hơn. Vortex Bladeless dự kiến sẽ giảm được khoảng 80% chi phí về bảo trì, và là sản phẩm rất phù hợp cho các chính phủ muốn triển khai.
Thiết kế có hình chóp nhọn và rất mỏng, làm từ sợi carbon và sợi kính nên turbine này có thể rung rất mạnh trong gió. Điện được sinh ra từ những dao động này. Khi chóp di chuyển về một hướng thì có 2 chiếc vòng có nam châm ở chân kéo nó sang bên còn lại, và năng lượng từ động năng đó sẽ được chuyển thành điện năng.
Thiết kế này dựa trên một hiệu ứng khí động học mà ta gọi là độ xoáy. Độ xoáy tạo ra một mẫu các vòng xoáy xung quanh turbine, từ đó có thể sinh ra những chuyển động không mong muốn và hoạt động không ổn định, nhưng Vortex Bladeless cải tiến lại những thiết kế động năng đó để giảm thiểu tối đa những chuyển động ngoài ý muốn.
Ô nhiễm dữ liệu
Nhưng trước khi ứng dụng những công nghệ mới, xanh hơn, mạnh hơn thì chúng ta cũng cần nhớ là đồng tiền luôn có hai mặt. Các nền tảng dựa trên truyền video trực tuyến, điện toán đám mây buộc các nhà cung cấp dịch vụ phải liên tục dựng lên những trung tâm dữ liệu mới để phục vụ cho nhu cầu.

Trung tâm dữ liệu “ngốn” đến 21% điện năng dùng trong toàn ngành CNTT.

Tốc độ “ăn điện” của trung tâm dữ liệu hàng năm tăng 13%, và mục tiêu của ngành CNTT dự kiến sẽ giảm lượng điện năng tiêu tốn này đến cuối năm 2017 đạt trong khoảng từ 7 đến 12%. Mục tiêu này cũng áp dụng cho cả những ngành công nghiệp khác. Một chi tiết khác là các nhà xuất bản báo chí cũng ngốn điện hơn trước nhiều khi cũng dùng nhiều trung tâm dữ liệu hơn, thậm chí hơn cả thời dùng điện để in ấn.Theo báo cáo Clicking Clean mới nhất của tổ chức Hoà bình xanh Greenpeace, các trung tâm dữ liệu ngốn điện rất nhiều trong lĩnh vực CNTT. Đến năm 2017, trung tâm dữ liệu có thể sử dụng đến 21% tổng lượng điện năng trong ngành, hơn cả lĩnh vực sản xuất là 16%.
Tại Mỹ, nhiều trung tâm dữ liệu của các công ty lớn như Apple, Google hay Facebook đặt tại North Carolina và Virginia, là 2 bang dựa rất nhiều vào nguồn năng lượng “bẩn” như nhiên liệu hoá thạch, than đá. Đầu năm nay, Amazon Web Services công bố các kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu mới tại Virginia, còn Microsoft cũng có kế hoạch tương tự để mở rộng hệ thống trung tâm dữ liệu hiện thời của họ.
Trong lúc hầu hết doanh nghiệp lớn đều cam kết sẽ hướng đến nguồn năng lượng sạch để cấp điện cho các trung tâm dữ liệu thì tại hai tiểu bang này ở Mỹ vẫn còn phụ thuộc điện rất nhiều vào những nhà máy nhiệt điện. Những “nông trại” về tấm năng lượng mặt trời như của Apple vừa làm chưa cho thấy rõ được năng lượng sạch có thể đảm đương bao nhiêu phần trăm, còn nhà máy điện Duke Energy tại khu vực này chỉ có được 2% điện năng từ các nguồn năng lượng tái tạo.
Vấn đề tương tự cũng diễn ra tại Đài Loan, là nơi Google mở rộng trung tâm dữ liệu của họ. Nguồn điện từ năng lượng xanh chỉ chiếm 4% trong tổng lưới điện của nhà máy điện quốc gia Taipower. Và Google buộc phải mua điện từ điện “nhà nước”, vì không còn cách nào khác.
Nói đơn giản, công nghệ không phải tốt, cũng chẳng phải xấu. Những công nghệ như điện toán đám mây có thể định hình lại cuộc sống chúng ta, giúp đời sống tốt đẹp hơn, nhưng chỉ khi nó được phát triển theo hướng có tinh thần trách nhiệm trong đó. Thế giới chúng ta sẽ cần nhiều điện hơn, và để cho công nghệ có được lối đi thuận lợi nhất thì những công nghệ xanh cần phải được chú ý và đáng nhận được sự quan tâm đúng mức của người dân, doanh nghiệp và chính phủ.

Con đường năng lượng mặt trời Năm ngoái, Hà Lan là quốc gia đầu tiên trên thế giới xây dựng một con đường năng lượng mặt trời, nghĩa là làn đường dành cho xe đạp được lót bằng các tấm pin mặt trời có phủ lớp kính. Tháng 5 vừa qua, một báo cáo cho rằng con đường này tạo được điện nhiều hơn dự kiến, cụ thể là trong vòng 6 tháng, nó đã ra hơn 3.000kWh, đủ để cấp điện cho một căn hộ nhỏ trong vòng 1 năm. Lối đi cho xe đạp được gắn tấm năng lượng mặt trời lúc còn đang thi công tại Hà Lan. SolaRoad là nhóm làm con đường này. Họ ước tính trong một năm, những mô hình tương tự có thể tạo hơn 70kWh trên mỗi m2.Con đường mà Hà Lan thí điểm bên trên chỉ dài 70m. Còn riêng tại Mỹ vào năm 2012, họ có đến 6,5 triệu km đường. Năm 2013, Ấn Độ có hơn 4,5 triệu km đường. Nếu chỉ cần áp dụng một phần nhỏ theo mô hình của Hà Lan thì tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời là không giới hạn. Con đường SolaRoad chèn những tấm pin năng lượng mặt trời giữa các lớp kính, nhựa silicon và nhựa đường, có trọng tải đến 12 tấn. Mỗi tấm panel mặt trời được kết nối với các bộ đo thông minh, chúng sẽ tối ưu hoá dòng ra và chuyển điện trực tiếp lên hệ thống đèn đường, hoặc ngược về mạng lưới điện thông thường. SolaRoad không chỉ là dự án duy nhất cho tới nay. Mỹ cũng có một kế hoạch đang được xem xét với quy mô lớn hơn, biến những con đường cao tốc thông thường ở Mỹ thành đường năng lượng mặt trời. Thực tế, chính phủ Mỹ đang cân nhắc. Song song đó, trên Indiegogo cũng có dự án làm bãi đậu xe năng lượng mặt trời, kêu gọi cộng đồng hỗ trợ (www.indiegogo.com/projects/solar-roadways#). Dự án đường năng lượng mặt trời của Mỹ có trọng tải đến 125 tấn, cao hơn nhiều so với con đường xe đạp của Hà Lan. Bề mặt đường có vân và có độ bám cao, các tấm panel thiết kế theo hình lục giác để dễ sắp xếp khi gặp đường cong hoặc lên/xuống dốc. Chúng cũng có nhiệt để có thể làm tan tuyết hoặc băng, có tích hợp đèn LED để làm dấu hiệu chỉ dẫn đi đường.Đường phố mỗi ngày thường phải chịu hàng tấn thứ đè lên nên điều quan trọng nhất khi thi công là làm sao cho đường mặt trời phải bền chắc. Do vậy, chi phí về sửa chữa và bảo trì có thể vượt quá lợi ích mà con đường mang lại. Điều mà SolaRoad làm là thiết kế con đường làm sao nếu một tấm panel nào bị hỏng hay bị bụi bẩn không vận hành được thì không ảnh hưởng đến những panel còn lại. Nếu những tấm panel như vậy được lắp đặt tại những bãi đậu xe thông thường thì chúng có thể cấp điện cho chính cửa hàng có bãi đậu xe ấy. Internet đã giúp cho chiến dịch này có được rất nhiều người ủng hộ, với tổng số tiền đến nay là 2.261.447 USD, cao hơn 220% dự kiến ban đầu.

 PC WORLD VN, 10/2015