Pin băng: Giải pháp điều hòa bền vững giữa nhu cầu năng lượng tăng

Mỗi đêm, khoảng 74.000 gallon (280.000 lít) nước được đóng băng tại Bệnh viện Norton Audubon ở Louisville, Kentucky. Trước đây, bệnh viện dùng hệ thống điều hòa truyền thống, nhưng hiện 27 bể chứa băng duy trì mạng lưới ống nước lạnh để giữ nhiệt độ phòng mổ ổn định và mang lại sự thoải mái cho bệnh nhân.

Công nghệ lưu trữ năng lượng nhiệt này, còn được gọi là pin băng, đang được triển khai tại nhiều tòa nhà ở Mỹ nhờ khả năng cung cấp không khí mát mà không phát thải khí nhà kính. Các hệ thống pin băng giúp cắt giảm tiêu thụ điện và giảm gánh nặng lên lưới điện.

Bể băng tan để tạo điều hòa

Công nghệ lưu trữ năng lượng nhiệt bằng băng khác nhau giữa các nhà sản xuất, nhưng đều vận hành theo nguyên tắc tương tự: ban đêm, khi giá điện thấp nhất, nước được đóng băng thành băng để sử dụng vào ngày hôm sau. Băng này được dùng để làm lạnh nước tuần hoàn trong các ống dẫn, hấp thụ nhiệt từ phòng ốc và tạo hiệu ứng làm mát. Không khí mát sau đó được đẩy qua các cửa gió vào không gian bên trong tòa nhà.

Bệnh viện Norton Audubon sử dụng hệ thống pin băng của Trane Technologies, thường được kết hợp với điều hòa truyền thống. Pin băng đảm nhiệm nhiệm vụ làm mát vào giờ cao điểm để giảm chi phí, trong khi hệ thống AC cũ được giữ lại hoặc thu nhỏ lại. Nước băng tan không tiêu tốn điện năng, giúp giảm áp lực lên lưới và cắt giảm hóa đơn điện hàng tháng.

“Tích trữ năng lượng để sử dụng sau này chính là tương lai của lưới điện,” Ted Tiffany, kỹ sư trưởng tại Building Decarbonization Coalition, chia sẻ. Ông nhấn mạnh rằng nhu cầu điều hòa không khí là vấn đề sức khỏe cộng đồng cấp thiết do biến đổi khí hậu, và pin băng là giải pháp bền vững để giảm thiểu rủi ro sức khỏe liên quan đến nắng nóng.

Chi phí điện của Norton Audubon đã giảm 278.000 USD trong năm đầu tiên vận hành hệ thống pin băng kể từ khi lắp đặt năm 2018. Bệnh viện ước tính đã tiết kiệm gần 4 triệu USD từ năm 2016 nhờ các biện pháp tiết kiệm năng lượng. “Công nghệ này thật tuyệt vời đối với chúng tôi,” Anthony Mathis, giám đốc phát triển bền vững tại Norton Healthcare, nói và cho biết nhiều đơn vị khác đã liên hệ để tìm hiểu.

Sử dụng băng để đáp ứng nhu cầu năng lượng gia tăng

Chuyên gia năng lượng bền vững đánh giá pin băng là một trong những lựa chọn cho tòa nhà thương mại giảm nhu cầu điện hoặc lưu trữ năng lượng dư thừa. Trong khi một số tòa nhà sử dụng pin lithium để lưu trữ năng lượng mặt trời hoặc gió, pin này tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ, khiến trung tâm y tế và nhà dưỡng lão ưu tiên công nghệ băng.

Các trung tâm dữ liệu, với nhu cầu làm mát cao, cũng đang trở thành thị trường tiềm năng. Báo cáo của Bộ Năng lượng Mỹ tháng 12/2023 cho thấy dữ liệu tiêu thụ hơn 4% điện toàn quốc và có thể tăng lên 12% vào 2028. “Trung tâm dữ liệu rất tốn năng lượng, trong đó 30%–40% dùng cho làm mát … và pin băng có thể giải quyết vấn đề này,” Yoram Ashery, CEO Nostromo Energy, cho biết. Hiện Nostromo Energy đang đàm phán với một số nhà vận hành trung tâm dữ liệu lớn, trong khi công nghệ pin băng của họ cũng được áp dụng tại khách sạn Beverly Hills ở California.

California là thị trường lớn nhất do sử dụng nhiều điện mặt trời vào ban ngày nhưng chuyển sang nguồn khí đốt sau hoàng hôn. Pin băng giúp làm mát vào cuối buổi chiều và tối mà không cần kéo điện từ lưới.

“A nhiều tiện ích quan tâm công nghệ chuyển đổi tải này,” Joe Raasch, COO Ice Energy, nhận định. Ông cho rằng mùa hè thường là thời điểm đắt đỏ nhất vì nhu cầu điều hòa cao. “Đây là công nghệ mà lưới điện rất cần khi tương lai tải điện chủ yếu là làm mát.”

Định hướng cho thị trường Việt Nam

Việt Nam đang chịu áp lực gia tăng nhu cầu làm mát trong bối cảnh nhiệt độ trung bình ngày càng cao và tốc độ đô thị hóa nhanh chóng. Công nghệ pin băng có thể mang lại giải pháp tiết kiệm điện vào giờ cao điểm, giảm áp lực lên lưới và cắt giảm phát thải trong những đô thị lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Đối với bệnh viện, trường học và tòa nhà văn phòng, ứng dụng pin băng giúp đảm bảo hoạt động liên tục, nhất là khi giá điện đêm thấp hơn, đồng thời giảm chi phí vận hành. Hơn nữa, công nghệ này an toàn hơn so với pin lithium, phù hợp với công trình có yêu cầu cao về phòng chống cháy nổ. Đầu tư vào nghiên cứu và triển khai pin băng tại Việt Nam cũng kích thích ngành công nghiệp cơ điện lạnh phát triển, chú trọng các giải pháp bền vững và thích ứng biến đổi khí hậu, hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0.