Vấn đề mở: Những thách thức chính còn lại trong nghiên cứu năng lượng sạch

6 minute read

Updated on Wed Mar 03 2021

Hiện nay chúng ta có vô số vấn đề mở cùng với những công nghệ tiềm năng. Nhưng chúng ta sẽ chỉ kể ra một vài cái tên ở đây thôi. Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ không bàn luận về những vấn đề kinh tế và chính trị liên quan đến các vấn đề mở như thuế cacbonic (CO₂) trong chương này.

Lưu trữ năng lượng

Problem: Large-scale storage to enable solar and wind growth

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Để có thể sử dụng các nguồn năng lượng đa dạng như năng lượng Mặt Trời và gió ở quy mô lớn, chúng ta cần phải lưu trữ năng lượng từ lúc chúng được tạo ra cho đến khi chúng được sử dụng. Hiện nay chúng ta có rất nhiều công nghệ lưu trữ khác nhau, từ nhiều dạng pin khác nhau đến việc trữ nhiệt, khí nén và thủy tích điện năng. Việc giảm chi phí và tăng hiệu suất và quy mô của những hệ thống này có một vai trò quan trọng cho sự thành công của ngành năng lượng tái tạo. Những công nghệ này cần trở nên rẻ hơn rất nhiều và có hiệu suất cao hơn để có thể triển khai năng lượng Mặt Trời và gió ở quy mô lớn.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Better, more sustainable, and (even) cheaper batteries for cars and trucks

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Khi các phương tiện chạy bằng điện ngày càng phổ biến và điện khí hóa bắt đầu được thúc đẩy, nghiên cứu về pin trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Chúng ta muốn các công nghệ lưu trữ có vòng đời dài hơn, trở nên đơn giản hơn và rẻ hơn để sản xuất, và có hiệu suất cao hơn. Tạo ra pin có hiệu suất cao với ít hoặc không có Coban cũng rất quan trọng. Bởi vì Coban vừa không bền vừa đắt tiền khi cần khối lượng lớn.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Hydrogen from electricity: cheap and efficiently

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Hydro có thể thay thế cacbon làm nguồn nhiên liệu chính trong máy bay và tàu thuyền, và cũng có thể cạnh tranh với công nghệ pin trong xe hơi... nhưng chỉ khi chúng ta có thể sản xuất nó theo cách hiệu quả mà thôi. Chi phí cho điện tái tạo chỉ là một phần trong biểu thức ở đây. Máy điện phân, lại máy giúp tách hydro từ nước, cần phải trở nên rẻ hơn. Vì hydro ở dưới dạng khí ở nhiệt độ phòng, chúng cần được nén. Quá trình nén, do đó, cũng cần được tối ưu và có khả năng tích hợp trực tiếp vào quá trình điện phân.

Click to learn more:

Who is working on this:

Năng lượng hạt nhân

Problem: Make nuclear cheaper and build reactors faster

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Thời gian xây dựng trung bình trong năm 2018 là 8,5 năm. Điều này làm tăng dần rủi ro tài chính và chính trị khi xây dựng các lò phản ứng mới. Các lò phản càng rẻ và càng được xây dựng nhanh hơn, thì càng khuyến khích xây dựng thêm các lò phản ứng mới.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Make nuclear popular & encourage pro-nuclear-research policies and funding, especially in growing economies

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Năng lượng hạt nhân an toàn đến đáng kinh ngạc và là nguồn năng lượng xả thải ít khí cacbonic. Có những ý kiến phản đối năng lượng hạt nhân vì chúng gây ra những tai nạn, dù hiếm, nhưng rất rõ rệt. Khi phải đối mặt với thử thách tồi tệ như biến đổi khí hậu, chúng ta nên cân nhắc kỹ lưỡng những lựa chọn của mình. Chúng ta không muốn quyết định một cách phi lý trí và bỏ qua điều gì đó tuyệt vời!

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Recycle nuclear waste in breeder reactors

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Về lý thuyết, chất thải hạt nhân có thể được tái sử dụng cho một loại phản ứng khác được gọi là phản ứng lò “chăn nuôi". Điều này tốt vì một vài lý do: chi phí, việc có sẵn nhiên liệu, và chắc chắn là bởi vì sẽ có ít chất thải hơn. Tuy nhiên công nghệ này chưa được kiểm chứng cho đến thời điểm hiện tại và cần nhiều nghiên cứu để có thể có thể trở thành hiện thực.

Click to learn more:

Who is working on this:

Năng lượng Mặt Trời

Problem: Earth-abundant thin-film solar: cheaper & sustainable?

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Các tấm pin năng lượng Mặt Trời mỏng là một loại công nghệ quang điện Mặt Trời. Các ô pin Mặt Trời thương mại ngày nay được làm từ các nguyên tố quý hiếm, đồng nghĩa với việc chúng ta không thể sản xuất ra nhiều tấm pin. Các nghiên cứu về công nghệ này gần đây đang nhắm đến việc sử dụng những vật liệu dồi dào hơn ở Trái Đất. Cuối cùng, những tấm pin này cần được giảm giá thành, bền vững hơn, và có hiệu suất cao hơn so với những công nghệ silic hoặc tấm phim mỏng trong thương mại ngày nay.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Recycling of solar panels

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Nguồn tài nguyên của hành tinh chúng ta có giới hạn, và một vài chất được sử dụng trong tấm pin năng lượng Mặt Trời là những vật chất cực kỳ quý hiếm. Các tấm pin Mặt Trời vòng đời là 25 năm. Sau đó chúng ta sẽ phải thay thế chúng với các tấm pin mới. Điều này tạo ra hai vấn đề: 1) các tấm pin cũ giờ đây trở thành rác thải, và 2) tạo ra các tấm pin mới yêu cầu những vật liệu mới. Thực trạng đáng buồn là ngày nay, phần lớn các rác thải điện tử đến từ các quốc gia phát triển đang được xuất khẩu một cách vô trách nhiệm và đưa sang các quốc gia đang phát triển. Việc có thể tái chế vật liệu từ các tấm pin cũ một cách hợp lý và tạo ra các tấm pin mới từ chúng có thể giải quyết được những vấn đề này.

Click to learn more:

Năng lượng gió

Problem: Floating turbines

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Các tuabin gió ngoài khơi ngày nay chỉ có thể được xây gần bờ biển. Không may thay, những cơn gió gần bờ biển chậm hơn hơn và ngắt quãng hơn so với ở ngoài khơi xa. Các tuabin gió nổi có thể được neo dưới đáy biển nhờ những dây thép dài, giúp chúng có thể đứng vững hơn ở những vùng nước sâu hơn. Ở nơi đó, gió to hơn và liên tục hơn. Một vài thử nghiệm của công nghệ này đang được tiến hành trên toàn cầu.

Click to learn more:

Who is working on this:

Những ý tưởng nghiên cứu giai đoạn đầu có thể hoạt động

Problem: Artificial Photosynthesis

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Nếu chúng ta có thể làm những gì như cách thực vật làm để tạo ra năng lượng, nhưng làm điều đó tốt hơn thì sao? Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu những công nghệ có thể trực tiếp biến nước, ánh sáng Mặt Trời và không khí thành khí H₂ và O₂, hoặc thậm chí những nhiên liệu tương tự như nhiên liệu chúng ta sử dụng cho ô tô ngày nay. Điều này có thể cho phép chúng ta sử dụng những nhiên liệu lỏng mà xã hội chúng đã ta đã quen với, nhưng sản xuất chúng một cách bền vững hơn.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Cheaper Hydrogen from Electrolysis

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Những công nghệ điện phân rẻ hơn và có hiệu suất nén khí hydro cao hơn có thể giúp khí hydro trở thành một phương tiện lưu trữ năng lượng phổ biến và linh hoạt.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Make Tokamak Fusion Work

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Có rất nhiều vấn đề mở về lò phản ứng nhiệt hạch Tokamak. Việc hiện nay chúng sử dụng nhiều năng lượng để vận hành hơn là để sản xuất chỉ là một vấn đề trong số đó thôi, và cũng là vấn đề ta đang giải quyết thành công nhất. Việc tạo ra Triti từ Deuteri, Lithium-6 và các neutron từ các phản ứng nhiệt hạch là một điều khó khăn và cần nhiều những nghiên cứu hơn. Việc bảo vệ các lò phản ứng trong thời gian hoạt động là một vấn đề khác nữa. Những giải pháp cho những vấn đề này cần được kết hợp với một hệ thống để có thể lấy năng lượng ra khỏi những neutron đang di chuyển nhanh.

Click to learn more:

Who is working on this:

Problem: Make other fusion methods work

What the world needs to solve this problem:

brain

money

awareness

Description:

Có rất nhiều ý tưởng về quá trình nhiệt hạch, không chỉ riêng Tokamak đâu. Trong khi có nhiều trong số chúng khó có khả năng thành công trong tương lai gần, hoặc xa, hoặc có thể là không bao giờ, chúng ta vẫn có thể khám phá chúng. Chúng ta sẽ liệt kê một vài ở dưới đây.

Click to learn more:

Who is working on this:

Chương tiếp theo