Năng lượng mặt trời hay còn gọi là nguồn năng lượng tái tạo. Nguồn năng lượng sạch của tương lai, sẽ thay thế cho các nguồn năng lượng khai thác từ hoá thạch hiện nay.
Chúng ta cùng tìm hiểu, cũng như xem xét những ưu nhược điểm hiện tại của nguồn năng lượng mặt trời là như thế nào, mà có tác động to lớn đến bản đồ khai thác năng lượng của thế giới nhé!
Năng lượng mặt trời là gì?
Các bạn biết đó, năng lượng, điện năng mà chúng ta đang sử dụng hàng ngàycả trong đời sống sinh hoạt và sản xuất, là được sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện, những nhà máy mà gây ô nhiễm ở mức báo động và ảnh hưởng đến thay đổi hệ sinh thái, biến đổi khí hậu, và hiệu ứng nóng lên của Trái đất. Mặt khác, nguồn năng lượng này là hữu hạn, chúng ta khai thác đến một thời điểm nào đó sẽ cạn kiệt nguyên liệu sản xuất như: than đá, đất hiếm, khí, nước…
Nhưng thật may mắn là, với sự phát triển của công nghệ, giúp chúng ta có những nguồn năng lượng có thể tái tạo lại và có thể coi như là vô hạn, vĩnh cửu như: năng lượng gió, ánh sáng mặt trời,… Trong đó, năng lượng mặt trời được ưu tiên nghiên cứu phát triển hơn vì theo như số liệu công bố từ Nasa thì mặt trời cung cấp hàng ngày cho chúng ta đến 120.000TW (Tera Watts), cao gấp 20.000 lần nhu cầu sử dụng hiện tại của con người trên trái đất. Và ước tính nguồn năng lượng mặt trời này có thể phục vụ cho chúng ta đến gần 7 tỉ năm nữa. Thật là tuyệt vời đúng không nào?
Vậy năng lượng mặt trời là gì?
Năng lượng mặt trời là sự chuyển đối năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng. Với năng lượng mặt trời, chúng ta có thể khai thác được cả phần ánh sáng và phần nhiệt toả ra.
- Nhiệt điện mặt trời: Hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời tập trung. Chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, được sử dụng cho hệ thống sưởi, đun nóng, hoặc đun nước tạo hơi nước quay tuabin phát điện.
- Quang điện mặt trời: Chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời. Phương pháp này dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý.
Có nên lắp điện năng lượng mặt trời?
Để trả lời cho câu hỏi này, chúng ta hãy xem những đặc điểm sau của điện mặt trời nhé!
- Là nguồn năng lượng gần như vô tận.
- Khai thác đơn giản, không cần những cỗ máy phức tạp, to lớn
- Là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm tiếng ồn…
- Khả năng khai thác lâu dài và sản lượng cực lớn
- Chi phí vận hành phát điện ngày càng giảm
- Không gây ra những hệ luỵ cho Trái đất như nguồn năng lượng hoá thạch
Ưu nhược điểm của năng lượng mặt trời
Chúng ta cùng đi sâu vào phân tích các mặt lợi và mặt chưa lợi của nguồn năng lượng mới, năng lượng mặt trời nhé!
Phần phân tích này mình có tham khảo thêm từ nhiều nguồn, nên phần nào cũng có thiếu sót và chưa đúng, rất mong các bạn đọc đóng góp thêm cho bài viết ngày một hoàn thiện, là nền tảng cho anh em kỹ thuật học hỏi thêm những cái mới, những công nghệ mới.
Chúng ta cùng đi vào phân tích ưu điểm của năng lượng mặt trời
Nguồn năng lượng có khả năng tái tạo
Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi.
Mặt khác, năng lượng mặt trời không tốn công tìm kiếm, thăm dò và khai thác như các nguồn năng lượng khác.
Tài nguyên năng lượng dồi dào, nguồn cung năng lượng vô tận
Năng lượng mặt trời đem đến một tiềm năng khai thác cực lớn.
Hàng ngày, ánh sáng mặt trời đem đến trái đất nguồn năng lượng hơn 100.000 terawatts, mà chúng ta chưa khai thác hiệu quả được. Nguồn năng lượng này được cho miễn phí này cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của cả nhân loại (1 terawatts = 1.000 tỉ Watt, một con số khổng lồ).
Nguồn năng lượng mặt trời gần như là vĩnh cửu, với phát triển của công nghệ, khả năng khai thác tối đa nguồn năng lượng này là rất khả thi. Dần trở thành nguồn năng lượng chính cho nhu cầu ngày một cao của nhân loại.
Năng lượng mặt trời là khả dụng trên toàn thế giới
Những nơi nào ánh sáng mặt trời chiếu đến đều có khả năng khai thác. Dù là ở vùng đầy nắng gió như Châu Phi, hay vùng xa xích đạo như Nga,… đều có thể tận dung khai thác nguồn điện mặt trời.
Ví dụ, Anh, Đức, Tây Ban Nha, Úc… hiện đang chiếm vị trí hàng đầu thế giới trong việc sử dụng năng lượng mặt trời và có kế hoạch tận dụng tối đa nguồn năng lượng tiềm năng này.
Năng lượng mặt trời sạch về sinh thái, không gây ô nhiễm
Để đảm bảo cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng, điện năng cho các hoạt động của con người. Mặt khác, phải đảm bảo hạn chế đến mức thấp nhất tình trạng gây ô nhiễm không khí, môi trường sống, biến đổi hệ sinh thái, hiệu ứng nhà kính. Thì năng lượng mặt trời là ứng cử viên sáng giá cho nguồn cung cấp năng lượng thay thế cho các nguồn năng lượng từ khai thác hoá thạch.
Việc chọn địa điểm triển khai lắp đặt, vận hành và khai thác các nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời không gây ra ô nhiễm môi trường qua rác thải, khí xả độc hại…
Và trong đó, cũng không gây ô nhiễm về tiếng ồn đo các động cơ phát điện gây ra.
Điện năng lượng mặt trời đem lại hiệu quả cao, chi phí vận hành thấp, công nghệ hiện đại
Một khi gia đình bạn đầu tư sử dụng điện năng lượng mặt trời, bạn sẽ bớt gánh nặng về chỉ số điện quay như chong chóng gặp gió của các công tơ điện trong nhà. Mặt khác, nếu là hệ thống công suất lớn, thì khả năng dư dả về điện năng và bán lại cho nhà cung cấp điện lưới là hoàn toàn khả thi.
Với chi phí hoạt động vận hành thấp; và thời gian bảo hành của các tấm pin năng lượng mặt trời là rất lâu. Nên khả năng thu hồi vốn nhanh cũng là một điểm đáng cân nhắc.
Ngoài ra, trên thế giới còn nhiều khu vực không có điện lưới; thì phương án sử dụng điện năng lượng mặt trời là rất khả thi. Đây cũng là lời giải cho các bài toán về cung cấp năng lượng vận hành máy; cho các trạm quan trắc, đo đạc; trắc địa ở xa xôi; hẻo lánh trên địa cầu.
Hay như ứng dụng vào việc khử muối, tạo nguồn nước ngọt, nước sử dụng sinh hoạt cho nhiều gia đình tại các vùng, lãnh thổ ở khu vực Châu Phi…
Các nhà nghiên cứu đang đi sâu vào nghiên cứu thêm các nguyên liệu chế tạo pin mặt trời, nhằm gia tăng khả năng khai thác nguồn bức xạ từ ánh sáng mặt trời.
Với các tập đoàn hàng đầu về năng lượng mặt trời như Tesla, Sharp, chúng ta sẽ sớm có những công nghệ mới, nâng khả năng khai thác nguồn năng lượng này lên 30%, 50% thậm chí là khai thác được hoàn toàn 100% trong tương lai gần.
Bên cạnh đó, nguồn năng lượng mặt trời cũng có không ít những nhược điểm
Chi phí đầu tư cho một hệ thống năng lượng mặt trời khá cao
Là công nghệ mới, khai thác nguồn năng lượng sẵn có, cho nên chi phí đầu tư cho hệ thống ban đầu khá là đắt đỏ. Chính xác là chi phí cho các thiết bị như tấm pin năng lượng mặt trời, acquy lưu trữ điện năng hiện có giá khá cao, do nguồn nguyên liệu sản xuất đắt đỏ và công nghệ sản xuất chưa phổ biến tại địa phương.
Ở một số quốc gia trên thế giới; để khuyến khích người dân đầu tư sử dụng năng lượng mặt trời thì Nhà nước có hỗ trợ giá thiết bị, hoặc cho thuê những tấm pin; thuê acquy với chi phí thấp.
Chưa thể là nguồn năng lượng ổn định
Cho dù là nguồn năng lượng vô tận, nhưng thực tế, khả năng khai thác năng lượng mặt trời là không cao cho đến thời điểm hiện tại.
Do một mặt là về công nghệ, mặt khác là do thiên nhiên. Sẽ có những ngày không có ánh nắng mặt trời như mưa dông; bão, hoặc những ngày nhiều mây và đặc biệt là vào ban đêm.
Vì những hạn chế về tự nhiên trên; mà sẽ phải tốn thêm nhiều thời gian nữa, năng lượng mặt trời mới trở thành nguồn năng lượng cung cấp điện năng chính để sử dụng.
Chiếm diện tích lớn cho các nhà máy năng lượng mặt trời
Rõ ràng, với kích thước hiện tại của các tấm pin năng lượng mặt trời; chỉ sản sinh 170W/m2 lượng điện năng, thì để xây dựng được một nhà máy có công suất khai thác năng lượng mặt trời lớn; thì đòi hỏi phải có một diện tích đất để lắp đặt lớn. Đa số các nhà máy năng lượng mặt trời như Tesla; đều chọn những khu vực đất đai bị sa mạc hoá để xây dựng.
Vấn đề này cũng ảnh hưởng lớn đến vấn đề nhường đất trồng cây cho việc trồng pin mặt trời. Về lâu dài; cũng gây thiếu hụt cây xanh trên trái đất; ảnh hưởng đến bầu không khí của chúng ta; đây cũng là một bài toán về công nghệ cần các nhà khoa học giải quyết.
Điện năng lượng mặt trời hoà lưới
Cùng với sự phát triển của ngành điện năng lượng tái tạo. Điện năng lượng mặt trời ngày càng phổ biến hơn trong đời sống gia đình; cũng như trong công nghiệp sản xuất.
Đơn cử như các hệ thống điện năng lượng mặt trời hoà lưới; điện năng lượng mặt trời cho gia đình. Vậy một hệ thống khai thác điện năng lượng mặt trời gồm có gì?
Một hệ thống khai thác điện năng lượng mặt trời cơ bản gồm có những thành phần; thiết bị như sau:
- Tấm pin năng lượng mặt trời: Là thành phần đắt nhất, cũng như quan trọng nhất của hệ thống. Tấm pin năng lượng mặt trời có thể lắp ghép lại với nhau để tăng công suất. Tuổi thọ của những tấm pin này cũng rất bền bỉ, tương đương 15-20 năm
- Bộ điều khiển sạc acquy: Là thiết bị nạp phần điện nhận từ tấm pin vào các bình acquy.
- Bộ chuyển đổi DC-AC: Là bộ phận chuyển đổi nguồn điện lưu trữ trong acquy thành điện áp 220V; sử dụng trong mạng lưới điện.
- Acquy lưu điện: Tuỳ theo chi phí đầu tư mà chúng ta chọn loại phù hợp với hệ thống; để lưu trữ điện từ năng lượng mặt trời
- Bộ chuyển mạch: Bộ chuyển mạch có nhiệm vụ đổi qua lại; giữa điện từ hệ thống năng lượng mặt trời; và điện lưới một cách tự động.
- Đồng hồ đo điện 2 chiều hay còn gọi là công tơ điện 2 chiều: Là dạng công tơ điện; có khả năng đo điện từ hệ thống năng lượng mặt trời và từ lưới điện; giám sát thông minh qua phần mềm..
Lời kết
Công nghệ là thứ thay đổi hàng ngày, chính vì thế; đòi hỏi chúng ta phải liên tục cập nhật kiến thức, cập nhật những cái mới trên thế giới.
Những công nghệ về năng lượng mặt trời; trong tương lai sẽ là nguồn năng lượng cấp cho các nhà máy sản xuất. Với nhiệm vụ là người nắm bắt kỹ thuật trong nhà máy; mình tin rằng những thông tin cung cấp trong bài viết này rất đáng để chúng ta tham khảo. Làm nền tảng để tiếp thu những kiến thức về năng lượng mặt trời.
Nội dung bài viết được mình tìm hiểu; nghiên cứu từ nhiều nguồn tư liệu khác nhau trên internet; và tổng hợp chúng lại theo cách hiểu của mình. Chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót; những thông tin chưa đúng. Rất mong sẽ nhận được những đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn chỉnh hơn.
Có thể bạn cũng muốn xem qua:
Năng lượng tái tạo – nó là gì? Hiện trạng và mọi kiến thức mà bạn cần biết!
