Ngày 30/9/2026, tại vùng hoang mạc Gobi thuộc huyện Mộc Lũy (Mulei), khu tự trị Tân Cương, Trung Quốc, Dự án trình diễn tổng hợp năng lượng lưu trữ CO₂ nén Hoa Điện – Đông Phương Điện khí Mộc Lũy đã chính thức hòa lưới điện.
Dự án lưu trữ năng lượng bằng CO₂ nén quy mô 100 MW/1.000 MWh được giới truyền thông Trung Quốc gọi vui là “pin sạc dự phòng khổng lồ”.
“Pin sạc” vận hành như thế nào?
Theo Tân Hoa Xã, đây là dự án đầu tiên trên thế giới đạt cấp công suất 100 MW với công nghệ lưu trữ CO₂ nén, đánh dấu bước chuyển mình từ giai đoạn thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sang thương mại hóa quy mô lớn.
Sự kiện này không chỉ là một cột mốc kỹ thuật đơn thuần, mà còn mở ra một hướng đi mới cho bài toán lưu trữ năng lượng tái tạo quy mô lớn vốn là nút thắt lớn nhất trong quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu.
Nguyên lý của hệ thống này khá độc đáo: nó sử dụng CO₂ làm môi chất tuần hoàn kín, chuyển đổi qua lại giữa thể khí và thể lỏng để tích trữ và giải phóng năng lượng.
Cụ thể, vào giờ thấp điểm, điện năng dư thừa từ lưới sẽ chạy máy nén, nén CO₂ ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, đồng thời thu giữ nhiệt lượng sinh ra. Sau đó, CO₂ được ngưng tụ thành thể lỏng để lưu trữ. Vào giờ cao điểm, CO₂ lỏng được hóa hơi, gia nhiệt bằng chính nguồn nhiệt đã tích trữ, rồi đẩy qua tuabin để phát điện trở lại lưới.
Hệ thống được cấu thành từ 5 khoang chứa khí, 141 đơn vị chứa lỏng và 97 đơn vị tích nhiệt, trải rộng trên diện tích hơn 848 mẫu đất hoang mạc.
Dự án có khả năng tích trữ 290 triệu kWh điện xanh vào giờ thấp điểm mỗi năm và giải phóng 180 triệu kWh vào giờ cao điểm, với thời gian phát điện liên tục vượt 6 giờ và thời gian đáp ứng ở mức phút. Đặc biệt, hệ thống có thể đạt công suất tối đa từ trạng thái khởi động chỉ trong vòng chưa đầy 20 phút, với tuổi thọ thiết kế không dưới 30 năm và khả năng khởi động/dừng liên tục trên 20.000 lần.
Con số gây choáng về hiệu suất tuabin
Điểm nhấn kỹ thuật đáng chú ý nhất của dự án nằm ở tuabin CO₂ hoàn toàn do Trung Quốc tự nghiên cứu và chế tạo.
Theo Tập đoàn Điện lực Phương Đông (Dongfang Electric), đơn vị EPC tổng thầu của dự án, hiệu suất tuabin đạt trên 90%, lưu lượng khí vào lên tới 1.472,4 tấn/giờ và hiệu suất thiết kế lần đầu tiên vượt ngưỡng 92% – mức cao nhất trong các tổ máy phát điện CO₂ nén tại Trung Quốc hiện nay. Theo Ban quản lý dự án, tổ máy này còn có hiệu suất phát điện cao hơn 10% so với nhiệt điện truyền thống.
Công nghệ cốt lõi của dự án là phương pháp “chuyển đổi khí-lỏng CO₂ để lưu trữ năng lượng” do Giáo sư Tạ Vĩnh Huệ thuộc Đại học Giao thông Tây An sáng chế. Toàn bộ quy trình, từ nén, hóa lỏng, tích trữ, hóa khí, giãn nở đến phát điện, đã được thông suốt hoàn chỉnh, đánh dấu một bước đột phá quan trọng trong công nghệ lưu trữ nhiệt-chất lượng.
Theo Tập đoàn Điện lực Trung Quốc (PowerChina), một trong những đơn vị thi công chính, dự án đã hình thành các quy trình kỹ thuật thi công chuẩn cho lắp đặt hệ thống CO₂ nén siêu lớn, bao gồm phương pháp lắp đặt ống dẫn CO₂ phức tạp và quy trình căn chỉnh tuabin-máy nén CO₂.
Dự án mang tính đột phá
Đây là công nghệ lưu trữ không phụ thuộc vào điều kiện địa chất. Khác với thủy điện tích năng (cần địa hình đồi núi hoặc hang động ngầm) hay lưu trữ khí nén truyền thống (cần hang muối hoặc tầng chứa địa chất đặc biệt), hệ thống CO₂ nén có thể được triển khai ở bất kỳ đâu, kể cả vùng hoang mạc Gobi khắc nghiệt. Theo lãnh đạo dự án Mã Quốc Cường, nhiệt độ và áp suất vận hành ở mức thấp hơn, giúp tăng độ tin cậy và giảm chi phí
Bên cạnh đó, toàn bộ quá trình vận hành gần như không phát thải carbon. Hệ thống không đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, không tiêu thụ than hay khí đốt. Theo báo cáo của Tân Hoa Xã, CO₂ thải ra từ các nhà máy công nghiệp lân cận có thể được thu hồi và tái sử dụng làm môi chất cho hệ thống.
Về bản chất, đây là một dạng “pin Carnot”, tức là lưu trữ điện dưới dạng nhiệt và cơ năng, rồi chuyển đổi ngược lại thành điện khi cần. Dự án sử dụng công nghệ “biến đổi pha khí-lỏng không đốt bổ sung”, đạt mức phát thải ròng bằng không trong toàn bộ chu trình.
Dự án được thiết kế để vận hành hoàn toàn tự động. Theo Tân Hoa Xã, hệ thống sử dụng chiến lược khởi động nhanh và kiểm soát tải thông minh, cho phép “khởi động bằng một nút bấm, không cần người trực”. Máy bay không người lái được triển khai để tuần tra tự động 24/7, truyền dữ liệu hình ảnh độ nét cao về trung tâm điều khiển, nhận diện bất thường và cảnh báo sớm.
Đưa công nghệ lưu trữ CO₂ nén vào danh sách giải pháp lưu trữ dài hạn có thể thương mại
Sau khi vận hành toàn phần, dự án dự kiến sản xuất khoảng 200 triệu kWh điện mỗi năm, tiết kiệm 50.000 tấn than tiêu chuẩn và giảm khoảng 170.000 tấn khí thải CO₂. Dự án được tích hợp trong tổ hợp năng lượng tái tạo quy mô lớn tại Tân Cương: 600 MW điện gió và 400 MW điện mặt trời, với hệ thống lưu trữ CO₂ nén đóng vai trò “bộ đệm” điều tiết công suất.
Ý nghĩa chiến lược của dự án còn nằm ở vị trí địa lý: đây là khu vực thuộc “căn cứ năng lượng gió-mặt trời sa mạc Gobi” – nơi Trung Quốc đang đẩy mạnh xây dựng các siêu dự án năng lượng tái tạo để cung cấp điện cho vùng ven biển phía Đông thông qua hệ thống truyền tải “Tây điện Đông tống”.
Theo PowerChina, hệ thống lưu trữ CO₂ nén sẽ cung cấp khả năng điều tiết công suất linh hoạt, giúp lưới điện hấp thụ tốt hơn nguồn năng lượng tái tạo vốn biến động theo thời tiết, đồng thời hỗ trợ vận hành “Tây điện Đông tống” và tiêu thụ năng lượng tái tạo quy mô lớn tại Tân Cương.
Dự án đã được ghi danh vào danh sách thiết bị kỹ thuật trọng điểm đợt 4 của Cục Năng lượng Quốc gia Trung Quốc và nằm trong danh sách dự án trình diễn công nghệ xanh, carbon thấp đợt 2 của Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia. Đây là sự công nhận ở mức cao nhất rằng công nghệ này đã sẵn sàng để nhân rộng, không chỉ là một thí nghiệm khoa học, mà là một giải pháp thương mại có thể triển khai trên quy mô công nghiệp.
Sự kiện hòa lưới thành công của dự án Mộc Lũy đang đánh dấu việc Trung Quốc đã đưa công nghệ lưu trữ CO₂ nén vào danh sách các giải pháp lưu trữ dài hạn có thể triển khai thương mại, bên cạnh thủy điện tích năng, lưu trữ khí nén truyền thống và pin lithium-ion quy mô lớn.
Với hiệu suất tuabin trên 90%, khả năng phát điện liên tục hơn 6 giờ, thời gian đáp ứng tính bằng phút và tuổi thọ 30 năm, hệ thống này giải quyết được một trong những bài toán khó nhất của năng lượng tái tạo: làm thế nào để lưu trữ điện mặt trời và điện gió khi trời lặng gió hoặc về đêm, kéo dài không chỉ vài giờ mà là cả một chu kỳ ngày-đêm hoàn chỉnh.
Thế giới đang nỗ lực chạy đua để cắt giảm khí thải carbon, việc biến chính CO₂ thành phương tiện lưu trữ năng lượng sạch mang ý nghĩa biểu tượng mạnh mẽ. Theo đánh giá của giới chuyên gia công nghiệp, nếu công nghệ này được nhân rộng, nó có thể trở thành một mắt xích quan trọng trong hệ thống năng lượng tương lai của Trung Quốc và nhiều quốc gia khác đang vật lộn với bài toán tích hợp năng lượng tái tạo quy mô lớn vào lưới điện quốc gia.
Khi 100 MW đã hòa vào lưới điện, câu hỏi về tính khả thi coi như được trả lời bằng chính dòng điện chạy qua tuabin. Điều còn bỏ ngỏ là nhịp độ lan tỏa: mất bao lâu để công nghệ này từ một dự án trình diễn ở Mộc Lũy bén rễ khắp Trung Quốc, rồi vượt biên giới, trở thành một mắt xích không thể thiếu trong hệ năng lượng toàn cầu.
Huy Nguyễn
