Từ niềm say mê thuở nhỏ với những hồ chứa nước nhân tạo ở miền Bắc nước Ý, kỹ sư hạt nhân Manuele Aufiero đã tìm thấy hướng đi cho tương lai năng lượng: đưa công nghệ thủy điện tích năng (pumped-storage hydropower) ra đại dương. Từ ý tưởng đó, ông cùng cộng sự sáng lập Sizable Energy, một startup đang định hình lại cách thế giới lưu trữ điện năng — không cần đất, không cần đập, và không cần nước ngọt.

Tuần này, Sizable Energy đã huy động thành công 8 triệu USD trong vòng gọi vốn do Playground Global dẫn đầu, với sự tham gia của Verve Ventures, Unruly Capital, EDEN/IAG, Exa Ventures và Satgana. Khoản đầu tư này đưa công ty tiến gần hơn đến mục tiêu thương mại hóa hệ thống thủy điện tích năng ngoài khơi đã được cấp bằng sáng chế, mở ra triển vọng về một giải pháp lưu trữ năng lượng dài hạn (long-duration electricity storage — LDES) có chi phí thấp và thân thiện với môi trường.

Từ hồ chứa trên núi đến “pin trọng lực” dưới biển

Aufiero kể rằng thuở nhỏ ông thường chứng kiến các hồ chứa nước được bơm đầy khi giá điện rẻ và xả ra phát điện khi nhu cầu tăng. Nguyên lý đơn giản ấy đã vận hành hàng thế kỷ, tạo nên 90% lượng lưu trữ năng lượng toàn cầu. Tuy nhiên, công nghệ này chỉ hoạt động được ở những nơi có địa hình dốc lớn – tài nguyên ngày càng khan hiếm.

“Tôi rất yêu thích thủy điện tích năng, nhưng nó không thể theo kịp tốc độ phát triển của năng lượng tái tạo,” Aufiero nói. Đó là lý do ông quyết định “đưa hồ chứa xuống biển.”

Công nghệ của Sizable Energy hoạt động như một chiếc đồng hồ cát khổng lồ gồm hai bể kín, một nổi trên mặt nước và một đặt dưới đáy biển, được nối với nhau bằng ống dẫn và turbine. Khi giá điện thấp, turbine bơm dung dịch muối bão hòa đậm đặc hơn nước biển 20% từ bể dưới lên bể trên. Khi cần phát điện, dòng chất lỏng này chảy ngược xuống, quay turbine và tạo ra năng lượng.

“Về bản chất, chúng tôi đang nâng một khối muối nặng lên cao bằng cách hòa tan nó trong nước,” Aufiero ví von. “Cách này dễ dàng, an toàn và hiệu quả hơn nhiều so với việc xây đập.”

Thiết kế mô-đun và thân thiện môi trường

Giải pháp của Sizable được gọi là “pin trọng lực” (Gravity Battery) — một dạng lưu trữ năng lượng tận dụng trọng lực thay vì hóa chất. Điểm khác biệt là nó không phụ thuộc vào địa hình, có tính mô-đun, có thể sản xuất hàng loạt và triển khai nhanh trên toàn cầu.

Hệ thống sử dụng vật liệu tiêu chuẩn của ngành hàng hải, giúp dễ dàng mở rộng quy mô từ megawatt-giờ lên gigawatt-giờ, đồng thời cho phép chia sẻ hạ tầng với điện gió nổi, giảm chi phí cáp điện, trạm biến áp và bảo trì.

Không chỉ vậy, nước muối đậm đặc được dùng thay cho nước ngọt – vừa ít ăn mòn hơn, vừa có thể tận dụng muối thô từ phụ phẩm công nghiệp như khử mặn nước biển. Điều này giúp công nghệ của Sizable trở nên bền vững hơn và giảm tác động đến hệ sinh thái biển.

Theo Aufiero, hệ thống có thể đạt chi phí lưu trữ điện (LCOS) chỉ khoảng 1 xu Mỹ/kilowatt-giờ ở quy mô lớn, không bị suy giảm hiệu suất theo thời gian, và hoạt động ổn định trong suốt 30 năm.

Sizable Energy đã thử nghiệm thành công mô hình thu nhỏ tại Viện Nghiên cứu Hàng hải Hà Lan (MARIN), chứng minh khả năng hoạt động trong điều kiện đại dương khắc nghiệt. Hiện công ty đang thực hiện thử nghiệm thực tế ngoài khơi Reggio Calabria (Ý), kiểm chứng các cấu phần nổi và quy trình lắp ráp trước khi tiến tới phiên bản trình diễn quy mô megawatt vào năm 2026.

Sau đó, Sizable dự kiến xây dựng dự án thương mại kết nối lưới điện đầu tiên vào năm 2027, trước khi triển khai hàng loạt tại các vùng biển sâu trên thế giới.

Theo Rahul Meka từ Playground Global, mục tiêu của startup này là giảm rủi ro công nghệ ở quy mô 10 MWh — điều hiếm thấy ở giai đoạn khởi nghiệp. “Khi đạt được cột mốc đó, Sizable sẽ bước hẳn vào giai đoạn thương mại hóa toàn cầu,” ông nói.

Giải pháp cho lưới điện của tương lai

Aufiero tin rằng công nghệ của mình sẽ mở ra tiềm năng to lớn cho các khu vực ven biển đông dân cư, nơi có độ sâu biển trên 500 mét – điều kiện lý tưởng để lưu trữ năng lượng dài hạn. Các quốc gia có tỷ lệ điện gió và điện mặt trời cao cũng sẽ hưởng lợi, khi hệ thống giúp giảm tình trạng thừa – thiếu điện giữa các khung giờ, hạn chế cắt giảm công suất tái tạo.

Mỗi turbine của Sizable có thể tạo ra 6–7 megawatt điện, với khả năng mở rộng gần như vô hạn nhờ việc lắp ghép nhiều bể chứa. Tổng chi phí đầu tư dự kiến khoảng 20 euro/kilowatt-giờ (23 USD) — chỉ bằng một phần mười chi phí pin lithium-ion quy mô lưới điện hiện nay.

Aufiero cho rằng “lưu trữ năng lượng dài hạn không chỉ giúp tích hợp năng lượng tái tạo mà còn củng cố khả năng chống chịu của lưới điện.” Ông nhấn mạnh: “Chúng ta không thể chỉ dựa vào thủy điện tích năng truyền thống hay pin hóa học – cần một giải pháp mới, linh hoạt và bền vững hơn.”

Từ khoa học hạt nhân đến giấc mơ năng lượng xanh

Xuất thân từ lĩnh vực kỹ thuật hạt nhân, Aufiero từng làm việc trong các dự án lò phản ứng tiên tiến trước khi chuyển hướng sang năng lượng tái tạo. Chính trải nghiệm đó khiến ông nhận ra rằng phát điện sạch là chưa đủ — cần có khả năng lưu trữ và cung cấp điện liên tục 24/7.

“Một nửa còn lại của phương trình năng lượng sạch chính là lưu trữ quy mô lớn,” ông nói. “Chúng tôi muốn tạo ra một giải pháp có thể triển khai ở cấp gigawatt mà không cần vật liệu hiếm, không chiếm nhiều đất, và không đòi hỏi công trình đồ sộ.”

Câu trả lời, theo ông, nằm ở đại dương – nơi trọng lực và độ sâu tự nhiên trở thành nguồn năng lượng khổng lồ chưa được khai thác. “Chúng tôi đã chuyển từ việc chứng minh nguyên lý khoa học sang xây dựng một nền tảng lưu trữ công nghiệp có thể tồn tại bền vững trong biển sâu suốt 30 năm,” Aufiero nói.

“Chúng tôi không chỉ tạo ra một công nghệ năng lượng sạch mới – mà đang tái định nghĩa cách thế giới lưu trữ và sử dụng điện năng.”

Nguyên mẫu bồn chứa nổi của Sizable. Ảnh: Sizable Energy