17 công nghệ năng lượng của tương lai

  I - Lĩnh vực lưu trữ

1. Pin nhiên liệu (Fuel cell)

Các Pin nhiên liệu biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu (ví dụ như hydro) trực tiếp thành năng lượng điện. Không giống như pin hoặc ắc quy, pin nhiên liệu không bị mất điện và cũng không có khả năng tích điện. Pin nhiên liệu hoạt động liên tục khi nhiên liệu (hydro) và chất oxy hóa được đưa từ ngoài vào. Pin nhiên liệu là loại thiết bị năng lượng có mức thải ô nhiễm gần như bằng 0. Nó được "lên kế hoạch" để sử dụng cho các trạm phát điện cố định cũng như các phương tiện chuyên chở hành khách cỡ lớn như xe buýt.

Dự đoán pin nhiên liệu sẽ trở nên phổ biến năm 2016.

2. Pin Lithium-air

Các công nghệ vật liệu tiên tiến cho phép tạo ra loại pin năng lượng cao Lithium-air (Li-air). Năng lượng dồi dào từ Li-air có thể so sánh với năng lượng từ dầu lửa và gấp 5 lần so với pin Li-ion truyền thống. Bằng cách sử dụng oxy trong không khí thay vì chất oxy hóa, pin Li-air giúp kéo dài hoạt động của các phương tiện chạy điện.

Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào 2020.

3. Lưu trữ và vận chuyển năng lượng hydro

Giả thuyết là sẽ có những phát minh mới về vận chuyển và lưu trữ hydro thay thế cho điện năng trong mạng lưới truyền tải điện hiện tại. Có thể kết hợp với các phương pháp truyền tải năng lượng khác nhằm giảm thiểu thất thoát và tăng tối đa khả năng lưu trữ.

Dự báo công nghệ này sẽ phổ biến vào năm 2022.

4. Lưu trữ nhiệt năng

Nhiệt năng được tích lũy từ những thiết bị thu năng lượng mặt trời hoặc từ các nhà máy nhiệt điện. Sau đó nhiệt năng được lưu trữ ở các kho chứa cách điện để sử dụng cho những mục đích khác nhau như làm nóng không gian sống, phục vụ nhu cầu năng lượng của các gia đình.

Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào 2024.

II - Lĩnh vực mạng điện thông minh

Các máy đo điện sẽ ghi lại điện năng tiêu thụ theo thời gian thực, rồi chuyển các thông tin thu được về các trạm điện để giám sát và lập hóa đơn. Mạng điện thông minh có khả năng cân bằng tải từ xa, nghĩa là nó có thể tự động tắt các thiết bị không cần thiết lúc cao điểm.

Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào năm 2016.

2. Điện phân tán

Điện năng được sản sinh và phân phối từ rất nhiều cơ sở nhỏ thay vì các nhà máy điện quy mô lớn. Các nhà máy điện lớn có khả năng đáp ứng nhu cầu điện cho cả quốc gia nhưng quá trình truyền tải sẽ gây thất thoát lãng phí điện năng, không đáp ứng được một cách nhanh chóng và hiệu quả nhu cầu của mạng lưới.

Dự báo sẽ trở thành xu thế chủ đạo năm 2021.

3. Mạng năng lượng thông minh

Giả thuyết là sẽ có một mạng lưới năng lượng toàn cầu hoạt động giống như mô hình Internet hiện tại. Nghĩa là nó hoạt động theo một chuẩn chung và tạo ra các kênh phân phối nhiệt, năng lượng, khí đốt (và có thể cả hydro) từ các nguồn nội địa và từ xa, đáp ứng nhu cầu của từng hộ gia đình trên toàn thế giới.

Dự đoán sẽ trở thành hiện thực vào năm 2020.

II - Lĩnh vực Sản sinh điện năng

Đây là một dạng thủy điện với khả năng biến đổi năng lượng thủy triều thành điện năng. Hiện tại thì công nghệ tuốc-bin thủy triều đang được sử dụng ở quy mô nhỏ nhưng trong tương lai gần nó sẽ được sử dụng rộng rãi hơn.

Dự đoán sẽ phổ biến vào năm 2017.  

2. Động cơ nhiệt đốt ngoài (động cơ stirling) kích cỡ nhỏ

Đây là loại động cơ nhiệt có hiệu suất cao, dùng để chuyển hóa nhiệt năng thành công năng. Động cơ stirling hoạt động được trên nhiều nguồn nhiệt: từ năng lượng mặt trời, phản ứng hóa học đến phản ứng hạt nhân. Nó có hiệu suất cao hơn động cơ đốt trong cùng công suất. Nó hoạt động ổn định, không cần bảo dưỡng nhiều, không gây tiếng ồn.

Với giá thành năng lượng đang ngày một tăng cao, động cơ Stirling đang được quan tâm để đưa vào các nhà máy phát điện sử dụng năng lượng tái tạo.

Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào năm 2026.

3. Robot định vị tấm năng lượng mặt trời

Các robot nhỏ gọn có khả năng thay đổi vị trí các tấm thu năng lượng mặt trời (solar panel) tùy theo điều kiện thời tiết. Sử dụng robot sẽ hiệu quả hơn là gắn các thiết bị định vị lên từng tấm panel.

Dự kiến sẽ được áp dụng phổ biến từ năm 2016.

4. Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai

Các công nghệ nhiên liệu sinh học mới như ethanol cellulosic và biodiesel rong tảo trong tương lai sẽ trở thành nhiên liệu chính thay thế dầu mỏ. Các nhiên liệu sinh học có ưu điểm là thân thiện với môi trường, không gây hiệu ứng nhà kính.

Dự báo việc sử dụng nhiên liệu sinh học sẽ trở nên phổ biến vào năm 2017.

5. Kính quang điện

Đây là một loại kính tích hợp tế bào quang điện cho phép hấp thụ tia hồng ngoại và một số loại tia sáng khác để biến thành điện năng. Trong tương lai, nguồn điện cung cấp cho cả một tòa nhà có thể lấy ngay từ hệ thống cửa kính phía mặt trước và trên nóc của tòa nhà.

Dự kiến sẽ trở nên phổ biến vào năm 2020.

6. Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba

Các loại nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba sẽ được phát triển dựa trên những công nghệ biến đổi gen mới khác xa với hiện tại. Công nghệ biến đổi gen trong tương lai sẽ được thực hiện theo những cách thức phi truyền thống nhằm tạo ra những loại nhiên liệu sinh học mới. Chẳng hạn như người ta có thể sản xuất hydro từ tảo, hoặc sản xuất chất furan giàu năng năng lượng dành cho các phương tiện vận chuyển cơ giới.

Dự đoán nhiên liệu sinh học thế hệ thứ 3 sẽ trở nên phổ biến vào năm 2024.

7. Thu nhận năng lượng mặt trời từ ngoài không gian

Trong tương lai loài người sẽ sử dụng các trạm không gian để thu nhận năng lượng mặt trời, sau đó chuyển về trái đất dưới dạng vi sóng. Trên không gian, việc truyền năng lượng mặt trời sẽ không bị ảnh hưởng bởi các hiệu ứng lọc của khí quyển.

Dự đoán sẽ trở nên phổ biến vào năm 2027.

8. Phản ứng hạt nhân quy mô nhỏ

Các lò phản ứng hạt nhân quy mô nhỏ sẽ trong tương lai sẽ được sử dụng. Các lò này chỉ dài khoảng vài chục mét, có thể dễ dàng vận chuyển và lắp đặt. Hiện thời các lò này mới chỉ cung cấp được công suất 10 MW, nhưng trong tương lai gần có thể nâng lên 50 MW.

Dự báo sẽ trở nên phổ biến năm 2023.

9. Quán tính giam hợp

Đây là một công nghệ năng lượng nhiệt hạch mới đang được nghiên cứu phát triển. Công nghệ này tạo ra các phản ứng nhiệt hạch hạt nhân bằng cách đốt nóng và nén nhiên liệu, thường là hỗn hợp của deuterium và tritium.

Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào năm 2021.

10. Phản ứng hạt nhân Thori

Chất hóa học thori sẽ được sử dụng làm nhiên liệu cho lò phản ứng hạt nhân thông thường. Thori cũng được sử dụng để sản xuất nhiên liệu hạt nhân trong lò phản ứng tái sinh. Ưu điểm của thori là chất thải tồn tại trong thời gian ít hơn từ 10 đến 10.000 lần so với chất thải phóng xạ hiện nay. Chất thori không cần phải làm giàu giống như uranium.      

Dự báo sẽ trở nên phổ biến vào năm 2026.