Như các bạn đã biết năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được phát ra hay cung cấp từ các bức xạ của mặt trời. Và chính ánh sáng mặt trời đã mang lại cho con người sự sống cần thiết nhất, hơn thế nữa đó là một nguồn năng lượng vô hạn, vô tận và có thể sử dụng lâu dài nếu chúng ta biết cách khai thác và sử dụng nó. Năng lượng mặt trời được sử dụng nhiều nhất là nhiệt năng [máy nước nóng, máy sấy…] và quang năng hay nói cách khác là nguồn năng lượng mặt trời sẽ được hấp thụ vào các tấm pin năng lượng mặt trời rồi chuyển hóa thành điện năng.
Năng lượng mặt trời thu được từ bức xạ mặt trời và có thể chuyển thành điện hoặc nhiệt. Đó là nguồn năng lượng miễn phí do sẵn có và nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ, bây giờ chúng ta có thể khai thác năng lượng mặt trời nhiều hơn bởi chúng luôn luôn có sẵn và miễn phí.
Chính vì vậy, sự đơn giản của công nghệ năng lượng mặt trời khiến nó trở nên vô cùng lí tưởng cho việc sử dụng ở các khu vực nông thôn, vùng sâu vùng xa và những nơi có địa hình hiểm trở, khó lắp đặt mạng lưới. Năng lượng mặt trời cũng hữu ích cho việc tạo ra điện trên một quy mô rộng lớn và dễ dàng đưa nó vào mạng lưới điện, đặc biệt là ở những vùng nằm ở khu vực khí tượng có nhiều giờ nắng mỗi ngày.
Các ưu điểm của năng lượng mặt trời là nó giúp các địa phương tiết kiệm được chi phí trong lĩnh vực năng lượng bằng cách giảm bớt sự phụ thuộc vào năng lượng ở nước ngoài. Trong khi cũng là một nguồn năng lượng từ tự nhiên, năng lượng mặt trời cũng như năng lượng gió liên tục và trực tiếp phụ thuộc vào thời tiết và chu kì tự nhiện ngày đêm, thì những tiến bộ khoa học kĩ thuật trong công nghệ lưu trữ điện đã giảm đến tối đa sự phụ thuộc này và dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng năng lượng mặt trời trong hệ thống năng lượng.
NHỮNG LỢI ÍCH CỦA ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1. CÓ KHẢ NĂNG TÁI TẠO
Trong số tất cả những lợi ích của năng lượng mặt trời, điều quan trọng nhất cần phải nhắc đến: đây là nguồn năng lượng tái tạo thực sự. Nó có thể được khai thác ở tất cả các khu vực trên thế giới và có sẵn mỗi ngày. Chúng ta không thể cạn kiệt năng lượng mặt trời, không giống như một số nguồn năng lượng khác. Miễn có ánh sáng mặt trời là có năng lượng mặt trời. Và theo các nghiên cứu khoa học thì ánh sáng mặt trời sẽ có sẵn trong ít nhất 5 tỷ năm nữa.
2. TIẾT KIỆM ĐƯỢC TIỀN ĐIỆN
Với việc sử dụng điện năng lượng mặt trời được sản sinh ra từ những tấm pin năng lượng mặt trời, hóa đơn tiền điện của bạn chắc chắn sẽ giảm xuống. Số tiền bạn tiết kiệm được trên hóa đơn sẽ phụ thuộc vào kích thước của tấm pin mặt trời và cách sử dụng điện hoặc nhiệt của bạn. Hơn nữa, không chỉ bạn sẽ tiết kiệm tiền điện, bạn còn có thể có thêm tiền từ năng lượng mặt trời. Vì nếu bạn sử dụng nhiều tấm pin năng lượng và không sử dụng quá nhiều điện, bạn hoàn toàn có thể bán nó với một mức giá phù hợp cho những hộ gia đình xung quanh. Hoặc bạn có thể đầu tư vào ngành này, để thu lợi như một nơi chuyên cung cấp điện.
3. TẠO RA NHIỀU MỤC ĐÍCH ĐỂ SỬ DỤNG
Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Bạn có thể tạo ra điện [quang điện] hoặc nhiệt [nhiệt mặt trời]. Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để sản xuất điện ở các khu vực không có điện lưới, để chưng cất nước ở các khu vực có nguồn cung cấp nước sạch hạn chế và cung cấp năng lượng vệ tinh trong không gian. Năng lượng mặt trời cũng có thể được tích hợp vào các vật liệu được sử dụng cho các tòa nhà.
4. GIẢM TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG
Năng lượng mặt trời có tác động tiêu cực ít nhất đến môi trường so với bất kỳ nguồn năng lượng nào khác. Nó không sản xuất khí gây hiệu ứng nhà kính và không làm ô nhiễm nước. Nó cũng đòi hỏi phải có rất ít nước để bảo dưỡng, không giống như các nhà máy điện hạt nhân, ví dụ, cần thêm 20 lần nước. Sản xuất năng lượng mặt trời không tạo ra bất kỳ tiếng ồn, đó là lợi ích lớn, vì rất nhiều thiết bị năng lượng mặt trời nằm trong khu vực thành thị.
5. CHI PHÍ BẢO TRÌ THẤP
Hệ thống năng lượng mặt trời không đòi hỏi nhiều bảo trì. Bạn chỉ cần giữ chúng tương đối sạch sẽ là được, thông thường chỉ cần làm sạch chúng 2-3 lần/năm. Hầu hết các nhà sản xuất bảng điều khiển năng lượng mặt trời đều có khoảng thời gian 20-25 năm bảo hành. Ngoài ra, vì không có bộ phận chuyển động nên sẽ không có hao mòn. Vì vậy, sau khoản chi phí ban đầu của hệ thống năng lượng mặt trời, bạn hoàn toàn có thể yên tâm rằng sẽ không phải tốn quá nhiều tiền vào công việc bảo trì và sửa chữa.
6. CÔNG NGHỆ PHÁT TRIỂN
Công nghệ trong ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đang không ngừng tiến bộ và sẽ ngày càng có nhiều những cải tiến được tăng cường trong tương lai. Những đổi mới trong vật lý lượng tử và công nghệ nano có thể làm tăng hiệu quả của các tấm pin mặt trời lên gấp đôi, hoặc thậm chí gấp ba đầu vào điện của các hệ thống năng lượng mặt trời.
Tiện lợi, tiết kiệm lại làm giảm lo lắng về không gian sống ngày càng ô nhiễm, năng lượng mặt trời với những lợi ích của nó thực sự là một sự lựa chọn của hiện tại và cả tương lai.
Xem thêm: Báo giá lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời
Với bốn công nghệ mới vừa được các nhà khóa học phát triển, con người có thể tận dụng tối đa nguồn năng lượng tái tạo dồi dào từ ánh sáng, nắng và gió để phục vụ cuộc sống hiện đại.
Kết hợp năng lượng từ ánh sáng mặt trời và gió để sản xuất điện
Nghiên cứu của các kĩ sư dân dụng tại Đại học Rice [Hoa Kỳ] đã cho thấy rằng việc kết hợp giữa năng lượng gió và năng lượng mặt trời tại Texas có thể dễ dàng thay thế việc sử dụng than để sản xuất điện sử dụng trong khu vực.
“Nghiên cứu này nói về việc làm như thế nào để chúng ta thay thế hoàn toàn việc sử dụng than trong thời gian ngắn nhất” – Daniel Cohan, tác giả nghiên cứu chia sẻ. Ông cùng đội ngũ của mình đã chia sẻ trong tạp chí Renewables: Wind, Water, and Solar: “Đơn giản mà nói, không phải lúc nào trời cũng đầy nắng và gió, nhưng bầu trời Texas thì có”.
Các nhà nghiên cứu đã tính toán những tác động khác nhau trong chuỗi dự án tái tạo được thực hiện dọc các vùng đất của Texas và xác định rằng chỉ cần một phần ba trong số nguồn năng lượng điện được tạo ra từ nắng và gió cũng đã đủ để có thể thay thế gần như toàn bộ năng lượng than trong toàn bang.
Điểm mấu chốt chính là kết hợp các khu vực nhiều nắng và gió nhất để tạo ra dòng điện cao thế nhằm bảo đảm nguồn cung cấp năng lượng ổn định. Nghiên cứu trước đó cho thấy rằng nguồn năng lượng gió và năng lượng mặt trời được tạo ra phân bố thay thế lẫn nhau trong từng thời điểm. Gió phía Tây Texas thổi mạnh nhất vào thời điểm ban đêm, trong khi ở Nam Texas, thời gian cao điểm của gió biển lại là vào những buổi chiều hè và năng lượng mặt trời đạt đỉnh vào giữa trưa.
Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng dồi dào nhất, nhưng việc thu thập và lưu trữ một lượng lớn trong đêm tối và những ngày mây mù vẫn luôn là bài toán khó trong quá trình hướng đến chuyển đổi năng lượng sạch. Chính vì thế, các nhà khoa học Thụy Điển và Trung Quốc đã nghiên cứu và tạo ra loại pin có thể tích trữ năng lượng mặt trời cho nhiều năm.
Sản phẩm pin hứa hẹn sẽ đem đến “một cách thức hoàn toàn mới để tạo ra nguồn điện từ năng lượng mặt trời”, Kasper Moth-Poulsen, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Công nghệ Chalmers [Thụy Điển] cho biết.
Trong nghiên cứu trước đó, các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Chalmers đã thiết kế một loại phân tử từ cacbon, hidro và nitơ có thể thay đổi hình dáng khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Đồng phân [hợp chất hữu cơ được tạo ra từ những thành phần giống nhau với cách sắp xếp khác nhau] được tạo ra có khả năng lưu giữ năng lượng được chuyển đổi từ hạt Photon ở dạng chất lỏng trong vòng 18 năm.
Nghiên cứu mới này liên kết công nghệ với sản phẩm máy phát nhiệt điện siêu mỏng được phát triển ở Đại học Giao Thông Thượng Hải. Một chất xúc tác sẽ chuyển đồng phân về dạng nguyên bản của nó, giải phóng năng lượng được lưu trữ dưới dạng nhiệt năng. Máy phát điện sau đó sẽ biến nhiệt năng thành điện năng. Loại máy phát này có thể được tích hợp trong các thiết bị điện như tai nghe, đồng hồ thông minh hay điện thoại.
Zhihang Wang – nhà nghiên cứu của Đại học Công nghệ Chalmers cho biết: “Cho đến nay, chúng tôi mới chỉ có thể tạo ra một lượng điện nhỏ, nhưng những kết quả mới của nghiên cứu này cho thấy rằng mô hình thực sự có thể hoạt động”.
Sử dụng ánh sáng để phát triển vật liệu thế hệ tiếp theo
Các nhà khoa học tại Trường Kỹ thuật Viterbi của Đại học Southern California đã tạo ra một khung máy học để giúp phát triển những vật liệu thế hệ tiếp theo dựa trên những phân tích sự phân cực của ánh sáng đối với các hạt nguyên tử của vật liệu.
Kéo giãn, sưởi ấm và làm mát là những cách phổ biến để thay đổi tính chất của vật liệu. Con người đã có thể sử dụng ánh sáng để kiểm tra các tính chất ẩn của kim loại. Tuy nhiên, vì những tương tác đó xảy ra trên quy mô nguyên tử, chúng rất khó mô hình hóa, gây khó khăn cho việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng. Mô hình máy học mới có thể mô tả hóa tác động của ánh sáng đối với vật liệu ở quy mô chưa từng có.
Nhóm USC Viterbi đã sử dụng máy học để thực hiện các mô phỏng dự đoán hiệu ứng của ánh sáng đối với hơn một tỷ nguyên tử trong một vật liệu. Trong khi các tính toán trước đó chỉ có thể mô phỏng vài trăm nguyên tử. Họ đã sử dụng bức tranh lớn hơn, rõ ràng hơn này để mô hình hóa khả năng điều khiển phân cực của chì titanate chưa từng được biết đến trước đây của ánh sáng, có thể được sử dụng trong các cảm biến, trong bộ nhớ và năng lượng.
In chân tháp tuabin gió bằng máy in 3D khổng lồ
GE Renewable Energy vừa chính thích đưa vào hoạt động cơ sở nghiên cứu và phát triển mới để tiến hành nghiên cứu cách in 3D đế bê tông của các tháp tuabin gió. Với phương pháp sản xuất mới này, GE đã giúp cho việc vận chuyển và lắp đặt các tuapin điện gió trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn.
Bên cạnh việc tách cánh quạt sử dụng cho các tuapin điện gió thành hai phân đoạn và lắp ráp chúng tại trang trại gió, GE đã nghiên cứu việc áp dụng công nghệ sản xuất đắt lớp để sản xuất chân đế tháp bê tông. Bằng phương pháp này, các nhà xây dựng có thể làm cho chân đế rộng hơn và đủ cứng cáp để làm bệ đỡ một tuabin cao và hoạt động mạnh mẽ hơn. Phương pháp này cũng có thể giúp mở ra nhiều địa điểm có thể khai thác gió hơn, giảm chi phí vận chuyển và tạo thêm cơ hội việc làm tại các trang trại gió ứng dụng công nghệ này.