Tồn trữ điện năng bằng nhiên liệu lỏng sản xuất từ CO2 và năng lượng mặt trời

Mới đây các nhà khoa học tại Đại học California – Los Angeles (UCLA) đã thử nghiệm một phương pháp mới trong việc sử dụng điện năng để chuyển đổi CO2 thành nhiên liệu lỏng và thông qua đó tồn trữ điện năng dưới dạng năng lượng hóa học. Hiện nay, năng lượng điện được tạo ra từ các phương thức khác nhau đều khó tồn trữ một cách hiệu quả, chủ yếu là do mật độ năng lượng tồn trữ được còn thấp. 

Sản xuất nhiên liệu từ CO2 và năng lượng mặt trời

 Phương pháp chủ yếu để tồn trữ điện năng hiện nay là dùng pin lithium-ion với mật độ năng lượng tương đối thấp, nhưng khi ta tồn trữ điện năng vào nhiên liệu lỏng thì mật độ năng lượng tồn trữ được sẽ cao hơn. Đây là ý tưởng chủ yếu của các nhà khoa học tại UCLA khi triển khai thử nghiệm phương pháp mới của họ.

Nhóm nghiên cứu đã dùng các công cụ về di truyền học để tạo ra một chủng vi sinh vật với tên gọi Ralstonia eutropha H16 để sản xuất hợp chất hữu cơ isobutanol và rượu isopentyl (3-methyl-1-butanol) bằng một phản ứng điện – sinh hóa với CO2 và điện năng là nguồn carbon và năng lượng đầu vào.

Quang hợp là quá trình chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học được tồn trữ dưới dạng đường. Có 2 loại quang hợp: quang hợp sáng và quang hợp tối. Quang hợp sáng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học và phải xảy ra ngoài ánh sáng. Quang hợp tối chuyển đổi CO2 thành đường thì không cần áng sáng.

Như đã nói ở trên, các nhà khoa học tại UCLA sử dụng CO2 và điện năng để tạo ra nhiên liệu hóa học. Và điểm mấu chốt trong phương pháp của họ là thay vì sử dụng quá trình quang hợp sinh học để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học, họ đã sử dụng các tấm năng lượng mặt trời để tạo ra điện năng, tiếp theo sẽ chuyển đổi điện năng đó thành một chất hóa học trung gian, sau đó sử dụng chất hóa học trung gian để cấp năng lượng cho CO2 và tạo ra nhiên liệu. Theo đánh giá của nhóm nhiên cứu thì hiệu quả tồn trữ năng lượng của hệ thống do phương pháp mới của họ tạo ra cao hơn hiệu suất của các hệ thống sinh học.

Lý do là với các hệ thống sinh học thì cần phải có diện tích lớn để trồng trọt các loại cây nhằm thực hiện quá trình quang hợp. Trong khi đó phương pháp của nhóm nghiên cứu tại UCLA không cần nhiều diện tích vì các tấm năng lượng mặt trời có thể được lắp đặt ở rất nhiều vị trí khác nhau.