Thiết kế hệ thống tổ hợp thu giữ toàn bộ quang phổ của năng lượng mặt trời

Việc tổ hợp các công nghệ này có thể giúp cho các pin năng lượng mặt trời có thể khai thác và lưu trữ phổ ánh sáng hiệu quả hơn so với việc chỉ sử dụng một trong những công nghệ bất kỳ riêng biệt.

“Việc thu gom toàn bộ quang phổ của ánh sáng bằng sử dụng phương pháp tổ hợp sẽ mở ra tiềm năng lớn trong việc tăng hiệu suất, giảm chi phí sản xuất điện, và tăng khả năng hòa lưới hơn bất kỳ công nghệ đơn lẻ”, Peter Bermel, Phó giáo sư trường Kỹ thuật Máy tính và Điện tử Purdue, cho biết.

Phương pháp này kết hợp các pin quang điện mặt trời, trong đó chuyển đổi ánh sáng khả kiến và tia tử ngoại thành điện, các thiết bị nhiệt điện chuyển đổi nhiệt thành điện, và tua bin nước để phát điện. Thiết bị nhiệt điện và các tuabin hơi nước này có thể dẫn động bởi nhiệt đã được thu gom và lưu trữ bằng việc sử dụng các tấm gương để tập trung ánh sáng mặt trời lên trên “thiết bị phản xạ và thiết bị lọc năng lượng mặt trời có chọn lọc” mới được thiết kế này.

“Đây là một hệ thống quang phổ có chọn lọc, vì vậy nó có thể sử dụng hiệu quả lượng quang phổ nhiều nhất có thể. Bộ tích trữ nhiệt này linh hoạt đáng kể trong thời gian phát điện, vì vậy hệ thống này có thể sản xuất điện trong nhiều giờ sau khi mặt trời đã lặn, cung cấp một nguồn năng lượng ổn định suốt cả ngày”, Ông nói.

Những phát hiện này mới đây đã được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science.

Hệ thống tổ hợp này có thể đáp ứng các nhu cầu thay đổi về điện tại các thời điểm khác nhau trong ngày. Đặc biệt là hệ thống này có thể đạt được hiệu suất cao hơn 50% khi sử dụng các vật liệu thực tế (realistic material), so với 31% đối với các pin quang điện riêng biệt.

Thiết bị phản xạ và thiết bị lọc năng lượng mặt trời có chọn lọc mới này là mấu chốt của phương pháp tổ hợp này và có thể thực hiện hai vai trò quan trọng: tăng hiệu suất bằng cách phản xạ ánh sáng khả kiến nhưng lại hấp thụ các photon hồng ngoại ở gần, và tăng nhiệt độ của nhiệt đã được lưu trữ, sau đó được khai thác để sản xuất điện khi cần sử dụng trong ngày. Tuy nhiên vẫn cần thiết tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm và xác nhận các thiết kế lý thuyết của hệ thống tổng thể này.

“Tôi nghĩ rằng phương pháp tổ hợp này rất khả thi”, Bermel cho biết. “Theo nguyên tắc, chúng tôi hiểu điều gì cần phải làm, nhưng chúng tôi cần thực hiện các thử nghiệm để xác nhận các thành phần và toàn bộ hệ thống”.

P.T.T-NASATI (Theo Techxplore)