Bài học rút ra chính
- Các kỹ sư đã nghĩ ra cơ chế tạo ra điện từ các tấm pin mặt trời vào ban đêm.
- Hệ thống thu ánh sáng hồng ngoại thoát ra từ các tấm làm mát để tạo ra một lượng điện nhỏ.
-
Các chuyên gia đừng quá say mê vì hệ thống hoạt động không hiệu quả.
Một tấm pin năng lượng mặt trời có thể tạo ra điện ngay cả vào ban đêm nghe có vẻ quá tốt là đúng, và nó có thể đúng như vậy, mặc dù có bằng chứng ngược lại.
Từ các tấm pin mặt trời tạo ra nước đến các phương pháp làm sạch mới, các nhà khoa học luôn tìm cách để làm cho các tấm pin mặt trời trở nên hiệu quả và hữu ích hơn. Gần đây, các kỹ sư tại Đại học Stanford đã phát minh ra một máy phát nhiệt điện sử dụng ánh sáng hồng ngoại phản xạ từ bề mặt của các tấm pin mặt trời để tạo ra một lượng điện nhỏ, về cơ bản tạo ra điện từ các tấm pin ngay cả vào ban đêm. Nhưng trong khi khoa học là đúng đắn, thì kinh tế học có thể ngăn cản điều này đạt được sức hút chủ đạo.
"Tôi sẽ nói rằng một trong những thách thức lớn nhất đối với [ứng dụng] nhiệt điện là chuyển đổi nhiệt ở nhiệt độ thấp, [bởi vì ở] gần nhiệt độ phòng, hiệu suất rất rất thấp," Tiến sĩ David Ginley giải thích, Nhà khoa học trưởng tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) trong một email gửi tới Lifewire. "Trong trường hợp này, vấn đề là hàm lượng năng lượng nhỏ, và đợi đến đêm có nghĩa là bạn mất một phần [năng lượng] do bức xạ trong mọi trường hợp."
Hãy Có Ánh Sáng
Được dẫn dắt bởi Ph. D. ứng cử viên Sid Assawaworrarit, các nhà nghiên cứu đã trang bị máy phát nhiệt điện của họ vào một tấm pin mặt trời thông thường và sử dụng công cụ này để tạo ra một lượng điện nhỏ từ ánh sáng hồng ngoại thoát ra khỏi bề mặt tấm pin mặt trời vào ban đêm.
Máy phát nhiệt điện tạo ra một lượng điện nhỏ bằng cách tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa không khí xung quanh và bề mặt của tấm pin mặt trời khi nó hướng thẳng vào bầu trời quang đãng.
Mặt trời hướng một lượng năng lượng to lớn đến Trái đất, nhưng loại bỏ một số năng lượng bị giữ lại bởi khí nhà kính, hành tinh này hầu như phát ra phần lớn năng lượng mà nó nhận được dưới dạng bức xạ hồng ngoại, trong một quá trình được gọi là làm mát bức xạ. Quy trình này đã được sử dụng ở Ấn Độ cổ đại và Iran để đóng băng nước và tạo băng và hoạt động tốt nhất vào những đêm không có mây, vì mây phản xạ ánh sáng hồng ngoại về phía mặt đất.
Assawaworrarit và nhóm của anh ấy đã nghĩ ra một cách mới để thu nhận năng lượng đó khi nó rời hành tinh. Khi tấm pin mặt trời nguội đi, các photon thoát ra mang theo nhiệt mà các nhà nghiên cứu thu được bằng máy phát nhiệt điện của họ để chuyển đổi thành điện năng.
Các nhà khoa học lần đầu tiên thử chụp ánh sáng hồng ngoại vào năm 2019 và hiện các nhà nghiên cứu Stanford đã cố gắng kết hợp công nghệ này với các tấm pin mặt trời thông thường để giúp nó dễ tiếp cận và hiệu quả hơn.
Bằng chứng về Khái niệm
Vào một đêm trời quang, thiết bị Assawaworrarit được thử nghiệm trên sân thượng Stanford tạo ra khoảng 50 miliwatt, hay 0,05 watt cho mỗi mét vuông bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Ngược lại, các tấm pin mặt trời thường có thể tạo ra khoảng 150 watt trên mét vuông vào ban ngày. Để đưa các con số vào quan điểm, một bóng đèn LED nhỏ sử dụng 18 watt điện.
Năm mươi milliwatts không phải là một con số quá lớn, nhưng các nhà nghiên cứu tranh luận rằng các con số sẽ cộng lại khi công nghệ được áp dụng trên quy mô lớn. Có rất nhiều ứng dụng mà loại năng lượng này vào ban đêm, tuy rất nhỏ, nhưng có thể hữu ích, đặc biệt là khi bạn cho rằng một lượng lớn dân số thế giới vẫn không được sử dụng điện suốt ngày đêm.
Và đây mới chỉ là bắt đầu. Assawaworrarit chia sẻ với Interest Engineering rằng với một chút công việc và trong điều kiện thời tiết thuận lợi hơn, các nhà nghiên cứu có thể tăng gấp đôi lượng điện do thiết bị của họ tạo ra, thêm rằng giới hạn lý thuyết là khoảng một hoặc hai watt trên mét vuông.
Các nhà nghiên cứu tin rằng hệ thống có thể rất hấp dẫn từ góc độ chi phí nếu họ có thể làm cho nó tạo ra tối đa một watt trên mỗi mét vuông.
Tuy nhiên, vẫn có một số cách để hệ thống đạt được hiệu quả như vậy. Như bây giờ, Tiến sĩ Ginley vẫn không ấn tượng.
Theo ý kiến của anh ấy, trước khi công nghệ này có thể được sử dụng trong thế giới thực, một người nào đó sẽ phải thực hiện một phân tích năng lượng tốt kết hợp với đánh giá ban đầu về công nghệ đối với thị trường. Hơn nữa, ông cho rằng chi phí của máy phát nhiệt điện, so với độ tin cậy và hiệu quả của chúng, khiến chúng kém phù hợp để sử dụng với pin mặt trời.
"Chi phí của sức mạnh gia tăng [đã đạt được] trong trường hợp này có lẽ không đáng với chi phí," Tiến sĩ Ginley nói.
