Pin cát lấy năng lượng từ các nguồn tái tạo như điện gió, điện mặt trời mái nhà và có khả năng lưu trữ nhiệt lượng trong thời gian dài, không gây phát thải carbon và chi phí thấp.
Sấy nông sản là một trong những công đoạn không thể thiếu của ngành nông nghiệp. Bằng cách loại bỏ độ ẩm trong các loại nông sản, quá trình sấy sẽ giúp nâng cao giá trị kinh tế của sản phẩm và giảm thiểu rủi ro khi lưu trữ và vận chuyển.
Để cung cấp năng lượng cho quá trình sấy, người ta thường sử dụng nhiều phương pháp như phơi nắng, đốt than, củi, hoặc sử dụng điện để chạy máy sấy. Gần đây, ba nhà sáng lập Kent Nguyễn, Hồ Việt Hải và Nguyễn Quốc Nam đã phát triển một loại pin đặc biệt làm từ cát, có khả năng lưu trữ nhiệt lượng trong thời gian dài, không gây phát thải carbon và chi phí thấp. Điều này không chỉ giúp giảm tác động tiêu cực đối với môi trường mà còn mang lại hiệu suất cao trong quá trình sử dụng. Họ đã thành lập một công ty để thương mại hóa sản phẩm lấy tên là Alternō, có nghĩa là “[năng lượng] thay thế”.
Alternō bắt đầu với một mẫu thiết kế pin cát nhỏ bằng nồi cơm điện trong căn nhà riêng của mình để kiểm tra khả năng giữ nhiệt của cát. Sáu tháng sau, họ cải tiến nó thành một mẫu pin có kích thước lớn hơn, trông như một bốt điện thoại đặt trong gara, kèm theo một tủ sấy chè loại nhỏ tương thích với cách thức hoạt động của dòng pin này. Giờ đây, họ bắt đầu xuất xưởng những hệ thống pin cát công suất lớn đầu tiên với quy mô tùy chỉnh theo nhu cầu của khách hàng. Một trong số chúng mới được giao đến trang trại sinh thái Ecovi ở Nha Trang vào giữa tháng Một.
Trên thực tế, nguyên lý hoạt động của pin cát khá đơn giản. Chúng là những thùng thép cách nhiệt, chứa đầy cát mịn bên trong. Trong lõi cát là những thanh thép được nối với nguồn điện bên ngoài để nung cát nóng đến 600oC. Nhiệt này được lưu trong cát thành "kho nhiệt". Pin cát Alternō có các lớp cách nhiệt và đường ống đặc biệt bên trong do các kỹ sư cùng các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore (trường cũ của Kent Nguyễn) thiết kế, giúp giữ nhiệt lâu đến vài tháng. Các cảm biến nhiệt độ cũng được đặt ở nhiều khu vực trong lõi để theo dõi sự phân bố nhiệt của cát.
Khi cần lấy nhiệt ra khỏi kho, một chiếc quạt sẽ thổi không khí mát từ bên ngoài vào, qua hệ thống đường ống trong lõi cát làm không khí trong ống nóng lên và dẫn ra bên ngoài, vào máy sấy. Khi ra khỏi lõi cát, nhiệt độ của luồng khí có thể điều chỉnh giảm xuống mức 100-200oC, phù hợp với nhu cầu sấy các sản phẩm khác nhau.
Pin cát lấy năng lượng từ các nguồn tái tạo tại chỗ như điện gió, điện mặt trời mái nhà. Trong mùa hè, các nguồn năng lượng tái tạo rất dồi dào, thậm chí dư thừa và không có chỗ để xả. Pin cát là một nơi lưu trữ tuyệt vời.
Theo Hồ Việt Hải, pin cát trữ nhiệt của Alternō rất phù hợp với ngành nông nghiệp vì nó đồng bộ với quá trình sản xuất của người nông dân. Chẳng hạn, trong suốt ba tháng trồng lúa, người ta có thể liên tục mỗi ngày nạp một ít điện mặt trời vào pin để đến cuối vụ có đủ nhiệt lượng sấy lúa. Nếu trời đảm bảo nắng, chỉ khoảng 10 ngày có thể sạc đầy pin. Nếu thời tiết không thuận lợi, có mây, mưa hoặc âm u thì sẽ mất lâu hơn, từ 14-20 ngày.
Alternō không chỉ nhận điện tái tạo mà còn cả điện lưới. Anh Hải chỉ ra rằng các doanh nghiệp có thể tranh thủ giá điện lưới thấp hơn vào ban đêm để nạp đầy năng lượng vào pin cát. Khi đó, họ đã thu được lợi ích tiết kiệm lên tới 50% chi phí điện.
“Theo lý thuyết, việc chuyển từ điện thành nhiệt rất dễ, nhưng chuyển ngược lại từ nhiệt thành điện lại cần đến các turbine và hệ thống phức tạp. Quá trình này có thể hao hụt năng lượng đến 70%, nên không đáng để làm về mặt kinh tế. Nhưng ở đây, pin cát của chúng tôi sử dụng nhiệt cho các ứng dụng cần nhiệt, do vậy hiệu suất chuyển đổi ‘nhiệt – nhiệt’ là cực kỳ cao và tiêu hao năng lượng rất nhỏ”, Hồ Việt Hải cho biết.
Những số liệu ban đầu về sấy chè cho thấy một khối pin cát lớn (công suất 88 kWh) có thể sấy khô 500kg chè mỗi ngày, liên tục trong một tuần. Hiệu suất sấy các loại nông sản khác như gạo, cà phê, xoài, mít v.v sẽ được cập nhật khi khách hàng của Alternō triển khai thực tế trong năm nay. Các nhà sáng lập ước tính, sau bốn năm sử dụng, hệ thống sấy pin cát của họ sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với các hệ thống sấy hiện có như sấy than, sấy củi, sấy điện lưới, hoặc sấy điện mặt trời dùng pin lithium.
Không dừng lại ở nông nghiệp, Alternō sẽ mở rộng khả năng trữ nhiệt lên đến 1.500°C để có thể tạo ra nhiều ứng dụng đa dạng hơn trong các lĩnh vực công nghiệp, sưởi ấm và cung cấp nhiệt cho các tòa nhà. Những phân khúc này nhắm đến thị trường châu Âu, đặc biệt là các vùng phía Bắc, nơi không có sẵn điện lưới nhưng phổ biến các tấm pin mặt trời.
Về lý thuyết, nhiệt độ tối đa của pin cát không bị giới hạn bởi tính chất cát làm môi trường giữ nhiệt, mà bởi khả năng chịu nhiệt của các vật liệu dùng để làm đường ống và việc kiểm soát hệ thống nhiệt. “Ở điều kiện thông thường, người ta có thể chế tạo các máy móc chạy ổn định. Nhưng khi lên tới nhiệt độ cao 600-1.000°C thì nhiều thứ sẽ bắt đầu có lỗi. Alternō đã phải thực hiện hàng trăm thí nghiệm để điều chỉnh sản phẩm cho phù hợp với thực tế. Ngoài ra, chúng tôi cũng phải đảm bảo các cảm biến nhiệt trong pin cát hoạt động liên tục, bất kể điều kiện trời nắng, trời mưa, hay tín hiệu 3G không ổn định. Điều này không dễ dàng”, Hồ Việt Hải nói.
Vì kích thước hạt của cát không đặc biệt quan trọng, do vậy, nó không nhất thiết phải là cát sông - vốn đang bị khai thác cạn kiệt để dùng trong xây dựng - mà có thể là bất kỳ các loại cát phổ biến và không có tạp chất nào như cát biển, cát sa mạc. Alternō nói rằng họ đã thiết kế để các tấm thép tạo nên pin có thể tháo rời và dễ dàng vận chuyển, còn cát thì có thể tận dụng ngay các nguồn cát tại địa phương.
Trên thế giới, pin cát là một công nghệ lưu trữ đang ở giai đoạn phát triển và thương mại hóa ban đầu. Mặc dù khái niệm của nó rất đơn giản nhưng việc xây dựng và vận hành các hệ thống liên quan đòi hỏi vượt qua những thách thức kỹ thuật liên quan đến tối ưu hóa truyền nhiệt, giảm thất thoát nhiệt và đảm bảo độ bền của vật liệu. Dù chỉ dựa trên các nguyên tắc vật lý cơ bản, nhưng pin cát thực sự là một hệ thống tiềm năng.
Tuy nhiên, cách lưu trữ năng lượng này chưa phổ biến. Tính đến nay, chỉ có một hệ thống pin cát thương mại đang hoạt động đặt tại Phần Lan. Một số ít công ty startup cũng đang được rót vốn để phát triển công nghệ này. Alternō có lẽ là công ty đầu tiên cung cấp công nghệ tương tự ở châu Á, và là những người đầu tiên ứng dụng pin cát vào lĩnh vực nông nghiệp. Alternō nhắm tới thị trường sấy nông sản trị giá gần 600 triệu USD ở Đông Nam Á, và các thị trường năng lượng có thể tiếp cận trong tương lai. Đến nay, công ty đã có các đơn đặt hàng không chỉ ở Việt Nam mà còn từ Thái Lan, Singapore, Indonesia, thậm chí là Phần Lan, Bỉ, Úc và xa xôi nhất là Samoa.
Góp phần giảm phát thải carbon
Alternō được thành lập và tài trợ như một phần của chương trình ươm tạo 10 tuần do quỹ đầu tư mạo hiểm giai đoạn đầu Antler tổ chức ở Việt Nam hồi đầu năm 2023. Startup này tiếp tục được nuôi dưỡng thông qua một chương trình ươm tạo công nghệ phần cứng của Qualcomm với trọng tâm là đăng ký bằng sáng chế quốc tế. Sau đó, họ tham gia một vài chương trình về tăng trưởng xanh và Net Zero, đồng thời gặp gỡ các quỹ đầu tư và nhà cố vấn.
Chính trong hành trình này, Alternō xác định được cho mình trọng tâm để phát triển thương mại. Các giải pháp của họ phải phù hợp với tầm nhìn về năng lượng tái tạo và giảm phát thải carbon. Trong một phóng sự trên VTV, đồng sáng lập Kent Nguyễn gọi hệ thống pin cát cho nông nghiệp là “hệ thống sấy không phát thải carbon” vì chúng có thể giúp các công ty đáp ứng được yêu cầu carbon vào thị trường khắt khe của thế giới.
Năm ngoái, châu Âu mới đưa ra một quy định về thuế carbon đối với hàng hóa nhập khẩu. Ở Việt Nam, chính phủ cũng có những cam kết liên quan đến giảm 15% phát thải carbon vào năm 2030, và đạt trung hòa phát thải carbon vào năm 2050. Những startup như Alternō đang ra sức tạo ra công nghệ mới với chi phí hợp lý để góp phần vào mục tiêu này.
Không chỉ cung cấp công nghệ phần cứng, Alternō còn tích hợp vào hệ thống một phần mềm do chính họ viết ra, có khả năng tính toán lượng carbon mà nhà máy giảm phát thải ra môi trường để từ đó có thể phát hành các tín chỉ carbon tương ứng. “Hiện tại Việt Nam chưa có một thị trường carbon bắt buộc, nhưng với những hệ thống pin cát tích hợp phần mềm tính toán như thế này thì doanh nghiệp sẽ sẵn sàng dữ liệu để khi thị trường mở ra thì họ có thể phát hành tín chỉ lập tức. Nó sẽ đem lại một dòng tiền mới cho doanh nghiệp,” Kent Nguyễn phân tích.
Những người sáng lập Alternō tiết lộ rằng hai thách thức lớn nhất họ đang phải đối mặt là mở rộng đội ngũ nhân sự để theo kịp nhu cầu của khách hàng, và thu xếp được phương án tài chính cho những khách hàng sử dụng pin cát. “Có rất nhiều người muốn sử dụng công nghệ này nhưng họ ngại chi phí ban đầu hơi cao. Họ muốn có cơ chế trả góp hoặc hình thức thuê năng lượng ‘dùng bao nhiêu trả bấy nhiêu’. Chúng tôi đang cố gắng xây dựng những phương án tài chính phù hợp cho họ, nhưng để làm được điều đó chúng tôi sẽ phải tìm thêm các đối tác tài chính mới”, Hồ Việt Hải nói.
Tính đến nay, Alternō đã thu hút được sự chú ý của một số nhà đầu tư tạo tác động ban đầu. Họ sắp kết thúc vòng gọi vốn hạt giống với một số quỹ đến từ Singapore, Việt Nam, Nhật Bản, Hàn Quốc với số tiền theo tiết lộ vào khoảng 7 con số. Dòng tiền mới sẽ được sử dụng cho việc R&D và mở rộng thị trường.