Liệu có cách nào để tạo năng lượng mặt trời vào ban đêm?

0
799

Nếu bạn đã từng mua các sản phẩm đền bù cacbon (cacbon offset), có thể bạn cũng nhận thấy rằng hầu hết hoặc là toàn bộ giá mua đều dành cho năng lượng gió, không phải năng lượng mặt trời. Trong thế giới của một năng lượng thay thế với quy mô lớn, năng lượng gió ngự trị, chủ yếu là vì nó rẻ hơn các loại năng lượng thay thế khác. Nhưng với những phát triển gần đây trong việc sản xuất điện năng lượng mặt trời có thể làm cho năng lượng mặt trời trở thành một lựa chọn khả thi hơn rất nhiều.

Trong hầu hết các trường hợp, năng lượng mặt trời được chuyển hóa thành điện năng theo một trong hai cách: sử dụng các tế bào quang điện  (tấm pin năng lượng mặt trời) , chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng, sử dụng vật liệu bán dẫn hấp thu photons và giải phóng các electron; hoặc sử dụng các tua-bin nhiệt mặt trời, bằng việc sử dụng nhiệt từ mặt trời để sản xuất ra hơi nước, rồi sau đó làm quay các tua-bin để sản xuất ra điện năng. Đó là cách mà nhà máy nhiệt điện mặt trời chuẩn bị sẵn sàng cho một thay đổi lớn. 

(Bộ thu nhiệt mặt trời giữ cho nhà máy hoạt động khi mặt trời lặn, nguồn: Internet)

Vấn đề lớn nhất đối với điện năng lượng mặt trời và cũng là điều hiển nhiên nhất: Không phải lúc nào Mặt Trời cũng chiếu sáng. Vào buổi tối hoặc những ngày nhiều mây, các nhà máy điện mặt trời đơn giản là không thể tiếp cận năng lượng mặt trời. Điều này khiến cho điện năng lượng mặt trời trở nên đắt đỏ, vì các nhà máy điện mặt trời không thể vận hành 24/7. Một đám mây lơ lửng trên đầu và đột ngột nguồn năng lượng bị ngưng trệ, các nhà máy không sản xuất gì hết. Đó cũng là điều khiến cho năng lượng mặt trời không có sẵn vào vài thời điểm- chẳng hạn như ban đêm, khi vào giờ cao điểm. 

Giải pháp rất đơn giản: Lưu trữ điện năng lượng mặt trời để bạn có thể sử dụng khi không có mặt trời. Nhưng thật không may, việc triển khai giải pháp đó vô cùng khó khăn, đến khi một bước đột phá gần đây đã khiến cho việc lưu trữ điện mặt trời trở thành một lựa chọn thiết thực cho ngành công nghiệp năng lượng.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu làm sao có thể lưu trữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời một cách hiệu quả để có thế tiếp cận nó khi mặt trời lặn.  Chúng ta cũng sẽ xem nhà máy điện thương mại đầu tiên áp dụng công nghệ để tìm hiểu xem hệ thống hoạt động như thế nào. 

Vật liệu tạo bước đột phá khả thi cho việc lưu trữ có lẽ đang có sẵn trong căn bếp của bạn ngay lúc này. 

Dãy hệ thống hấp thu năng lượng mặt trời

(Một dãy các bộ lưu trữ có thể hấp thu năng lượng mặt trời và lưu trữ để sử dụng sau, nguồn: Internet)

Ý tưởng cho việc lưu trữ điện năng lượng mặt trời không có gì mới mẻ cả. Mọi người đã cố gắng tìm ra cách để trì hoãn quá trình – giữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời  trong một khoảng thời gian trước khi chuyển đối thành điện năng, trong thời gian dài cho đến khi năng lượng mặt trời đã được chuyển hóa thành điện năng. Dù vậy, tất cả những lần thử trước đây đều gặp nhiều vấn đề. 

Một số đã thử lưu trữ năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng nó để bơm nước lên dốc, nơi mà năng lượng ở lại cho đến khi nước di chuyển lại xuống dốc, giải phóng nó. Nén lại và rồi không nén khí là một lựa chọn khác nữa. Nhưng cả hai phương thức đó đều lãng phí năng lượng — chỉ có 80% năng lượng mặt trời đưa vào được khôi phục ở cuối đầu bên kia. Pin cũng cực kỳ kém  hiệu quả, để làm ra chúng vô cùng tốn kém để có thể trở thành một lựa chọn trong việc lưu trữ năng lượng. Bạn có thể lưu trữ năng lượng trong một bình cà phê như trong pin máy tính xách tay, điều mà chi phí tốn kém lên gấp 10 lần. 

Và rồi một bước đột phá xuất hiện: Nhiệt thì dễ dàng lưu trữ hơn. 

Về cơ bản, đó là những gì mà phích nước đang làm, lưu giữ nhiệt của cà phê. Và nhiệt tạo ra điện trong một nhà máy điện mặt trời, vậy lưu giữ nhiệt chính là cách để trì hoãn quá trình. Để mặt trời làm nóng một vật nào đó, giữ cho vật đó nóng đến khi mặt trời xuống và rồi sử dụng lượng nhiệt đó để tạo ra hơi nước làm quay tua-bin. 

Tất nhiên, việc lưu trữ nhiệt tương đối dễ dàng, bạn phải tìm một vật liệu phù hợp để ứng dụng vào năng lượng mặt trời. Để lưu trữ một lượng nhiệt cực độ để chạy một nhà máy điện mặt trời, vậy liệu này phải ổn định khi ở nhiệt độ cao, trong khoảng từ 750 độ F ( 400 độ C ) , nếu không bạn sẽ gặp phải vấn đề với việc bốc hơi và thay đổi áp suất. Điều này cũng sẽ hữu ích khi đó là vật liệu rẻ tiền và có sẵn. 

Thêm vào thứ màu trắng, kết tinh trong tủ đựng thức ăn của mình mà bạn có thể sẽ thêm vào món trứng bác, ly margarita và món đậu nành luộc của bạn: muối. Muốn chỉ tan chảy ở nhiệt độ rất cao, bốc hơi ở nhiệt độ rất rất cao và có sẵn gần như vô hạn, đáp ứng được chi phí thấp. Hơn nữa, nó chỉ thất thoát khoảng 7% năng lượng khi được đưa vào. 

Thật ra, nhà máy điện mặt trời đầu tiên được trang bị kho chứa muốn để lưu trữ năng lượng không sử dụng muối ăn. Họ sử dụng một hỗn hợp muốn khác thường có trong phân bón, một hỗn hợp giữa natri và kali nitrat. Nhà máy điện Adasol 1 ở Grenada, Tây Ban Nha đã đóng gói 30,865 tấn ( 28,000 tấn ) của hỗn hợp. 

Hệ thống hấp thu năng lượng mặt trời hõm dạng parabol

(Một hệ thống thu thập năng lượng mặt trời hõm xuống dạng parabol, có thể làm ấm các ống chứa dầu đến nhiệt độ cực cao, nguồn: Internet) 

Nhà máy điện Adasol 1 đã bắt đầu sản xuất ra điện vào tháng 11 năm 2008, và chỉ cần là mặt trời vẫn chiếu sáng, nhà máy cũng vẫn hành khá giống so với các nhà máy điện năng lượng mặt trời khác. Ánh sáng mặt trời chiếu vào một số bộ thu năng lượng – trong trường hợp này, một tấm gương parabol hõm xuống tập trung vào các ống chứa đầy dầu, cái mà sẽ được làm nóng đến hơn 752 độ F (400 độ C) . Số dầu đó sẽ được dùng để đun, tạo hơi nước là quay tua-bin. 

Chỉ khi mặt trời không chiếu sáng nữa thì hệ thống lưu trữ mới ảnh hưởng đến việc sản xuất điện. Cách thiết lập sẽ là như sau: 

Quy mô bộ thu năng lượng của nhà máy điện Adasol đủ lớn để thu thập gần như gấp đôi ánh sáng mặt trời mà nhà máy cần để vận hành trong thời gian mặt trời tỏa sáng.  Lượng dầu được làm nóng thêm sẽ được đưa đến bộ trao đổi nhiệt chạy giữa các bể chứa muối nóng chảy khổng lồ. Bể muối nóng chảy được giữ ở nhiệt độ tương đối (khoảng 500 độ F hoặc 260 độ C). Số muối đó sẽ được bơm vào bộ trao đổi nhiệt, nơi mà sẽ lấy nhiệt từ dầu. Số muối nóng hơn khi đó (752 độ F hoặc 400 độ C), sẽ được đổ vào bể chứa chứa thứ hai, nơi nó sẽ ở đó và chờ đến khi mặt trời lặn xuống sau đám mây. 

Khi nhà máy điện cần nhiệt lưu trữ, số muốn nóng hơn sẽ được đổ lại bộ trao đổi nhiệt. Tại đó, nó sẽ truyền nhiệt đến dầu mà dùng để sản xuất ra hơi nước.  Dầu nóng hơn sẽ di chuyển đến trung tâm năng lượng, và số muối nóng hơn khi đó sẽ được đổ lại vào bể chứa làm mát. Quá trình sau đó được bắt đầu lại từ đầu.

Sử dụng muối để lưu trữ nhiệt từ mặt trời, nhà máy có thể vận hành mà không cần ánh sáng mặt trời, hoạt động gần như gấp đôi so với các nhà máy năng lượng mặt trời khác. Kho chứa muối để lưu trữ nhiệt cho phép Adasol 1 sản xuất năng lượng nhiều hơn 50% so với khi không có mặt trời – 178,000 megawatt một giờ điện. Với khả năng sản xuất thêm năng lượng đó đã làm giảm toàn bộ chi phí điện của nhà máy. Cuối cùng, nó có thể cạnh tranh lại với chi phí của năng lượng khí đốt tự nhiên. 

Cách thức lưu trữ bằng muốn này không phải là thiết kế duy nhất trên mặt bằng chung cho việc lưu trữ năng lượng của mặt trời. Một số nhà máy đang cân nhắc việc tiếp cận một cách trực tiếp mà bỏ qua lượng dầu – chúng sẽ vừa thu thập mà vừa lưu trữ nhiệt của mặt trời trong muối. Một loại vật liệu lưu trữ nhiệt tiềm năng khác, cát. 

Và một nhóm nghiên cứu khác đã phát triển một hệ thống dựa trên nền tảng  hiệu ứng phân tử của quang hợp để lưu trữ năng lượng mặt trời: nó sử dụng ánh sáng mặt trời để phân tách các phân tử nước thành hydro và oxi, việc mà sau đó sẽ để chúng lại cùng nhau trong một pin nhiên liệu. 

Nguồn: Internet.

Bạn muốn biết thêm về pin năng lượng mặt trời

Xem thêm: Nguyên lý hoạt động pin năng lượng mặt trời | Giá điện năng lượng mặt trời

Bạn cần được tư vấn thêm, hãy liên hệ ngay với Solar Thịnh Vượng để chúng tôi được tư vấn cho bạn. Đặc biệt, chúng tôi không những sẽ sắp xếp nhân sự đến khảo sát theo yêu cầu của bạn mà còn tối ưu hóa chi phí tốt nhất cho bạn.

Mọi thắc chi tiết xin vui lòng liên hệ

Hotline liên hệ: 090 336 1118

Email: info.solarthinhvuong@gmail.com

Fanpage FB: Solar Thịnh Vượng

Địa chỉ (trụ sở chính): 80/18 Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, Tp. Hồ Chí Minh

Để được tư vấn thêm.

 

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây