Một hệ thống mới được thiết kế bởi các nhà khoa học thuộc Học viện Công nghệ Masachusette (MIT) có thể cung cấp nguồn điện ổn định trong suốt 24 giờ/ngày trong mọi điều kiện thời tiết. Sơ đồ cho thấy sự sắp xếp lý tưởng của một thùng muối nóng chảy được sử dụng để lưu trữ nhiệt lượng mặt trời, đặt t...
Một hệ thống mới được thiết kế bởi các nhà khoa học thuộc Học viện Công nghệ Masachusette (MIT) có thể cung cấp nguồn điện ổn định trong suốt 24 giờ/ngày trong mọi điều kiện thời tiết.
Sơ đồ cho thấy sự sắp xếp lý tưởng của một thùng muối nóng chảy được sử dụng để lưu trữ nhiệt lượng mặt trời, đặt tại một sườn đồi, có thể được phủ bằng một loạt các gương có thể xoay chuyển nhằm tập trung ánh sáng chiếu xuống bể chứa (Nguồn: Physorg)
GS Alexander Slocum cùng các cộng sự tại MIT đã tạo ra một hệ thống kết hợp sưởi ấm và lưu trữ nhiệt trong một thùng chứa giữ nhiệt đặt trên mặt đất thay vì đặt trên một cái tháp.
Thùng chứa này sẽ thu nhận ánh sáng tập trung qua một khe hở nhỏ phía trên và chiếu vào tấm kim loại nằm ngang để đốt lớp muối phía dưới.
Khi muối được đốt nóng trong những ngày có ánh nắng, nhiệt lượng sẽ dần di chuyển xuống phía dưới đốt nóng lớp muối tiếp theo. Nước lưu thông quanh bể chứa được muối đốt nóng sẽ bốc hơi nước và làm quay tua bin cung cấp điện bất cứ khi nào cần thiết.
Hệ thống mới có tên CSPonD (Năng lượng mặt trời tập trung theo yêu cầu) và sẽ bền hơn so với hệ thống năng lượng mặt trời hiện tại.
CSPonD được báo cáo chi tiết trong một bài báo của Tạp chí Năng lượng mặt trời, sẽ sử dụng hàng loạt các tấm gương nằm dọc sườn đồi nhằm tập trung ánh sáng đốt nóng muối trong bể chứa. Hệ thống có thể sẽ "rẻ và ít linh kiện", Alexander Slocum cho biết.
Nhóm nghiên cứu đã áp dụng thử nghiệm CSPonD trên những sườn đồi gần White Sands và Hồ China thuộc California. Bằng cách tập trung ánh sáng vào 2 bể lớn có chứa muối kali natri nitrat, mỗi bể có thể cung cấp 20 MW điện đủ cho 20.000 hộ dân trong suốt 24 tiếng.
Hệ thống có thể lưu trữ đủ nhiệt, tích luỹ hơn 10 ngày kể từ ngày có nắng, để tạo ra điện trong những ngày nhiều mây.
Chi phí cho điện năng lượng mặt trời từ khoảng 7-33 cent/1KW. Đây là mức giá thấp và có thể cạnh tranh với các nguồn điện thông thường.
Các nhà khoa học thuộc Học viện Công nghệ Masachusette, MIT, đã thiết kế một hệ thống năng lượng mặt trời có thể cung cấp điện ổn định suốt 24 giờ mỗi ngày. Điểm đáng chú ý là hệ thống vẫn hoạt động trong nhiều điều kiện thời tiết, kể cả khi bầu trời nhiều mây và ánh nắng suy giảm. Công nghệ này mang tên CSPonD, viết tắt của Năng lượng mặt trời tập trung theo yêu cầu, nhấn mạnh khả năng tạo điện đúng thời điểm cần thiết.
Khác với nhiều hệ thống năng lượng mặt trời hiện nay, CSPonD kết hợp trực tiếp quá trình thu nhiệt với lưu trữ nhiệt trong một thùng chứa đặt trên mặt đất. Thùng chứa được bố trí trên sườn đồi, phía trên có một khe hở nhỏ để tiếp nhận ánh sáng đã được tập trung từ nhiều gương có thể xoay chuyển. Cách sắp xếp này giúp ánh sáng chiếu xuống một tấm kim loại nằm ngang, sau đó truyền nhiệt vào lớp muối đặt bên dưới.
Trong những ngày nắng, các gương bố trí dọc sườn đồi sẽ liên tục tập trung ánh sáng vào bể chứa muối. Lớp muối đầu tiên được đốt nóng trước, rồi nhiệt lượng từ từ truyền xuống những lớp muối tiếp theo, tạo thành kho dự trữ năng lượng lớn. Nhờ lưu trữ nhiệt thay vì chỉ phụ thuộc vào nguồn sáng tức thời, hệ thống có thể tiếp tục cung cấp năng lượng sau khi Mặt Trời lặn.
Nước được cho lưu thông quanh bể chứa sẽ nhận nhiệt từ muối nóng, sau đó bốc hơi và tạo ra dòng hơi nước áp suất đủ để làm quay tua bin. Tua bin biến chuyển động cơ học thành điện năng, cho phép hệ thống phát điện bất cứ khi nào nhu cầu xuất hiện, cả ban ngày lẫn ban đêm. Quy trình này biến nhiệt lượng mặt trời được tích trữ thành nguồn điện có thể điều phối, thay vì nguồn điện phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết.
Giáo sư Alexander Slocum cùng các cộng sự tại MIT cho rằng thiết kế mới có thể bền hơn những hệ thống năng lượng mặt trời hiện tại. CSPonD cũng được kỳ vọng có cấu tạo rẻ và ít linh kiện hơn, theo nhận xét của Alexander Slocum về hướng phát triển công nghệ. Một bài báo đăng trên Tạp chí Năng lượng mặt trời đã trình bày chi tiết hệ thống, gồm cách bố trí gương, bể muối và thiết bị chuyển nhiệt.
Nhóm nghiên cứu đã áp dụng thử nghiệm ý tưởng CSPonD trên những sườn đồi gần White Sands và Hồ China thuộc California. Hai địa điểm này được dùng để minh họa cách hàng loạt gương có thể tận dụng địa hình dốc, tập trung ánh sáng vào các bể chứa lớn. Việc đặt bể trên mặt đất, thay vì trên một tòa tháp, cũng tạo ra cách bố trí khác biệt so với một số mô hình năng lượng mặt trời tập trung trước đây.
Theo thiết kế được mô tả, các bể chứa sử dụng hỗn hợp muối kali natri nitrat để tiếp nhận và giữ nhiệt trong thời gian dài. Khi tập trung ánh sáng vào hai bể lớn, mỗi bể có thể cung cấp 20 MW điện, đủ đáp ứng nhu cầu của khoảng 20.000 hộ dân trong suốt 24 tiếng. Những con số này cho thấy hệ thống hướng tới quy mô cung cấp điện đáng kể, không chỉ phục vụ các thiết bị nhỏ hoặc công trình riêng lẻ.
Khả năng lưu trữ nhiệt là ưu điểm nổi bật nhất của CSPonD, vì hệ thống có thể tích lũy năng lượng trong hơn 10 ngày kể từ những ngày có nắng. Lượng nhiệt dự trữ đó cho phép tua bin tiếp tục phát điện trong những ngày nhiều mây, khi ánh sáng trực tiếp không đủ để vận hành bình thường. Chi phí điện mặt trời được ước tính khoảng 7 đến 33 cent cho mỗi kW, mức giá được xem là thấp và có thể cạnh tranh với các nguồn điện thông thường.
