Trái đất đang tràn ngập năng lượng tái tạo. Những cơn gió mạnh thổi qua các đồng bằng rộng lớn, ánh sáng Mặt trời rực rỡ chiếu rọi khắp muôn nơi, sức nóng bên trong hành tinh cuộn trào dưới chân chúng ta và những con sóng mạnh mẽ vỗ vào bờ biển suốt cả ngày lẫn đêm.
Trong nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học và kỹ sư cải thiện đáng kể khả năng chuyển đổi các nguồn năng lượng giá trị này thành các electron hữu ích. Nhưng đó chỉ là bước đầu tiên, bước tiếp theo là tìm cách lưu trữ nguồn năng lượng tái tạo này.
Để lưu trữ, chúng ta có nhiều lựa chọn. Lựa chọn hàng đầu trong số đó là pin lithium-ion. Mặc dù loại pin này có hiệu suất ấn tượng, thể hiện mức độ hiệu quả trong lưu trữ và cung cấp năng lượng, nhưng pin lithium-ion chỉ hữu ích trong tình huống ngắn hạn, kéo dài vài ngày thì khó.
Để năng lượng tái tạo cung cấp nguồn năng lượng đáng tin cậy, lưới điện cần những công nghệ có thể lưu trữ năng lượng trong nhiều tháng liền. Từ nhiều thập kỷ trước, các kỹ sư dựa vào một công nghệ, gọi là thủy điện tích năng, để thực hiện việc lưu trữ lâu dài này.
Công nghệ này sử dụng động cơ điện, bơm nước lên cao để trữ khi điện dồi dào. Khi cần điện, nước xả xuống thấp qua turbine tạo ra điện. Đây là hệ thống đơn giản, tinh tế. Tuy nhiên, lưu trữ tích năng đòi hỏi chi phí ban đầu đáng kể, yêu cầu về địa hình (cần có hai hồ, ở trên và ở dưới).
Công ty Quidnet có trụ sở tại Texas, Hoa Kỳ, lấy ý tưởng về thủy điện tích năng, biến thành ý tưởng hoàn toàn mới. Được gọi là “lưu trữ năng lượng địa hóa” (GES), quy trình này bơm nước vào các khối đá không thấm nước trong lòng đất và lưu trữ dưới áp suất cao. Khi cần năng lượng, nước áp suất cao được giải phóng, cung cấp năng lượng cho turbine, tạo ra điện.
Theo Quidnet, nước trong hệ thống GES, trừ đi lượng nước bị mất do bốc hơi, được tái sử dụng nhiều lần trong hệ thống vòng kín. Do áp suất vận hành cao hơn, do đó mật độ năng lượng của GES cao hơn, nên thể tích nước tuần hoàn trong quy trình GES chỉ bằng một phần nhỏ so với lượng nước tuần hoàn trong cơ sở thủy điện tích năng thông thường.
Năm 2019, Quidnet nhận được tài trợ từ Bộ Năng lượng Hoa Kỳ để phát triển công nghệ GES cho mục đích thương mại. Năm 2024, họ cũng nhận được 10 triệu đô la từ công ty dầu khí Hunt Energy Network trong một thỏa thuận hợp tác chiến lược. Các hỗ trợ này cho thấy sự công nhận đối với GES như một giải pháp khả thi cho việc lưu trữ năng lượng dài hạn.
Tháng 2/2025, công ty Quidnet thông báo họ thử nghiệm và trình diễn thành công công nghệ GES ở quy mô megawatt-giờ. Bốn tháng sau, Quidnet tuyên bố rằng đã lưu trữ năng lượng trong sáu tháng mà không bị thất thoát.
Điều này không có nghĩa, hiệu suất khứ hồi của GES là 100% (ngay cả pin lithium-ion cũng không thể đạt kỳ tích như vậy). Quidnet ước tính hệ thống mới có thể đạt hiệu suất tối đa 65%, trong khi hệ thống hiện tại có thể chỉ đạt khoảng 50%.
Tuy nhiên, lưu trữ dài hạn là chế độ thương mại khác với lưu trữ ngắn hạn, vốn dựa vào pin lithium-ion (ngày càng nhiều) và pin iron-air. Do đó, mức hiệu suất thấp như vậy vẫn hữu ích và khả thi về mặt thương mại.
Với việc áp dụng rộng rãi hơn công nghệ lưu trữ năng lượng dài hạn, lưới điện năng lượng tái tạo có khả năng phục hồi tốt hơn trước các thiên tai đang ngày càng tăng (cả về tần suất và mức độ nghiêm trọng) do biến đổi khí hậu bởi con người gây ra. Quidnet hy vọng sẽ có một dự án GES với một công ty điện lực ở Texas được đưa vào vận hành vào năm tới.
