Công nghệ siêu dẫn giúp truyền tải điện gấp 5 đến 10 lần

Năm ngoái tại Woburn, Massachusetts (Mỹ), một đường dây điện đã được triển khai trên dải đất rộng khoảng 30m. Dù thoạt nhìn, chúng không khác mấy so với các đường dây thông thường, nhưng trên thực tế chúng có thể vận chuyển điện năng gấp 5-10 lần.

Tim Heidel, tiến sĩ kỹ thuật điện của Đại học MIT, đã thành lập Công ty Khởi nghiệp VEIR hồi năm 2020 để thương mại hóa các công nghệ này. Heidel nói rằng so với công nghệ truyền thống, công nghệ của họ có thể truyền tải công suất cao hơn với mức điện áp thấp hơn. Do đó, họ có thể lắp đặt các đường dây với cùng công suất nhưng chiếm dụng ít hành lang tuyến và ít gây tác động trực quan hơn. Nhờ đó, họ không vấp phải nhiều sự phản đối từ công chúng cũng như các rào cản về địa điểm và giấy phép.

Giải pháp của VEIR được đưa ra trong thời kỳ có hơn 10.000 dự án năng lượng tái tạo ở các giai đoạn phát triển khác nhau đang xin phép kết nối với lưới điện của Mỹ. Chính phủ cho biết phải tăng gấp đôi công suất truyền tải hiện có ở các vùng để đạt được các mục tiêu khử carbon vào năm 2035. Tuy nhiên, việc xây dựng cơ sở hạ tầng truyền tải công suất lớn có thể mất cả thập kỷ hoặc lâu hơn, và cũng có những dự án đã phải từ bỏ vì vấp phải quá nhiều sự phản đối từ phía công chúng khi giải phóng mặt bằng, hoặc quá phức tạp để có thể được đạt hiệu quả về chi phí. 

Không giống như các dây dẫn điện cao thế truyền thống được làm từ nhôm lõi thép, các đường truyền của VAIR tận dụng những tiến bộ vượt bậc trong nhiều thập kỷ qua về cáp siêu dẫn nhiệt độ cao. Một phần của những tiến bộ này được thúc đẩy bởi ngành công nghiệp nhiệt hạch, vốn cũng cần sử dụng vật liệu siêu dẫn trong một số thiết kế lò phản ứng hạt nhân của mình. Ưu điểm của cáp siêu dẫn là có thể truyền tải năng lượng với điện trở gần như bằng 0. Dĩ nhiên, các vật liệu này chỉ đạt được tính chất siêu dẫn khi duy trì ở nhiệt độ thấp (thường từ -300 đến -70^oC).

Trong trường hợp này, giá trị đổi mới cốt lõi của VEIR không nằm ở vật liệu mà ở hệ thống làm mát. Steve Ashworth, một đồng sáng lập khác của công ty, đã phát triển ý tưởng sơ bộ cho hệ thống làm mát cách đây 15 năm, khi ông còn làm việc tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos trong một dự án nghiên cứu lớn hơn do Bộ Năng lượng Mỹ tài trợ. Khi dự án bị chấm dứt, ý tưởng này gần như bị lãng quên. Chúng được hồi sinh khi Heidel và các đồng nghiệp tại quỹ đầu tư mạo hiểm Breakthrough Energy Ventures tìm thấy hệ thống của Ashworth trong quá trình xem xét về truyền tải điện. 

Heidel và Ashworth đã nhanh chóng hợp tác để phát triển hệ thống làm mát thụ động bằng nitơ cho VEIR. Khí nitơ lạnh được bơm vào ống dẫn cách nhiệt chân không bọc quanh cáp siêu dẫn. Họ cũng lắp đặt các bộ trao đổi nhiệt trên một số tháp truyền tải để hỗ trợ loại bỏ nhiệt dư thừa ra khỏi hệ thống.

Thiết kế của VEIR nhỏ gọn hơn đáng kể so với các thiết kế truyền tải điện siêu cao áp truyền thống. Heidel giải thích, truyền tải điện năng lớn thường cần sử dụng điện áp cao và điện áp cao đòi hỏi phải xây dựng những cột tháp cao và hành lang đường dây rộng. Tuy nhiên, việc này thường vấp phải sự phản đối của người dân, đây là một thách thức chung trên toàn cầu. 

Hệ thống hiện nay của VEIR có thể truyền tải điện xoay chiều (AC) với điện năng lên đến 400 megawatt và điện áp tới 69 kV. Công ty có kế hoạch mở rộng quy mô sang các sản phẩm điện áp cao hơn và công suất cao hơn trong tương lai, bao gồm cả đường dây truyền tải điện một chiều (DC). 

Heidel cho biết, họ đã có một danh sách khách hàng quan tâm, bao gồm các nhà cung cấp dịch vụ tiện ích, đơn vị điều hành trung tâm dữ liệu, công ty công nghiệp và các nhà phát triển năng lượng tái tạo. VEIR đặt mục tiêu hoàn thành thí điểm công nghệ mới trên quy mô thương mại đầu tiên vào năm 2026.

Nguồn: tiasang.com.vn