Pin xe điện đã qua sử dụng: Bước tiến mới trong lưu trữ năng lượng

Từ tái chế vật liệu đến mô hình lưu trữ năng lượng

Sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp xe điện toàn cầu trong thập kỷ qua đã kéo theo một thách thức mới. Đó là xử lý số lượng pin khổng lồ sau khi xe đến cuối vòng đời sử dụng. Với vòng đời trung bình từ 8 đến 15 năm, hàng triệu bộ pin lithium-ion, vốn chứa nhiều nguyên liệu đắt đỏ như lithium, niken, cobalt, sẽ cần được thu hồi, xử lý và tái sử dụng một cách bền vững. 

Trong khi tái chế là một phương án cần thiết để thu hồi nguyên liệu, nhiều chuyên gia cho rằng việc tái sử dụng các bộ pin còn khả năng lưu trữ sẽ mang lại hiệu quả cao hơn cả về mặt môi trường lẫn kinh tế.

Tại Bắc Mỹ, Redwood Materials, công ty do cựu Giám đốc công nghệ Tesla JB Straubel sáng lập, đang trở thành một trong những đơn vị tiên phong trong lĩnh vực tái chế và tái sử dụng pin xe điện.

Theo số liệu từ công ty, Redwood hiện tiếp nhận hơn 20 gigawatt-giờ pin mỗi năm, tương đương với khoảng 250.000 xe điện. Công ty này hiện chiếm khoảng 90% thị phần tái chế pin lithium-ion tại Bắc Mỹ và là đối tác cung cấp nguyên liệu cho các nhà sản xuất lớn như Panasonic và Tesla.

Trên cơ sở đó, Redwood đã mở rộng hoạt động với sự ra đời của Redwood Energy, một bộ phận chuyên xử lý và tái sử dụng các bộ pin đã qua sử dụng, đặc biệt là trong các ứng dụng lưu trữ năng lượng cố định. Thay vì đưa ngay pin đến các cơ sở tái chế, Redwood Energy tập trung vào việc phân loại, đánh giá và tái sử dụng các bộ pin còn có thể hoạt động tốt, với dung lượng còn lại tối thiểu khoảng 50 – 80%.

Các hệ thống lưu trữ năng lượng mô-đun (ESS) mà Redwood phát triển không chỉ giúp tận dụng phần năng lượng còn lại từ pin cũ, mà còn đóng vai trò là các lưới điện nhỏ (microgrid) độc lập hoặc bổ sung cho lưới điện quốc gia. 

Một trong những dự án nổi bật là microgrid tại bang Nevada, Mỹ, nơi Redwood sử dụng pin từ xe điện cũ để cung cấp năng lượng cho trung tâm dữ liệu AI của công ty Crusoe. Hệ thống này có công suất 12 MW và dung lượng lưu trữ 63 MWh, được cho là dự án pin vòng đời hai quy mô lớn nhất tại Mỹ tính đến thời điểm hiện tại.

Theo ông Straubel, việc sử dụng lại pin trước khi tái chế giúp tối đa hóa giá trị của vật liệu, tiết kiệm chi phí sản xuất và góp phần làm giảm áp lực lên chuỗi cung ứng khoáng sản – vốn đang chịu nhiều căng thẳng do nhu cầu tăng vọt từ ngành công nghiệp xe điện. Đây là một hướng đi thực tế và thông minh, nhất là trong bối cảnh thế giới đang hướng tới phát triển kinh tế tuần hoàn và sử dụng năng lượng một cách hiệu quả hơn.

Triển vọng thị trường và những thách thức cần giải quyết

Thị trường lưu trữ năng lượng đang chứng kiến tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ, đặc biệt khi nhu cầu điện từ các trung tâm dữ liệu phục vụ trí tuệ nhân tạo, như ChatGPT hay các nền tảng AI tương tự, ngày càng gia tăng. Những hệ thống lưu trữ sử dụng pin tái chế không chỉ giúp giảm tải cho lưới điện mà còn đảm bảo nguồn cung ổn định, linh hoạt và thân thiện với môi trường. 

Tại nhiều vùng nông thôn, nơi cơ sở hạ tầng điện và trạm sạc EV chưa phát triển, các hộ dân có thể dùng hệ thống ESS kết hợp với điện mặt trời hoặc điện gió để sạc xe điện, mở ra cơ hội tiếp cận phương tiện sạch cho các cộng đồng khó tiếp cận dịch vụ năng lượng truyền thống.

Theo báo cáo mới nhất của IDTechX, thị trường toàn cầu cho pin xe điện tái sử dụng có thể đạt giá trị 5,2 tỷ USD vào năm 2035. Còn theo nghiên cứu từ hãng Global Market Insights, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) của thị trường pin vòng đời hai có thể đạt hơn 40% từ nay đến năm 2033. 

Tính riêng trong năm 2025, Redwood ước tính có khoảng hơn 100.000 xe điện sẽ bị loại khỏi lưu thông tại Mỹ, tạo ra một nguồn cung dồi dào pin lithium-ion có thể được tái sử dụng hoặc tái chế.

Mặc dù tiềm năng thị trường rất lớn, nhưng ngành công nghiệp này vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Thứ nhất là công nghệ kiểm định và phân loại pin. Các bộ pin được tháo rời có thể tái sử dụng ở cấp độ gói (pack), mô-đun hoặc tế bào (cell). 

Việc tháo sâu đến cấp độ tế bào sẽ cho phép lựa chọn chính xác những thành phần còn hiệu năng tốt, nhưng đi kèm với đó là chi phí và thời gian xử lý cao hơn. Hơn nữa, các đơn vị thu gom cũng cần xây dựng quy trình kiểm tra an toàn nghiêm ngặt, vì bất kỳ lỗi kỹ thuật nào cũng có thể dẫn đến rủi ro cháy nổ trong quá trình lưu trữ hoặc vận hành.

Một rào cản khác là thiếu hụt các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế cho pin tái sử dụng. Hiện tại, vẫn chưa có quy định thống nhất về cách đánh giá, phân loại và cấp phép cho các hệ thống ESS sử dụng pin vòng đời hai. Điều này tạo ra sự thiếu đồng nhất trong chuỗi cung ứng, khiến nhiều nhà đầu tư hoặc cơ quan chức năng còn e ngại khi triển khai rộng rãi các giải pháp này.

Tuy nhiên, với sự tham gia ngày càng nhiều của các tập đoàn lớn như General Motors, Ford, BMW hay Hyundai, những hãng đang bắt đầu phát triển các mô hình tái sử dụng pin riêng, thị trường pin vòng đời hai hứa hẹn sẽ trở nên sôi động hơn trong những năm tới. Việc đưa pin xe điện cũ trở thành nguồn lưu trữ năng lượng cho trung tâm dữ liệu, khu công nghiệp hay cộng đồng dân cư không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần xây dựng một hệ sinh thái năng lượng bền vững, khép kín và ít phát thải hơn.

Sự đổi mới từ các công ty như Redwood Materials cho thấy rõ pin đã qua sử dụng không phải là rác thải công nghiệp mà là một nguồn tài nguyên giá trị. Nếu được tận dụng đúng cách, những bộ pin tưởng chừng như đã hết vòng đời có thể tiếp tục phục vụ nhân loại ở một sứ mệnh khác: đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường trong kỷ nguyên hậu carbon.