Tin tức

ỨNG DỤNG TIỀM NĂNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG TƯƠNG LAI

17 05/2021
Khi thế giới không còn nhiên liệu hóa thạch để khai thác nữa, theo bạn cái gì sẽ làm nguồn năng lượng của tương lai? – Theo quan điểm cá nhân tôi thì đó là năng lượng mặt trời. Suy cho cùng thì thời điểm hiện tại nó đang khả thi và đáng tin cậy nhất, nguồn năng lượng dồi dào, có thể tái tạo và vẫn luôn là nguồn cung cấp năng lượng cho phần lớn sự sống trên Trái Đất từ xưa đến nay (ánh sáng, nhiệt…).

Trong những năm gần đây, các thống kê chỉ cho thấy tổng thể nguồn năng lượng được tiêu thụ trên toàn thế giới chỉ có chưa đến 2% là từ năng lượng mặt trời, nhưng với những phát minh mới liên tục được sáng tạo thì có khả năng sẽ tăng con số đó lên trong tương lai. Bài viết này sẽ chia sẻ cho các bạn về 5 cách mà năng lượng mặt trời có thể sẽ giúp ích trong tương lai cho việc tiêu thụ năng lượng của con người.
 
Điện mặt trời nổi và nông nghiệp
 
          
 
Chúng ta luôn thấy rằng sa mạc là nơi lý tưởng để “trải” các tấm pin mặt trời. Nhưng như bạn đã biết, sa mạc là nơi có lượng ánh nắng rất gay gắt, nơi đây không có sự hiện diện của các đám mây (một lợi thế) tuy nhiên một vấn đề khá lớn là nhiệt độ khá cao điều ảnh hưởng đến hiệu quả của pin mặt trời cũng như bụi cát (bất lợi).

Các tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra dòng điện càng nhiều khi có càng nhiều ánh sáng chiếu vào nó, nhưng ngược lại nhiệt độ cao sẽ làm suy giảm hiệu suất của chúng. Trong khi ánh nắng mặt trời lại “mang đến” cả 2 thứ đó: ánh sáng và nhiệt độ. Theo các chuyên gia pin mặt trời hoạt động tốt nhất tại mức nhiệt độ là 25ºC.

Do vậy, các tấm pin mặt trời sẽ thực sự hoạt động tốt nhất tại các khu vực có khí hậu ôn hòa. Nhưng những khu vực có khí hậu ôn hòa thì lại không còn không gian để lắp đặt một hệ thống điện mặt trời quy mô lớn.

Tuy nhiên vào những năm 2000, một số quốc gia trên thế giới đã và đang triển khai các dự án kết hợp “win – win” gọi là điện nông (agrivoltaics). Loại hình hệ thống này là họ lắp đặt các tấm pin mặt trời trên các cánh đồng trồng trọt. Bằng cách kết hợp này họ vừa tận dụng được không gian cho việc sản xuất điện mặt trời hiệu quả vừa có thể trồng trọt kết hợp các loại cây trồng ưa bóng râm bên dưới các tấm pin.

Thêm nữa, sự bốc hơi nước sẽ loại bỏ nhiệt khỏi cây, làm giảm nhiệt độ của cây và cũng làm mát không gian xung quanh, điều này cũng giúp làm “dễ chịu” hơn cho các tấm pin mặt trời. Và điều này làm hệ thống năng lượng mặt trời vận hành hiệu quả hơn đáng kể. Các nhà nghiên cứu tại University of Arizona phát hiện ra rằng trong khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 7 năm 2019, các tấm pin lắp trên đất có trồng cây đạt hiệu xuất cao hơn 3% so với việc lắp trên đất không trồng cây (ở cùng khu vực).

Tương tự agrivoltaics, thì điện mặt trời nổi (floatovoltaics) là hệ thống các tấm pin được đặt trôi nổi trên bề mặt nước (sông, hồ…) cũng giúp chúng mát mẻ và vận hành hiệu quả hơn. Những điều này nhằm giúp bổ sung thêm các không gian cho việc lắp điện mặt trời mà không làm ảnh hưởng đến các lợi ích khác.
 
 
Thị trường điện năng lượng mặt trời Việt Nam còn tương đối mới mẻ (chỉ mới vài năm trở lại đây) nên những loại hình lắp đặt này chúng ta rất ít khi thấy hoặc thậm chí là không có. Tuy nhiên các loại hình lắp điện mặt trời này đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới như Hà Lan (điện mặt trời nổi), Hoa Kỳ (điện mặt trời nông nghiệp)…và chúng đang ngày càng được phổ biến hơn. Và nếu điều này tiếp tục được ứng dụng thì điện mặt trời nổi và nông nghiệp sẽ đóng góp một phần đáng kể trong công cuộc biến điện mặt trời thành nguồn năng lượng của tương lai.

Các chuyên gia trong ngành năng lượng mặt trời đã và đang liên tục phát minh ra các giải pháp mới để tận dụng được càng nhiều nguồn năng lượng mặt trời càng tốt.

PV Trackers – tối đa hóa sản lượng điện mặt trời

Nếu bạn đã từng tìm hiểu về cách hệ thống điện mặt trời vận hành thì sẽ biết rằng hướng và góc nghiêng của tấm pin mặt trời rất quan trọng và là yếu tố quyết định đến hiệu quả của hệ thống. Các tấm pin sẽ tạo ra nhiều điện năng nhất khi các tia nắng Mặt trời chiếu trực tiếp vào chúng, do vậy, thông thường các công ty lắp điện mặt trời sẽ đo lường và tính toán một hướng và góc nghiêng tối ưu nhất để lắp đặt nhằm giúp hệ thống tạo ra sản lượng cao nhất có thể.

Điều này tốt nhưng chưa phải hoàn hảo, vì như chúng ta đã biết Mặt trời sẽ “di chuyển” liên tục trong ngày và còn thay đổi theo các mùa trong năm. Và đây, chính là lý do mà các chuyên gia đã phát minh ra một thiết bị gọi là Photovoltaic trackers/PV trackers (bộ theo dõi quang điện). Thiết bị này được tích hợp vào dàn khung lắp tấm pin, giúp điều chỉnh hướng và góc nghiêng của các tấm pin bất cứ khi nào Mặt trời “di chuyển”, nhằm giúp các tấm pin luôn luôn ở trạng thái đối diện trực tiếp Mặt trời, qua đó tối đa hóa sản lượng tạo ra.

PV trackers luôn đảm bảo cho các tấm pin “hứng” được nhiều ánh nắng nhất có thể. Để thiết bị này vận hành nó phải tiêu thụ khoảng 5 – 10% điện năng mà hệ thống tạo ra, tuy nhiên năng lượng thu được từ việc lắp PV trackers sẽ lớn hơn khoảng thất thoát đó rất nhiều. Trên thực tế, các dàn khung có gắn PV trackers có thể tăng lượng điện mặt trời tạo ra của một tấm pin lên đến 45%, tùy thuộc vào vị trí địa lý.

Ở những nơi xa đường Xích Đạo, nơi góc chiếu của ánh sáng mặt trời thay đổi đáng giữa mùa hè và mùa đông, thì đây là lúc thiết bị PV tracker thể hiện rõ nhất giá trị của nó. Nhìn chung, thiết bị này hiện tại chỉ chủ yếu ứng dụng cho các hệ thống có quy mô lớn, con đối với các hệ thống quy mô nhỏ thì ít người lắp đặt, bởi chi phí cao và không được kinh tế cho lắm.

Cửa sổ năng lượng mặt trời (PV Windows)

 
Không chỉ là những tấm pin mặt trời được đóng khung và lắp trên các mái nhà, giờ đây các kỹ sư đã khám phá ra việc tích hợp tế bào quang điện trực tiếp vào cửa sổ.

Thử tưởng tượng xem giờ đây những tấm cửa sổ nhà bạn có thể tạo ra dòng điện phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ điện của nhà bạn, tuyệt vời phải không. Nhưng để điều này xảy ra, các tế bào quang điện cần phải được chế tạo làm sao đảm bảo được 2 yếu tố là nhẹ và trong suốt hơn.

Các nhà khoa học cũng đã tìm ra cách để làm được điều này – bằng cách tạo ra các tế bào quang điện mới làm từ các hợp chất hữu cơ. Các tế bào solar hữu cơ này được làm từ các lớp vật liệu mỏng như polyme và thuốc nhuộm để hấp thụ ánh sáng và sau đó chuyển hóa thành điện năng gióng như tế bào silicon truyền thống.

Vật liệu có khả năng hấp thụ ánh sáng thường khá mờ, nhưng các tế bào quang điện hữu cơ được thiết kế để hấp thụ ánh sáng hồng ngoại, nên nguồn ánh sáng nhìn thấy vẫn đi xuyên qua được. Vì vậy tế bào quang điện hữu cơ khá trong suốt, nhưng chung quy chúng cũng chỉ cho 43% ánh sáng đi qua – khá là tối so với các cửa sổ kính thông thường, nhưng phù hợp với các tòa nhà cao tầng, văn phòng làm việc.

Điều tuyệt vời hơn nữa là các tế bào hữu cơ này thì rẻ hơn và dễ sản xuất hơn tế bào silicon, vì bản chất chúng khá nhẹ nên có thể được ứng dụng trên màn hình điện thoại, các thiết bị cắm trại hoặc mái che xe ô tô. Tuy nhiên thì “được cái này, mất cái khác” hiệu quả tạo ra dòng điện của chúng lại kém xa so với tế bào quang điện silicon. Chúng chỉ có hiệu suất chuyển đổi cao lắm là 13%, còn đối với silicon thì lên đến hơn 20%.

Tuy nhiên, chúng lại linh hoạt hơn trong việc ứng dụng, chúng có thể dễ dàng tích hợp cho nhiều đồ vật. Bạn sẽ bất ngờ với ứng dụng tiếp theo sau đây.

Sợi vải tích hợp pin mặt trời

 
Một phương pháp vẫn đang được các nhà nghiên cứu thử nghiệm là chế tạo ra các tế bào quang điện siêu nhỏ có thể được “nhúng” vào trong sợi vải. Vào năm 2018, các nhà nghiên cứu của vương quốc Anh đã chế tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời chỉ có kích thước 3mm x 1,5mm, rất nhỏ.

Sau đó, các tế bào này được tích hợp vào sợi vải để dệt quần áo. Ý tưởng của các nhà nghiên cứu là làm sao để chúng đủ nhỏ mà mắt thường khó phân biệt được. Để thử nghiệm phát minh của mình, họ đã tích hợp 200 tế bào quang điện siêu nhỏ trên một mẫu vải thử nghiệm, và kết quả thật bất ngờ mẫu vải có thể sản xuất ra lượng điện đủ để sạc một thiết bị Fitbit (thiết bị theo dõi vận động).

Chỉ với 2000 tế bào siêu nhỏ được tích hợp vào sợi vải để may một chiếc áo, có thể tạo ra lượng điện đủ để sạc một chiếc điện thoại thông minh. Có thể khi mới nghe về ứng dụng này bạn không tin, nhưng thực tế là vậy, rất nhiều nhà thiết kế thời trang đã ứng dụng chúng trong quá khứ rồi, nhưng chúng thường khá dễ gây chú ý (lạ lẫm) và điều này thường có xu hướng làm mọi người không thích cho lắm.

Tuy nhiên không phải vải lúc nào cũng chỉ để may quần áo phải không? – Có rất nhiều công ty trên thế giới thành công trong việc “nhúng” các tế bào quang điện siêu nhỏ vào các sản phẩm dệt may chuyên dụng như màn che mái hiên, vòm che, rèm cửa…những thứ này phải liên tục đối diện với ánh nắng mặt trời hàng ngày.

Nhiệt mặt trời

Phần lớn các nhà nghiên cứu đều phát minh ra các ứng dụng của năng lượng mặt trời liên quan đến điện năng. Tuy nhiên, cũng có một vài nhóm nhà nghiên cứu lựa chọn một cách tiếp cận khác đối với nguồn năng lượng tái tạo dồi dào này. Họ tập trung vào việc sử dụng năng lượng mặt trời để tận dụng nhiệt năng, một thứ gì đó giúp điều hòa cho ngôi nhà. Mục đích của họ là tạo ra một loại pin lưu trữ có thể sạc lại nhiều lần bằng một loại hóa chất gọi là nhiên liệu nhiệt mặt trời. Nhiên liệu nhiệt mặt trời hấp thụ năng lượng mặt trời, lưu trữ nó bằng các liên kết hóa học và sau đó giả phóng nó ra dưới dạng nhiệt để sử dụng.

Khi nhiên liệu nhiệt mặt trời hấp thụ ánh sáng mặt trời sẽ phá vỡ các liên kết hóa học ban đầu trong các phân tử và làm chúng thay đổi kết cấu, tạo ra các liên kết mới.

Các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển đã phát triển ra một loại nhiên liệu có thể lưu trữ năng lượng mặt trời trong gần 20 năm. Khi muốn giải phóng lại nguồn năng lượng đó trở lại, phải chuyển các phần tử đó qua một bộ lọc vật lý hoạt động như một chất xúc tác để sắp xếp lại cấu trúc như ban đầu – và giải phóng tất cả năng lượng lưu trữ đó dưới dạng nhiệt. Trên thực tế, nhóm nghiên cứu ở Thụy Điển đã có đủ nhiên liệu để làm tăng nhiệt độ của môi trường xung quanh lên 63ºC ngay lập tức chỉ trong vài phút. Và nhóm nghiên cứu này vẫn đang hy vọng con số đó sẽ cao hơn nữa trong tương lai.

Nhiên liệu nhiệt mặt trời sẽ được đặt tại những nơi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời để hấp thụ. Sau đó, khi các chủ nhà bật nguồn sưởi ấm, nhiên liệu sẽ đi qua bộ lọc đó và các phần tử này giải phóng nhiệt mà chúng đã lưu trữ để trở về cấu trúc ban đầu. Toàn bộ quá trình này không hề có khí thải và nhiên liệu nhiệt mặt trời sẽ được tiếp tục sử dụng lại nhiều lần (khá tương tự như cách hoạt động của các ắc quy lưu trữ điện).

Ngày nay, công nghệ năng lượng mặt trời không chỉ xoay quanh những tấm pin mặt trời mà còn có rất nhiều phát minh hay và hữu ích được ứng dụng trong cuộc sống của chúng ta, điều này đang cho thấy ngành năng lượng mặt trời sẽ cực kỳ “hứa hẹn” trong tương lai không xa.

CÔNG TY CỔ PHẦN HITECONS VIỆT NAM
️ Hotline: 08.677.12.113

Giải pháp và sản phẩm

Liên hệ tư vấn ngay: 08.677.12.113

Liên hệ trong thời gian Thứ 2 - Thứ 7: 8:00 - 18:00