Những viên pin này không đủ sức mạnh để lái xe ô tô - nhưng chúng có thể làm sáng cả một thành phố

Trên một cánh đồng hoang ở Lancaster, California, nơi nhiệt độ thường vượt quá 100 độ Fahrenheit vào mùa hè, có tám hộp trắng có thể là chìa khóa cho một tương lai xanh hơn. Mỗi hình chữ nhật 10 x 22 feet chứa 20 bộ pin từng cung cấp năng lượng cho xe Nissan Leaf. Nhưng chúng đã mất một số sức mạnh. Trong một chiếc ô tô, chúng không còn đủ sức mạnh để tăng tốc nhanh chóng, và dung lượng đi lại 85 dặm của chúng đã giảm xuống còn khoảng 55 dặm.

Nhưng những viên pin vẫn hoạt động. Nghiên cứu cho biết chúng có thể giữ lại hai phần ba hoặc hơn dung lượng ban đầu của chúng. Cho nên trong suốt 18 tháng qua, những viên pin này đã sống một cuộc sống thứ hai: lưu trữ năng lượng từ các hàng pin mặt trời gần đó. Chủ sở hữu của chúng, B2U Storage Solutions, muốn biết chúng hoạt động hiệu quả như thế nào và trong bao lâu.

B2U đã xuất hiện vào năm 2019 để giải quyết một vấn đề mà thực sự chưa tồn tại. Các nhà sản xuất ô tô, đôi khi do sự yêu cầu của chính phủ, đang nỗ lực chuyển đổi đội xe của họ để chạy bằng điện, thay vì dầu mỏ. Đến năm 2030, Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính giữa 145 triệu và 230 triệu xe điện sẽ lưu thông trên đường, giảm 120 tấn khí thải carbon hàng năm. Nhưng pin bên trong những chiếc xe đó sẽ nặng, đắt tiền, độc hại và đôi khi có khả năng gây cháy nổ. Chúng sẽ ra sao khi chúng không còn đủ sức mạnh để lái xe? Làm thế nào để ngăn chúng làm hại người, hoặc môi trường?

Một số nhà nghiên cứu và doanh nhân đang nỗ lực tìm cách tái chế các vật liệu bên trong pin. Họ hy vọng pin sẽ trở thành một phần của điều được gọi là “nền kinh tế vòng tròn” — năng lượng và giá trị sẽ được làm ra từ mọi nguồn tài nguyên và vật liệu tự nhiên.

Một số người khác nói, đúng, hãy làm như vậy. Nhưng chúng ta cũng nên xem xét việc sử dụng lại những viên pin đã được xây dựng từ trước. Tái chế một viên pin, cuối cùng, tốn năng lượng và phát ra khí thải riêng của nó. Gói pin nặng phải đi đâu đó và được tháo ra rồi bị mài mòn, qua quy trình nước hoặc hóa học, để trở thành nguyên liệu thô của nó. Những nguyên liệu đó sau đó đi đâu đó khác — thường là ở nước ngoài — để được làm mới thành cái gì đó mới. “Làm một viên pin từ nguyên liệu tái chế tốn năng lượng hơn là chỉ sử dụng một viên pin đã tồn tại,” Ahmad Pesaran, kỹ sư lưu trữ năng lượng chính của một Trung tâm Viện Năng lượng tái tạo Quốc gia tập trung vào giao thông, nói. Thay vào đó, tại sao không làm điều gì hữu ích với viên pin cũ đó?

Các nhà sản xuất ô tô chủ yếu vẫn chưa tập trung vào khả năng đó. General Motors, Toyota, BMW, Nissan và những người khác đã thử nghiệm việc sử dụng pin đã nghỉ hưu xung quanh các cơ sở sản xuất hoặc khu vực sạc xe của họ nhưng vẫn ở mức thử nghiệm. Việc tìm ra cuộc sống thứ hai cho những viên pin không phải là “bước tiến mất thời gian phát triển lâu dài,” Phó giám đốc điều hành chính của Ford, Lisa Drake, nói với các phóng viên tháng trước.

Nhưng doanh nhân có nhiều ý tưởng phong phú. Hiện nay, pin ô tô cũ đã được sử dụng để cung cấp nguồn điện cho đèn đường ở một thị trấn ở Nhật Bản, làm lạnh bia tại cửa hàng tiện lợi và di chuyển thang máy. Các module và cell từ pin cũ cũng cung cấp nguồn điện cho các thiết bị gia đình và xe đạp. Một người phát ngôn của hãng ô tô Stellantis cho biết họ có kế hoạch sử dụng pin ô tô điện đã hỏng để cung cấp năng lượng cho xe lăn điện.

Nhưng nhiều chuyên gia cho rằng pin ô tô điện "đã dùng" sẽ được tận dụng tốt nhất để lưu trữ năng lượng, nơi nghiên cứu cho thấy chúng có thể hỗ trợ lưới điện trong khoảng 12 năm. Chúng có thể giảm chi phí năng lượng cho văn phòng hoặc nhà ở bằng cách cung cấp nó vào các khoảng thời gian cao điểm, khi các công ty điện phải thu giá cao nhất cho điện. Chúng có thể cung cấp nguồn điện dự phòng cho những nơi thực sự không nên mất nó, như bệnh viện, cơ sở chăm sóc người cao tuổi và cửa hàng tạp hóa, cũng như những nơi không muốn mất điện, như sân vận động bóng đá. Chúng có thể bổ sung nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và gió, lưu trữ năng lượng khi mặt trời chiếu sáng và gió thổi cho những khoảnh khắc khi chúng không tồn tại.

Đến năm 2030, pin ô tô điện đã nghỉ có thể cung cấp 200 gigawatt-giờ năng lượng lưu trữ hàng năm trên toàn cầu, theo phân tích của công ty tư vấn McKinsey—khoảng 50 lần sản lượng hàng năm của đập Hoover. B2U muốn trở thành một phần của điều đó.

Việc tái sử dụng pin ô tô điện cũ là một chủ đề mang lại nhiều sự hứng thú trong giới học thuật, được hỗ trợ tại Hoa Kỳ bằng những hỗ trợ từ các cơ quan như Bộ Năng lượng và Ủy ban Năng lượng California. Nhưng với nhiều người trong ngành, việc sử dụng lại vẫn còn giống như một thí nghiệm khoa học khó tin, một thí nghiệm có thể kết thúc trong thùng rác của những ý tưởng tuyệt vời nhưng không thành công.

Một câu hỏi: Ai sở hữu những viên pin tái chế, và ai chịu trách nhiệm nếu có vấn đề xảy ra? Các hãng sản xuất ô tô biết rằng họ có thể bị kết án nếu một trong những viên pin cũ của họ tham gia vào một vụ hỏa hoạn. GM gần đây đã triệu hồi mỗi chiếc Chevrolet Bolt vì pin lỗi được sản xuất bởi công ty Hàn Quốc LG Chem dẫn đến cháy nổ. “Pháp lý có phần hơi mơ hồ,” Pesaran, kỹ sư của NREL, nói. “Với luật sư—họ có thể tranh cãi mọi thứ.”

Còn có những vấn đề kỹ thuật. Trước khi bạn có thể tái sử dụng một viên pin ô tô điện, bạn phải biết nó giữ bao nhiêu năng lượng và liệu nó có đáng giá để có một cuộc sống thứ hai hay không. “Đánh giá sức khỏe của pin là khá quan trọng để hiểu xem nó có giá trị hay không,” Andy Latham, một chuyên gia tư vấn cứu cứu xe điện tại Salvage Wire, nói.

Điều đó không đơn giản như nói. Những nhà sản xuất pin và ô tô thường xuyên thay đổi hóa học và kiến trúc của cell pin, làm cho việc phát triển quy trình tiêu chuẩn trở nên khó khăn. Hơn nữa, những viên pin đang được rút khỏi sử dụng ngày nay có thể đã bị hỏng do va chạm hoặc có một lỗi sản xuất nào đó. Ngay cả việc tìm kiếm những viên pin cũ để kiểm tra cũng có thể là một thách thức. Chris Mi, một giáo sư kỹ thuật nghiên cứu về pin lithium-ion tại Đại học San Diego State, trò chuyện với các nhà điều hành sân đỗ và các hãng sản xuất ô tô. Nhóm khác lại bắt đầu tìm kiếm trên Google.

ReJoule, một startup đặt trụ sở tại quận Los Angeles phía nam giữa các trung tâm mua sắm và các giàn khoan dầu đang hoạt động, muốn tối ưu hóa quy trình đó. Bản prototype của họ là một thiết bị nhỏ gọn, kích thước như một máy tính để bàn, có thể chẩn đoán trong ít hơn năm phút, và thậm chí chỉ 30 giây, liệu một viên pin có thích hợp cho cuộc sống thứ hai. Ngày nay, quy trình này có thể mất hàng giờ và yêu cầu máy móc nặng hơn cả các bộ pin đang được chẩn đoán. ReJoule kế hoạch tung ra một máy thứ hai, có kích thước như một tủ lạnh phòng kí túc xá, để chẩn đoán một bộ pin trước khi nó thậm chí được lấy ra khỏi ô tô. Công nghệ của họ dựa trên phổ điện hóa trở kháng, sử dụng một dòng điện xoay chiều quét qua nhiều tần số để đo lường sức khỏe của các vật liệu bên trong cell pin. Cuối cùng, công ty muốn thấy phần mềm của họ được tích hợp vào các viên pin mới để chúng có thể được theo dõi trong suốt cuộc sống căng thẳng trên đường. Họ cũng mong muốn có sự hỗ trợ từ các quy định, hoặc ít nhất là các tiêu chuẩn ngành để làm cho công việc trở nên dễ dàng hơn.

Tuy nhiên, vào lúc này, các kỹ sư của ReJoule phải tiếp cận bên trong những viên pin. Bộ pin được kín kín bằng keo công nghiệp và không được thiết kế để tháo rời. Nhiều năm phục vụ nặng nhọc trên những con đường gồ ghề có thể làm xiên vít và ốc vít của chúng. Vì vậy, kỹ sư của ReJoule có thể mất nhiều giờ chỉ để mở một chiếc pin. Một khi đã bên trong, nhiều điều có thể xảy ra. Một lời nhắc nhở đầy ấn tượng: một công tắc được gọi là contactor được hàn chặt vào một công cụ kim loại. Điều đó không nên xảy ra. Contacttor rơi xuống công cụ trong khi một kỹ sư đang chuẩn bị một thử nghiệm, và “có, bạn biết, đã có một số pháo hoa,” Steven Chung, CEO của ReJoule, người sáng lập công ty cùng với chị gái Zora, nói. ReJoule giữ thứ đó xung quanh để nhắc nhở mọi người tuân thủ các quy tắc an toàn.

Một câu hỏi nổi lên khác là liệu pin ô tô điện cũ có phải là một cách đáng tin cậy để lưu trữ năng lượng cho lưới điện hay không. Đó là lý do tại sao những viên pin cũ của Nissan Leaf được đặt ở cánh đồng ở Lancaster. Một nỗi sợ là những viên pin đó—hoặc một số loại pin—sẽ chỉ hoạt động được trong vài năm trước khi giảm chất lượng nhanh chóng. Các công ty điện lực sẽ không muốn có những viên pin mà họ phải thay thế thường xuyên. Freeman Hall, Chủ tịch và đồng sáng lập B2U, nói rằng công ty của ông muốn chứng minh giá trị lâu dài đối với các chuyên gia về năng lượng và nhà đầu tư. Nếu B2U có thể chứng minh rằng các viên pin lithium-ion cũ có thể sạc và xả nhiều lần trong khi đứng dậy dưới ánh nắng mặt trời nóng và gió mạnh trong nhiều năm và vẫn thực hiện công việc tốt, “nó sẽ thay đổi mọi thứ” về khả năng của công ty để huy động vốn, Hall nói.

Dự án ở Lancaster của B2U trông rất hứa hẹn. Công ty cho biết các tấm pin mặt trời của họ tạo ra đến 1.65 megawatt công suất, trong khi những viên pin cũ của Nissan Leaf có thể giữ lại 10 megawatt-giờ năng lượng lưu trữ—khoảng bằng với lượng điện mà một ngôi nhà trung bình ở Hoa Kỳ sử dụng trong một năm. Freeman nói rằng công ty đang có lợi nhuận và kế hoạch mở rộng. Tổ chức quản lý lưới điện của California có thể, trong những khoảnh khắc của đỉnh điện, trả $80 hoặc hơn cho một megawatt-giờ điện, trong khi công ty nói rằng chi phí từ $20 đến $30 cho mỗi megawatt-giờ để sạc các viên pin của nó. Đó là giao dịch cổ điển: Lưu trữ điện khi nó rẻ, khi mặt trời chiếu sáng, và xả nó với giá cao hơn khi nó không chiếu sáng. Sớm, công ty nói rằng nó cũng sẽ có thể sạc pin của mình trực tiếp từ lưới điện.

Tuy nhiên, việc khai thác tiềm năng của pin tái chế đang trở nên khó khăn hơn khi những nhà sản xuất pin tìm cách rẻ hơn để sản xuất sản phẩm của họ. Một phân tích gần đây của McKinsey ước tính rằng vào năm 2040, pin ô tô điện cũ có thể chỉ rẻ hơn khoảng 25% so với pin mới. Tính vào chi phí vận chuyển bộ pin nặng 1.000 pound, và kinh tế của việc tái sử dụng pin bắt đầu trở nên khó khăn. Nếu lưu trữ pin hóa ra là một ngành kinh doanh tốt, tại sao không sử dụng pin mới để thực hiện điều đó? Doanh nhân phải chứng minh rằng việc tái sử dụng làm tăng lợi ích so với việc gửi pin để tái chế.

“Chúng tôi hy vọng chúng tôi sẽ có thể chứng minh rằng bạn sẽ tiết kiệm được chi phí đáng kể bằng cách sử dụng pin thứ hai, ngoài các lợi ích về môi trường,” Kevin Wood, đồng nghiệp của Mi tại Đại học San Diego, nói. Hai kỹ sư điện hy vọng sẽ khởi động dự án thử nghiệm tái sử dụng của riêng họ trong khu vực San Diego vào năm sau để cung cấp năng lượng dự phòng trong trường hợp cúp điện.

Những nhà nghiên cứu này có thời gian, nhưng không nhiều lắm. Một hệ thống hoàn chỉnh xung quanh các phương tiện điện đã đang hình thành. Một khi các hệ thống và quy tắc được thiết lập, chúng sẽ khó có thể thay đổi. Hỏi nhóm ReJoule. Zora Chung, người sáng lập và Giám đốc tài chính của công ty, chỉ vào một giàn khoan dầu mắc kẹt trong bãi đỗ xe của startup. Chủ nhà của công ty đã phàn nàn chói lọi với thành phố về nó. Điều đó, sau cùng, khá xấu xí. Nhưng đó là một vấn đề phức tạp và đắt đỏ để di chuyển. Đương nhiên đó là một phép ẩn dụ. Những hệ thống chúng ta xây dựng ngày nay sẽ tồn tại trong một khoảng thời gian dài.

Thêm nhiều bài viết tuyệt vời khác từ Mytour

• 📩 Nhận những thông tin mới nhất về công nghệ, khoa học, và nhiều hơn nữa: Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi!
• Là Becky Chambers hy vọng cuối cùng cho khoa học viễn tưởng?
• Trồng cây dưới các tấm pin năng lượng mặt trời? Đó là một ý tưởng sáng tạo
• Những món quà nóng hổi này thích hợp cho người yêu cà phê
• Cách đội ngũ hiệu ứng đặc biệt của Dune tạo ra sandworms từ đầu
• Làm thế nào để sửa Facebook, theo nhân viên của Facebook
• 👁️ Khám phá Trí tuệ Nhân tạo như chưa bao giờ có với cơ sở dữ liệu mới của chúng tôi
• 🎮 Mytour Games: Nhận những mẹo, đánh giá và nhiều hơn nữa
• 🎧 Âm thanh không đúng? Kiểm tra tai nghe không dây, loa thanh và loa Bluetooth yêu thích của chúng tôi