Trong nỗ lực nhằm giảm sự phụ thuộc vào vật liệu và công nghệ nhập khẩu, đặc biệt là từ Trung Quốc, Ấn Độ đang thúc đẩy đầu tư công nghệ sản xuất pin sử dụng nhôm làm thành phần chính thay vì lithium như hiện nay.

Indian Oil Corp., công ty dầu quốc gia đã hợp tác với công ty khởi nghiệp Phinergy Ltd. đến từ Israel để phát triển pin aluminum - air (pin nhôm - không khí).

Nguyên do Ấn Độ có rất ít các khoáng sản có thể khai thác được để phục vụ sản xuất lithium - nguyên liệu quan trọng cho sản xuất pin của xe điện hiện nay. Tuy thế, các khu rừng phía đông của nước này lại có trữ lượng lớn về bauxit - loại quặng được dùng để sản xuất ra nhôm.

Giám đốc bộ phận Nghiên cứu và Phát triển của Indian Oil Corp, ông Ramakumar cho biết, lithium vô cùng khan hiếm trong lãnh thổ Ấn Độ và chúng tôi bắt đầu hướng đến việc tìm kiếm một nguyên tố khác có sẵn và dồi dào trong tự nhiên.

Theo Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, Ấn Độ nằm trong top 10 nhà sản xuất bauxite lớn nhất thế giới khi có trữ lượng quặng bauxit đã được khảo sát vào khoảng 600 triệu tấn, dù Bộ Mỏ của Ấn Độ cũng ước tính số quặng bauxit có thể khai thác được lớn hơn trữ lượng nói trên rất nhiều.

Cạnh đó, Ấn Độ cũng đã đầu tư khá nhiều vào ngành sản xuất nhôm trong những năm qua và đang trở thành nơi luyện nhôm lớn thứ 2 thế giới.

James Frith, Trưởng bộ phận Lưu trữ năng lượng tại BloombergNEF ở London nhận xét, điều cần cân nhắc ở đây là nhôm được cung cấp tốt hơn lithium. Tuy nhiên với thực tế giá cả ngày càng giảm của các hệ thống sử dụng lithium, các nhà phát triển sẽ phải chịu nhiều áp lực để pin aluminum - air được ứng dụng nhiều hơn và có chỗ đứng thích hợp.

Ramakumar cho biết, pin aluminum - air có thể giành được lợi thế so với đối thủ lithium-ion theo ba khía cạnh quan trọng là có khả năng rẻ hơn, các phương tiện sử dụng có tầm hoạt động xa hơn và an toàn hơn.

Pin aluminum - air hoạt động bằng cách khai thác điện được tạo ra khi các tấm nhôm phản ứng với oxy trong không khí. Nó được coi là một trong những phương pháp tạo ra mật độ năng lượng cao nhất cho pin. Nhưng hệ thống này cũng có một số nhược điểm khiến cho không được sử dụng rộng rãi kể từ khi được xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1960.

Cụ thể là chi phí vật liệu cần được thêm vào pin để ngăn cho năng lượng điện giảm và các cục pin không thể sạc lại được.

Để khắc phục, kế hoạch của Phinergy đề xuất là người dùng sẽ hoán đổi pin mới và gửi pin đã qua sử dụng đến một cơ sở tái chế.

“Quá trình thay pin này chỉ mất ba phút, bằng với khoảng thời gian để đổ đầy xăng tại một trạm xăng”, Ramakumar cho biết. Các nhà bán lẻ nhiên liệu sẽ sử dụng mạng lưới các trạm dừng chân, trạm xăng làm điểm thay pin.

Ở một khía cạnh khác, pin lithium-ion thường chứa các vật liệu nguy hiểm, gây độc hại nếu không được xử lý đúng quy trình, cũng như khiến chúng khó tái chế hơn.

Đến năm 2035, thế giới sẽ tích lũy được khoảng 4 triệu tấn pin Li-ion đã hết tuổi thọ, theo ước tính của BloombergNEF.

Lithium là nhân tố chính trong thị trường xe điện chạy pin và đã tiêu tốn rất nhiều tiền để nghiên cứu. Trong khi đó, một số đối thủ cạnh tranh tiềm năng với năng lượng dựa vào các nguyên tố hoá học như natri, magiê hoặc nhôm cũng đã tập trung vào các phân khúc nhỏ hơn như hệ thống năng lượng dự phòng, các bộ lưu trữ năng lượng hoặc cung cấp năng lượng cho vận chuyển giản đơn như xe nâng.

Tuy nhiên, nhu cầu từ cả di chuyển, vận tải và lưu trữ năng lượng tái tạo có thể tạo ra một thị trường đủ lớn cho pin aluminum - air và Ấn Độ, nếu thành công sẽ có thể tạo ra được chỗ đứng trên thị trường này.

BloombergNEF cũng ước tính, nhu cầu pin sẽ tăng lên 185 GWh vào năm 2035.

Vijayanand Samudrala, Chủ tịch Công ty Năng lượng mới trong một hội nghị gần đây của BloombergNEF đã cho hay, Amara Raja Batteries Ltd., nhà sản xuất pin axit chì lớn nhất Ấn Độ, đang xem xét các công nghệ dựa trên lithium hiện có như một "động cơ tăng trưởng tiếp theo" nhưng đồng thời cũng nhận thấy có cơ hội để phát triển các giải pháp mới. “Công nghệ luôn tiến về phía trước không ngừng và tôi nghĩ sẽ có hai hoặc ba thay đổi về công nghệ trong lĩnh vực pin của 10 năm tới”, ông này nói.

Indian Oil đã đầu tư chiến lược vào Phinergy từ đầu năm 2020 và 30.000 trạm dịch vụ của Indian Oil có thể "đóng vai trò là cơ sở hạ tầng cho việc triển khai công nghệ của Phinergy".

Hệ thống của Phinergy đã được thử nghiệm bởi các công ty viễn thông về năng lượng dự phòng tại tháp truyền tải và các công trường khác. Công ty cũng đã huy động được 60 triệu USD từ việc chào bán công khai ban đầu ở Tel Aviv vào đầu năm nay. Họ cũng đã chạy thử nghiệm sử dụng pin aluminum - air để cung cấp năng lượng cho pin lithium-ion với chiếc xe có phạm vi hoạt động tới 1.750 km mà không cần sạc lại.

Để đánh giá khả năng sử dụng và phát triển trên quy mô lớn ở Ấn Độ, các nhà sản xuất ô tô là Mahindra và Mahindra Ltd., Maruti Suzuki India Ltd. và Ashok Leyland Ltd. đang thực hiện các thử nghiệm xe với thời gian dự kiến mất gần một năm.

“Nếu có đủ nhu cầu, Indian Oil và Phinergy có kế hoạch thiết lập một cơ sở sản xuất pin aluminum - air có công suất hàng GWh tại Ấn Độ”, Ramakumar cho biết.  

Điều này nếu thành công sẽ giúp Ấn Độ giải quyết ba vấn đề cấp bách hiện nay là giảm phát thải, ô nhiễm - giảm nhập khẩu nguyên liệu - tạo công ăn việc làm.

Sự phụ thuộc của Ấn Độ vào nhiên liệu hóa thạch đã khiến nước này đứng thứ 3 thế giới về phát thải khí nhà kính. Các thành phố lớn của Ấn Độ cũng thường xuyên đứng đầu bảng xếp hạng về ô nhiễm không khí, khiến hàng trăm triệu người có nguy cơ mắc các bệnh về phổi và tử vong sớm.

Chính phủ nước này cũng đã thúc đẩy các công ty giảm nhập khẩu và tăng khả năng tự cung tự cấp. Indian Oil hiện là nhà nhập khẩu dầu thô lớn nhất của quốc gia nhưng đang hợp tác cùng với Royal Dutch Shell Plc và BP Plc hướng tới năng lượng sạch khi Chính phủ Ấn Độ thắt chặt các quy định về khí thải.

"Chúng tôi không còn coi mình chỉ là một công ty dầu mỏ đơn thuần mà muốn tham gia với tư cách cung cấp tất cả các dạng năng lượng. Theo đó, tất cả các nhiên liệu trong tương lai đều có một đích chung là Ấn Độ tự cung cấp được”, Ramakumar nói.