Buzz
Phát minh mới của Trung Quốc mở ra khả năng sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu chảy quặng, mang lại hy vọng cho một công nghệ năng lượng sạch.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã giới thiệu một loại bơm nhiệt siêu cao áp không có bộ phận cơ khí chuyển động, có thể tận dụng năng lượng mặt trời hoặc nhiệt thải công nghiệp để cung cấp nhiệt cho những ngành công nghiệp tiêu thụ năng lượng lớn nhất thế giới.
Công nghệ này được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), dưới sự dẫn dắt của tiến sĩ Luo Ercang, Viện trưởng Viện Vật lý và Hóa học Kỹ thuật. Nhóm đã phát triển một bơm nhiệt Stirling nhiệt – âm (thermoacoustic) cải tiến, có khả năng nâng cao nhiệt độ đáng kể so với các hệ thống bơm nhiệt thông thường.
Trong các thử nghiệm tại phòng thí nghiệm, nguyên mẫu bơm nhiệt này đạt nhiệt độ đầu ra 270°C, trong khi chỉ sử dụng nguồn nhiệt đầu vào ở mức 145°C, vượt qua ngưỡng giới hạn thực tế trước đây là 200°C – một cản trở lâu dài đối với công nghệ bơm nhiệt công nghiệp.
Khác với các hệ thống bơm nhiệt sử dụng nén hơi, bơm nhiệt mới không có bất kỳ bộ phận cơ học chuyển động nào. Thay vào đó, nó sử dụng nguyên lý nhiệt – âm, nơi sóng âm tương tác với nhiệt năng để tạo ra hiệu quả nhiệt cao.
Hệ thống này chuyển hóa nhiệt năng thành sóng âm đứng cường độ cao, sau đó dùng những sóng âm này để chuyển năng lượng từ nguồn nhiệt thấp lên nguồn nhiệt cao. Thiết kế này cho phép tận dụng các nguồn nhiệt khiêm tốn như nhiệt mặt trời, nhiệt từ lò phản ứng hạt nhân hoặc khí thải công nghiệp, và biến chúng thành nhiệt năng chất lượng cao.
Nguồn nhiệt này hoàn toàn phù hợp với các ngành công nghiệp như gốm sứ, hóa dầu và luyện kim – những lĩnh vực vốn rất khó giảm thiểu phát thải và vẫn đang phụ thuộc lớn vào nhiên liệu hóa thạch.
Hiện tại, nhiệt công nghiệp chiếm khoảng 40% tổng năng lượng nhiệt tiêu thụ ở Trung Quốc. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các lựa chọn công nghệ của Trung Quốc sẽ tác động sâu sắc đến lộ trình khử carbon toàn cầu. Đặc biệt, Trung Quốc đang lãng phí khoảng 10–27% tổng năng lượng dưới dạng nhiệt thải, và việc thu hồi và nâng cấp dù chỉ một phần nhỏ cũng sẽ cải thiện hiệu suất công nghiệp và giảm phát thải carbon đáng kể.
Các máy bơm nhiệt hiện đại thường cung cấp nhiệt độ chỉ đạt khoảng 100°C, trong khi các máy biến áp nhiệt khó có thể vượt qua ngưỡng 200°C.
Nhiều ngành công nghiệp như sản xuất giấy, nhuộm, bia rượu và dược phẩm yêu cầu nhiệt độ từ 100–200°C, trong khi các ngành công nghiệp nặng như gốm sứ, luyện kim và hóa dầu cần nhiệt độ từ 200°C đến trên 1.000°C.
Theo ông Luo và các cộng sự, khi vật liệu và thiết kế hệ thống được cải tiến, các bơm nhiệt siêu cao có thể cung cấp nguồn nhiệt không carbon lên tới 1.300°C vào năm 2040.
“Phát triển các bơm nhiệt công nghiệp siêu cao áp và sử dụng năng lượng hiệu quả sẽ là một trong những yếu tố quyết định giúp Trung Quốc đạt mục tiêu giảm phát thải carbon kép,” ông Luo nhấn mạnh trong thông cáo báo chí.
Ở nhiệt độ này, các nhà khoa học từ CAS tin rằng năng lượng mặt trời hoặc năng lượng hạt nhân hoàn toàn có thể được ứng dụng trong các quy trình như tinh luyện kim loại hay sản xuất hóa chất, những lĩnh vực hiện vẫn phụ thuộc rất lớn vào nhiên liệu hóa thạch.
Mặc dù việc triển khai quy mô lớn vẫn chưa thể thực hiện trong thời gian ngắn, nhóm nghiên cứu tin tưởng rằng công nghệ này sẽ tạo ra bước ngoặt, cho phép các nhà máy tái chế nhiệt thải hoặc tận dụng năng lượng mặt trời để vận hành các quy trình công nghiệp khó khử carbon trong tương lai.
(Y Vân: Tham khảo: SCMP)
