• Bit A Little

Đâu là nguồn năng lượng vô tận ?

Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo vô tận và đang được tận dụng để sản xuất điện năng cũng như phục vụ cho các mục đích khác của con người. Về mặt lý thuyết, năng lượng mặt trời có tiềm năng cung cấp đầy đủ nhu cầu năng lượng cho cả thế giới nếu các công nghệ thu nhận và tích lũy ánh sáng từ mặt trời đủ tốt.


Năng lượng mặt trời còn được xếp vào nhóm năng lượng sạch và bền vững, vì có thể giúp giảm lượng khí nhà kính trong môi trường. Ở California, khoảng hơn 96.544 tấn CO2 phát thải đã được giảm bớt thông qua việc lắp đặt 113.533 hệ thống năng lượng mặt trời cho hộ gia đình.


Trong bài viết này, chúng ta cùng xem xét về tiềm năng, triển vọng và hạn chế của nguồn năng lượng mặt trời.



Theo tính toán, chúng ta chỉ có thể thu được khoảng 70% bức xạ từ Mặt Trời để sử dụng, phần còn lại sẽ bị phân tán hoặc phản xạ trở lại không gian. Mặc dù nơi nắng nóng nhất hành tinh là châu Phi, nhưng Úc lại là châu lục có bức xạ mặt trời trên mỗi mét vuông cao nhất và được đánh giá là có nguồn năng lượng mặt trời tốt nhất trên thế giới.


Hiện nay có hai công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời: chủ động (active solar technology) và thụ động (passive solar technology). Theo định nghĩa, công nghệ thụ động là việc tích lũy năng lượng mặt trời mà không biến đổi thành dạng năng lượng khác. Việc thu thập, lưu trữ và phân phối năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt để sưởi ấm cho các ngôi nhà (đặc biệt là trong mùa đông) là một ví dụ điển hình của công nghệ năng lượng mặt trời thụ động. Còn công nghệ chủ động thu thập bức xạ mặt trời và sử dụng thiết bị cơ, điện (máy bơm hoặc quạt) để chuyển đổi thành nhiệt và năng lượng điện. Ứng dụng được biết đến nhiều nhất của công nghệ này là máy nước nóng năng lượng mặt trời.


Nhìn chung, công nghệ năng lượng mặt trời chủ động có thể được chia thành hai loại: công nghệ quang điện (photovoltaic technology) và công nghệ nhiệt - Mặt Trời (solar thermal technology). Trong những năm gần đây, công nghệ quang điện liên quan đến việc sử dụng chất bán dẫn để chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện đã trở thành một lựa chọn rất được mong đợi. Những nỗ lực nghiên cứu mạnh mẽ của các nhà khoa học năng lượng liên quan đến các lựa chọn năng lượng mặt trời đã giúp nâng cao hiệu quả của công nghệ quang điện. Đối với công nghệ nhiệt-Mặt Trời, năng lượng Mặt Trời được chuyển thành nhiệt năng sử dụng cho các mục đích sinh hoạt hoặc thương mại như sấy khô, sưởi ấm, làm mát, nấu ăn, ... Cũng là công nghệ nhiệt - Mặt Trời, nhưng ở quy mô công nghiệp, người ta sử dụng nhiệt tập trung (concentrated solar thermal (CST) technologies) để đáp ứng nhu cầu sưởi ấm và công nghệ tập trung (concentrated solar power (CSP) technologies) để tạo ra điện.


Theo những số liệu thống kê vào năm 2015, Trung Quốc là quốc gia có tổng lượng điện năng được tạo ra bởi năng lượng Mặt Trời cao nhất thế giới, với hơn 43.000 MW. Điều thú vị hơn nằm ở quốc gia đứng thứ 9 thế giới về sản lượng điện từ Mặt Trời - Australia. Ở đây, điện mặt trời đã trở thành nguồn năng lượng mới quan trọng nhất, với sản lượng 913 MW so với 774 MW từ năng lượng gió vào năm 2015. Hơn nữa, 1300 MW điện sản xuất từ than đã ngừng hoạt động ở Úc trong cùng năm. Điều này được hoan nghênh như một động lực to lớn hướng tới việc thay thế sản xuất điện bằng than thông thường và đạt được một trái đất xanh hơn.





Khi tiến hành khai thác một nguồn năng lượng bất kỳ, người ta luôn rất quan tâm đến cả lợi ích lẫn hạn chế. Giống như tất cả các nguồn năng lượng khác, năng lượng đến từ Mặt Trời cũng có rất nhiều hạn chế. Chi phí lắp đặt ban đầu cao là một trong những hạn chế đáng kể nhất của hệ thống năng lượng mặt trời. Lấy ví dụ, giá trung bình cho mỗi hộ gia đình ở Mỹ để lắp đặt hệ thống là khoảng 13.000 đô la, trong đó đã được giảm 30%. Hơn nữa, hiệu suất của hầu hết các tấm pin mặt trời ở quốc gia này vào khoảng 10–20%, đây là một thiếu sót khác của công nghệ năng lượng mặt trời. Các tấm pin mặt trời hiệu quả hơn (khoảng> 20%) cũng có sẵn nhưng dĩ nhiên là với giá cao hơn. Tuổi thọ pin ngắn và việc xử lý an toàn pin đã qua sử dụng là một mối quan tâm khác đối với các hệ thống năng lượng mặt trời. Hơn nữa, pin thường lớn và nặng, do đó đòi hỏi một không gian lưu trữ lớn. Ngoài ra, vì các tấm pin mặt trời được làm từ kim loại quý hoặc hiếm như bạc (Ag) hoặc Indium(In), nên không có đủ cơ sở vật chất để tái chế các tấm pin đã qua sử dụng. Các yếu tố liên quan đến việc bảo trì hệ thống như thiếu nhân lực có tay nghề cao để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lắp đặt, bảo trì, kiểm tra, sửa chữa và đánh giá hệ thống điện mặt trời cũng lại là một hạn chế khác.


Mặc dù các hệ thống điện mặt trời yêu cầu đầu tư trả trước cho việc lắp đặt, nhưng chúng hoạt động với chi phí rất thấp. Không giống như giá nhiên liệu hóa thạch, vốn có xu hướng biến động mạnh về giá, nhu cầu tài chính đối với điện mặt trời tương đối ổn định trong thời gian dài. Hơn nữa, không có quá nhiều chi tiết, phụ kiện trong các tấm pin mặt trời, làm cho chúng không bị ô nhiễm tiếng ồn và bền (không bị hao mòn) hơn nên rất ít yêu cầu bảo dưỡng. Hiện nay, các tấm pin mặt trời có thể dễ dàng lắp đặt trên các mái nhà và gắn vào các bức tường của tòa nhà, mang lại tính linh hoạt trong việc lắp đặt. Nhờ đó, các hệ thống điện mặt trời ít bị hỏng hóc quy mô lớn vì chúng được phân bố và bao gồm nhiều mảng năng lượng mặt trời riêng lẻ. Nếu bất kỳ phần nào của mảng được phát hiện bị lỗi, phần còn lại có thể tiếp tục hoạt động. Như vậy những hạn chế có thể được khắc phục một phần nào đó.



Và quan trọng hơn cả, ai trong chúng ta cũng biết rằng không gì có thể so sánh được với tiềm năng năng lượng của mặt trời. Về mặt lý thuyết, năng lượng mặt trời đã đủ dồi dào nên nó thừa khả năng đáp ứng nhu cầu điện của thế giới. Bởi vì năng lượng mặt trời không chỉ bền vững mà còn có thể tái tạo, chúng ta không cần thiết phải quan tâm đến việc liệu năng lượng mặt trời có thể bị cạn kiệt hay không. So với than đá và khí tự nhiên, khả năng phát thải khí nhà kính (greenhouse gas) - CO2 khi dùng để sản xuất điện của năng lượng mặt trời rất nhỏ, nhỏ hơn 18 lần so với than đá và 9,5 lần khí tự nhiên. So sánh này một lần nữa khẳng định tính thân thiện với môi trường vượt trội của điện mặt trời so với các loại khác. Do đó, năng lượng mặt trời đã trở thành một trong những giải pháp khả thi nhất cho cuộc khủng hoảng nóng lên toàn cầu hiện nay và việc thay thế các nguồn điện từ than và khí đốt bằng năng lượng mặt trời cuối cùng sẽ mang lại lợi ích về môi trường, kinh tế và xã hội nhằm đạt được sự phát triển bền vững cho toàn nhân loại. Bên cạnh đó, năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm, đáng tin cậy. Không giống như các nguồn năng lượng khác, việc sử dụng nó không đi kèm với việc giải phóng các khí độc hại.


Rõ ràng, năng lượng mặt trời là một trong những lựa chọn tốt nhất để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai vì nó vượt trội về tính có sẵn và không lo cạn kiệt, hiệu quả về chi phí, khả năng tiếp cận, công suất so với các nguồn năng lượng tái tạo khác.


Nguồn bài viết : https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032117313485

18 lượt xem0 bình luận

Bài đăng gần đây

Xem tất cả