Xem mẫu
- Cách tiếp cận mới với năng lượng mặt
trời
Các hệ thống khai thác năng lượng mặt trời thường tạo ra: hoặc là điện
năng hoặc là nhiệt năng (ở dạng hơi nước hoặc nước nóng). Nhưng một
phân tích mới do các nhà nghiên cứu tại MIT cho thấy rằng: sẽ thu
được nhiều lợi ích hơn, khi sử dụng các hệ thống khai thác năng lượng
mặt trời để sản xuất đồng thời cả: điện năng và nhiệt năng.
Nghiên cứu mới ở MIT cho thấy: "một cơ hội tuyệt vời cho việc tích hợp các
thiết bị nhiệt điện trong các hệ thống tổng hợp nhiệt từ nguồn năng lượng
mặt trời", theo Evelyn Wang, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí ở MIT, đồng tác
giả của nghiên cứu trên.
Kết quả của nghiên cứu này đã được đăng tải trên tạp chí "The journal Solar
Energy".
Nghiên cứu mới là sự kết hợp giữa: các thiết bị nhiệt điện (có thể tạo một
dòng điện, từ một độ nhiệt gradient, bên trong một hệ thống tập trung nhiệt
thu được từ nguồn năng lượng mặt trời, còn được gọi là một máng parabol.
Những hệ thống tập trung nhiệt từ nguồn năng lượng mặt trời này sử dụng
các tấm gương cong (máng), dài, để tập trung ánh sáng mặt trời chiếu vào
một ống thủy tinh chạy dọc theo đường trung tâm của máng. Một chất lỏng
được bơm qua ống thủy tinh, sẽ được làm nóng bởi ánh nắng mặt trời, và sau
đó có thể được sử dụng, để tạo ra hơi nước, để quay một tua-bin, hoặc được
- sử dụng trực tiếp để sưởi ấm không gian hay các quy trình công nghiệp đòi
hỏi nhiệt năng.
Theo đề xuất mới của Wang và nghiên cứu sinh Nenad Miljkovic: các nhà
nghiên cứu đã nhúng một hệ thống nhiệt điện vào trong một ống thủy tinh
chạy dọc theo đường trung tâm của một hệ thống máng parabol để tạo ra: cả
nước nóng lẫn điện cùng một lúc. Thiết bị chính để làm cho công việc này
được gọi là một xi phông nhiệt (thermosiphon) thu hút nhiệt từ bộ phận
"lạnh" của hệ thống nhiệt điện, nhằm duy trì độ nhiệt gradient của nó.
Hệ thống của Wang và Miljkovic sẽ làm thay đổi hình dạng của một ống
thủy tinh trong một loạt các ống thủy tinh đồng tâm chạy dọc theo đường
trung tâm của một hệ thống máng parabol: ống thủy tinh hẹp hơn (đầu tiên)
sẽ chứa vật chất nhiệt điện bên trong, sẽ tác động tới ống hẹp hơn nữa, ở
trung tâm của thiết bị chính "xi phông nhiệt" (thermosiphon), sẽ hấp thu sức
nóng từ bộ phận "lạnh" của thiết bị nhiệt điện và làm giảm đi nhu cầu cần
được bơm dung dịch làm mát (như trong một hệ thống máng parabol thông
thường). Nhiệt năng thu được từ thiết bị chính "xi phông nhiệt"
(thermosiphon) có thể được dùng để sưởi ấm không gian, vận hành các quy
trình công nghiệp hoặc tạo ra nước nóng.
Một hệ thống như vậy sẽ mang lại nhiều ích lợi hơn so với các pin mặt trời
truyền thống (thiết bị tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời), Wang nói thêm, "Các
thiết bị nhiệt điện có thể rẻ hơn nhiều so với việc sử dụng các pin mặt trời
truyền thống". "Ngoài ra, các pin năng lượng mặt trời thông thường không
hoạt động tốt ở nhiệt độ cao". Tuy nhiên, cô giải thích: "các thiết bị nhiệt
điện hoạt động tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ cao, cho phép chúng tạo ra
một độ nhiệt gradient lớn hơn".
- "Hiện tại thì chưa có hệ thống hệ thống năng lượng mặt trời nào có thể vừa
tạo ra điện năng và nhiệt năng trong điều kiện nhiệt độ cao", theo Miljkovic.
Tuy nhiên, Miljkovic cho biết thêm, 'có nhiều công ty đang theo đuổi mục
tiêu này.'
"Đây là một cơ hội để tập hợp các công nghệ khác nhau", Wang nói. Thiết bị
chính "xi phông nhiệt" (thermosiphon), thu hút nhiệt từ nơi này và truyền
nhiệt đến nơi khác (giống như vòi hút chất lỏng), là "một cách thụ động để
truyền nhiệt ... với chi phí thấp", Wang nói thêm.
"Các thiết bị chính "xi phông nhiệt" (thermosiphon) thường được làm đầy
với các vật liệu đã trải qua một giai đoạn chuyển đổi (thường là biến đổi từ
dạng chất lỏng thành hơi nước) khi chúng được đun nóng lên, và có được
khả năng dẫn nhiệt - một khả năng truyền nhiệt từ nơi này đến nơi khác cao
hơn nhiều so với bất kỳ vật liệu rắn nào", Wang cho biết. "Đây là một cách
hiệu quả để truyền nhiệt, tới bất cứ địa điểm nào mà bạn muốn".
Wang và Miljkovic đã phát minh ra một mô hình máy tính để tìm kiếm sự
kết hợp tối ưu của các vật liệu hiện tại cho các thiết bị nhiệt điện và thiết bị
chính "xi phông nhiệt" (thermosiphon). Mô hình này cho phép kiểm tra
những sự kết hợp của các thiết bị khác nhau (sản xuất đồng thời cả: điện
năng và nhiệt năng) trong những điều kiện hoạt động khác nhau để làm cho
toàn bộ hệ thống các thiết bị này, hoạt động đạt hiệu quả cao nhất.
Một hệ thống duy nhất có thể cung cấp nhiệt năng và điện năng, cho một
ngôi nhà, Wang nói. "Trong một ngôi nhà, bạn tiêu thụ rất nhiều nhiệt,
nhưng bạn chỉ cần được cung cấp đủ điện năng là được", Wang nói thêm.
- "Trong khi hiệu suất của hệ thống nhiệt điện như vậy là tương đối thấp,
trong một hộ gia đình, bạn thật sự không cần quá nhiều nhiệt năng".
Abraham Kribus, giáo sư kỹ thuật cơ khí, làm việc tại Đại học Tel Aviv,
Israel, người không tham gia vào nghiên cứu này, nói rằng nghiên cứu này
mô tả một cách tiếp cận mới để chuyển đổi năng lượng mặt trời, với kết quả
lạc quan cho thấy hiệu quả cao của lý thuyết chuyển đổi.
"Hiện nay hệ thống kết hợp (tạo ra ra điện năng và nhiệt năng cùng một lúc)
này vẫn còn ở giai đoạn phân tích, vẫn còn chưa rõ về tính hiệu quả xác thực
dựa trên chi phí và độ tin cậy của hệ thống kết hợp này so với hệ thống năng
lượng mặt trời truyền thống. Tuy nhiên, "đây là một lý thuyết rất khả quan,
và nhóm nghiên cứu thật sự có năng lực", Kribus nói thêm
Evelyn Wang đồng ý rằng có thể mất một vài năm để áp dụng ý tưởng về
thiết kế hệ thống kết hợp này vào thực tế. Hiện tại, Wang và Miljkovic đang
đi trước với "nỗ lực xây dựng một hệ thống mẫu để chứng minh".
nguon tai.lieu . vn