Giải pháp Năng lượng Mặt trời Tiên tiến cho Tương lai Bền vững

Hãy tưởng tượng:

1. Một ngày điện thoại 0% pin
2. Một ngày laptop không pin
3. Không điện 24 giờ
4. Một ngày không Internet

Có vẻ như trong mọi trường hợp ngày mới không thể bắt đầu. Thế giới sẽ ngừng trôi. Chúng ta quá quen thuộc với những thứ này đến mức có thể phát điên nếu thiếu chúng.

Nhưng bạn có thực sự nghĩ khoáng sản than đá sẽ đủ cho tất cả năm tháng tới của Trái Đất, dù tốc độ chúng ta dùng chúng? Thực tế, các mỏ đang đạt đến điểm cạn kiệt. Đây là tín hiệu để chúng ta bắt đầu tìm giải pháp thay thế khai thác năng lượng đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai.

Có nhiều nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng. Bài viết này dành cho các phương pháp khai thác Năng lượng Mặt trời.

1. Máy phát điện Mặt trời Hình cầu (Spherical Sun Power Generator) –

Kiến trúc sư Đức Andre Broessel thiết kế Máy phát điện Mặt trời Hình cầu, chỉ để cách mạng hóa năng lượng mặt trời. Ông tạo mẫu đầu tiên, cũng gọi là Beta Ray (Tia Beta).

Hệ thống này kết hợp hai công nghệ – Hình học hình cầu và hệ thống theo dõi hai trục (dual axis tracking), cho phép sản xuất gấp đôi tấm pin mặt trời truyền thống.

Máy phát điện hình cầu có thể hấp thu ánh sáng mặt trời trong ngày mây, sáng sớm, chiều muộn và thậm chí hấp thu ánh trăng. Nó bao gồm bộ thu kết hợp (hybrid collector) hấp thụ năng lượng nhiệt và chuyển thành điện. Hình dạng cầu của Beta.ray làm nó thành thiết bị theo dõi quang học tự nhiên, cho phép dùng trên hầu như mọi diện tích lớn, bao gồm tường và bề mặt nghiêng. Cụm tinh thể cầu có thể tập trung ánh sáng khuếch tán lên tế bào quang điện hiệu suất cực cao.

2. Nhà máy Mặt trời hình Tulip được lắp đặt tại Ethiopia –

AORA Solar đưa ra khái niệm mới khai thác năng lượng mặt trời. Đang xây dựng nhà máy điện mặt trời-biogas này tại Ethiopia. Khái niệm lấy cảm hứng từ Hoa hướng dương, bằng cách tạo tấm pin mặt trời hướng về Mặt trời.

Nhà máy năng lượng này gồm tháp hình tulip có len kính bên trong và được bao quanh bởi đồng cát gương thiết kế theo dõi mặt trời và phản xạ tia mặt trời tập trung vào tháp tulip. Đằng sau len kính, nhiệt độ 1000°C dùng để nhiệt không khí nén, tạo ra khí nén nóng. Khí này dùng để quay cánh quạt tuabin sản xuất điện.

Trong thời tiết nhiều mây hoặc ban đêm, tháp sẽ chuyển sang dùng nhiên liệu sinh học để nhiệt không khí bên trong và chạy tuabin sản xuất điện năng không gián đoạn 24/7.

3. Năng lượng mặt trời từ không gian –

Năng lượng Mặt trời dựa trên Không gian là kỹ thuật thu thập năng lượng mặt trời ở không gian ngoài và phân phối đến Trái Đất. Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản đang nỗ lực phát triển công nghệ truyền điện không dây.

Năng lượng mặt trời có sẵn trong không gian lớn gấp hàng tỷ lần so với chúng ta dùng hôm nay. Năng lượng mặt trời không gian có thể cung cấp điện sạch cho bất kỳ hệ thống giao thông điện trong tương lai. Lợi thế lớn của khái niệm này là tỷ lệ thu thập năng lượng mặt trời sẽ cao hơn trong không gian vì ánh sáng mặt trời có sẵn lâu hơn do thiếu khí quyển khuếch tán. Vì vậy, nhiều năng lượng hơn có thể tạo ra.

4. Cây năng lượng Mặt trời in 3D –

In 3D thực sự mang lại lợi ích và xâm nhập hầu như mọi lĩnh vực cuộc sống. Giờ nó mở rộng lợi thế vào lĩnh vực sản xuất điện. Các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật VTT của Phần Lan đã phát triển mẫu đầu cho cây in 3D dùng môi trường xung quanh để thu hoạch năng lượng mặt trời.

Họ in 3D mẫu nhỏ của cây mà lá làm từ tế bào quang điện hữu cơ. Những tế bào này phản ứng với ánh sáng mặt trời tạo đủ điện cho điện thoại hoặc thiết bị nhỏ khác.

Những chiếc lá này cũng có thể khai thác năng lượng gió, vì làm từ tế bào linh hoạt tạo ra điện khi rung động do gió thổi. Thân cây in 3D dùng vật liệu sinh học cơ trên gỗ.

5. Miếng dán tăng cường Sản xuất Điện Mặt trời –

Cách truyền thống và cũ có thể kém hiệu quả nhưng chúng ta không thể hoàn toàn bỏ qua vì chúng là cơ sở cho phát triển tương lai. Chúng ta luôn thấy dấu vết hệ thống truyền thống trong những hệ thống phát triển. Và một số phát triển trên hệ thống truyền thống để tăng hiệu quả.

Phát triển mới nhất trong phân chia tấm pin mặt trời là một miếng dán trong suốt lớn dán lên mặt trước tấm pin, tăng đầu ra công suất khoảng 10%. Genie Lens Technologies là công ty đứng sau phát triển này. Những polymer này có khả năng hấp thu nhiều ánh sáng hơn, do đó tạo ra nhiều điện hơn. Cấu trúc vi mô trong tấm polymer có khả năng cong và chuyển hướng ánh sáng mặt trời.

Ba hành động chính hoạt động sau khi dán film polymer này:

1. Ngăn ánh sáng mặt trời phản xạ ngược từ bề mặt tấm pin.
2. Polymer này giam giữ ánh sáng bên trong vật liệu bán dẫn chuyển nó thành điện.
3. Nó cản trở ánh sáng chỉ đi qua bề mặt, mà chuyển hướng ánh sáng di dọc theo bề mặt vật liệu bán dẫn. Do đó, tăng khả năng hấp thụ ánh sáng hơn trước.

Mục tiêu duy nhất sau những phát triển mới là tăng tiềm năng sản xuất điện qua các nguồn năng lượng tái tạo. Bài viết liệt kê một số hệ thống mới khai thác năng lượng mặt trời. Các nhà khoa học không chỉ phát triển hệ thống mới khai thác năng lượng từ nguồn đơn lẻ mà còn làm việc phát triển hệ thống tạo điện từ kết hợp nhiều nguồn. Trong các bài sau, tôi sẽ liệt kê những hệ thống dùng nhiều hơn một nguồn năng lượng tái tạo.