'Giữ' năng lượng Mặt trời trong 18 năm

Lưu trữ năng lượng Mặt trời sử dụng các thiết bị điện tử.

Bước tiến mới

Sau khi chứng minh được cách mà năng lượng có thể được chiết xuất dưới dạng nhiệt, giờ đây các nhà khoa học đã thành công trong việc đưa hệ thống sản xuất điện vào ứng dụng bằng cách kết nối nó với một máy phát nhiệt điện siêu nhỏ.

“Đây là một cách hoàn toàn mới để tạo ra điện. Theo đó, chúng ta có thể sử dụng năng lượng Mặt trời để sản xuất điện bất kể thời tiết, thời gian trong ngày, mùa trong năm hay vị trí địa lý” - Trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Kasper Moth-Poulsen, thuộc Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenberg, Thụy Điển, giải thích - “Tôi rất hào hứng với công việc này và hy vọng đây sẽ là một phần quan trọng trong hệ thống năng lượng của tương lai”.

Các tấm pin Mặt trời làm bằng phế phẩm nông nghiệp có khả năng hấp thu tia UV, ngay cả trong những ngày nhiều mây. Ngoài ra, còn có “pin Mặt trời ban đêm” được tạo ra để hoạt động ngay cả khi Mặt trời lặn.

Tuy nhiên, công nghệ sử dụng chúng không phải không có lỗ hổng, việc lưu trữ lâu dài năng lượng do chúng tạo ra vẫn còn thô sơ, chưa phát huy hết tiềm năng.

Vào năm 2017, hệ thống năng lượng Mặt trời được tạo ra tại ĐH Chalmers, được gọi là “MOST” (Molecular Solar Thermal Energy Storage Systems - Hệ thống lưu trữ nhiệt Mặt trời phân tử) ra đời.

Hệ thống dựa trên phân tử carbon, hydrogen và nitrogen được thiết kế đặc biệt, khi tiếp xúc với ánh sáng Mặt trời, nguyên tử bên trong phân tử tự sắp xếp lại để thay đổi hình dáng và biến thành những hợp chất hữu cơ cùng công thức phân tử chứa năng lượng.

Sau đó, nhóm chất đồng phân này có thể được lưu trữ ở dạng lỏng để sử dụng khi cần thiết, chẳng hạn như vào ban đêm hoặc mùa đông lạnh lẽo. Khi sử dụng nguồn năng lượng này, chỉ cần đưa nhiên liệu lỏng qua môi trường chất xúc tác.

Khi đó, các liên kết bị phá vỡ và thay đổi trở về trạng thái phân tử ban đầu, đồng thời giải phóng ra nguồn năng lượng dưới dạng nhiệt, tương đương với lúc mà nó hấp thụ.

Sau nhiều năm, các nhà nghiên cứu đã liên tục cải tiến hệ thống này và hiện có thể lưu trữ năng lượng Mặt trời đến 18 năm.

Chip siêu mỏngphát điện

Trong một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Cell Reports Physical Science mới đây, các nhà khoa học Thụy Điển cho biết, mô hình này đã tiến thêm một bước. Họ đã gửi phân tử độc đáo chứa đầy năng lượng Mặt trời đến các đồng nghiệp tại Đại học Giao thông Thượng Hải (Trung Quốc).

Tại đây, hệ thống này được kết hợp với một máy phát nhiệt điện nhỏ gọn để chuyển đổi quang năng thành điện năng. Về cơ bản, ánh nắng Mặt trời ở Thụy Điển đã được gửi tới một nơi rất xa trên Trái đất để các chuyên gia Trung Quốc biến nó thành điện năng.

Nhà nghiên cứu Zhihang Wang từ Đại học Công nghệ Chalmers cho biết: “Máy phát điện là một con chip siêu mỏng có thể được tích hợp vào các thiết bị điện tử như tai nghe, đồng hồ và điện thoại thông minh. Cho đến nay, chúng tôi mới chỉ tạo ra lượng điện nhỏ, nhưng kết quả mới cho thấy thiết kế này thực sự hoạt động, mở ra triển vọng lớn”.

Thiết bị có khả năng thay thế pin thông thường và pin Mặt trời, tinh chỉnh cách chúng ta sử dụng năng lượng dồi dào của Mặt trời. Ưu điểm của hệ thống khép kín này là nó hoạt động mà không thải ra khí CO2, nghĩa là có tiềm năng sử dụng năng lượng tái tạo rất lớn.

Báo cáo mới nhất của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) của Liên Hợp Quốc cho thấy, chúng ta cần tăng cường năng lượng tái tạo và chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch nhanh hơn nhiều để đảm bảo khí hậu an toàn trong tương lai.

Trong khi những tiến bộ đáng kể trong năng lượng Mặt trời mang lại hy vọng thì các nhà khoa học cảnh báo rằng, sẽ mất không ít thời gian để công nghệ này tích hợp vào cuộc sống của chúng ta. Họ lưu ý, vẫn còn rất nhiều nghiên cứu trước khi chúng ta có thể sạc các thiết bị kỹ thuật hoặc sưởi ấm ngôi nhà của mình bằng năng lượng Mặt trời dự trữ.

GS Moth-Poulsen cho biết: “Cùng với các nhóm nghiên cứu khác nhau trong dự án, chúng tôi hiện đang làm việc để hợp lý hóa hệ thống. Lượng điện hoặc nhiệt mà nó có thể khai thác cần phải được tăng lên.

Mặc dù, hệ thống dựa trên các vật liệu đơn giản nhưng nó cần phải được điều chỉnh để sản xuất hiệu quả, trước khi được tung ra thị trường rộng rãi hơn, hứa hẹn giúp năng lượng Mặt trời ngày càng trở nên phổ biến và có chi phí rẻ hơn hiện nay”.

Nghiên cứu đã thu hút sự quan tâm lớn trên toàn thế giới khi nó đã được trình bày ở các giai đoạn trước đó.