10 đột phá về năng lượng mặt trời vào năm 2021

Để giảm bớt những lo ngại nghiêm trọng về môi trường và trở thành một giải pháp thay thế bền vững cho việc đốt nhiên liệu hóa thạch, cần có một nguồn năng lượng tái tạo mới và đáng tin cậy để đối phó với sự gia tăng khí thải, ô nhiễm không khí và sự nóng lên toàn cầu.

Năng lượng do mặt trời ban tặng không chỉ là nguồn ánh sáng mà còn là nguồn năng lượng để thu hoạch và tạo ra năng lượng mặt trời thành năng lượng tái tạo. Vì đó là thế kỷ 21, không có gì ngạc nhiên khi thế giới xoay quanh tiến bộ công nghệ này

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo phát triển nhanh nhất ở nhiề nơi trên thế giới. Nó được kỳ vọng sẽ vượt thủy điện, hiện là nguồn năng lượng tái tạo được sử dụng rộng rãi nhất, vào năm 2030.

Năng lượng mặt trời là quá trình biến đổi nhiệt năng của mặt trời và năng lượng ánh sáng thành điện năng. Nó được coi là có “điện rẻ nhất trong lịch sử, với công nghệ rẻ hơn than và khí đốt.”

Hãy cùng xem xét 10 đột phá lớn về năng lượng mặt trời của năm 2021!

1. Xe ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời

Trong tình trạng hiện nay, giao thông vận tải là một trong những nguồn gây ô nhiễm đáng kể và làm gia tăng lượng khí thải carbon dioxide. Phát thải khí nhà kính (GHG) liên quan đến giao thông vận tải chiếm khoảng 29% lượng phát thải khí nhà kính của Hoa Kỳ, đóng góp đáng kể nhất.

Vì vậy, những phát minh độc đáo và hấp dẫn nhất đã được tạo ra, chẳng hạn như ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời. Nó cung cấp một giải pháp thay thế để thu hoạch năng lượng tái tạo.

Giải pháp này có thể được cung cấp năng lượng bởi quang điện tích hợp sẽ cho phép xe điện sạc lại mà không cần dừng lại. Không giống như những chiếc xe điện thông thường, phải dừng sau vài kg để bổ sung pin, xe chạy bằng năng lượng mặt trời có thể chạy được.

Tế bào quang điện được tích hợp vào ô tô điện và xe tải chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Năng lượng mặt trời được lưu trữ trong pin, cho phép chúng hoạt động trơn tru vào ban đêm hoặc khi không có ánh sáng mặt trời trực tiếp.

Aptera Motors, Atlis Motor Vehicles, Fisker Inc, Lightyear One và Sono Motors đang phát triển các loại xe chạy bằng năng lượng mặt trời hoặc các phiên bản hybrid. Các tế bào quang điện cũng đang được tích hợp trên nóc nhà của các OEM lâu đời như Hyundai, Tesla và Toyota.

Một số lợi thế của ô tô năng lượng mặt trời là:

• Nó tiết kiệm tiền xăng và thân thiện với môi trường.
• Không có thêm chi phí nào khác ngoài việc thay thế pin.
• Không gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm không khí và tiếng ồn.

So sánh hiệu quả của phương tiện khác:

1. Xe chạy bằng xăng – Chỉ có khoảng 12 đến 30% nhiên liệu xăng được sử dụng để di chuyển các phương tiện trong ô tô chạy bằng khí đốt. Động cơ mất phần lớn năng lượng, lên đến 72%, chủ yếu là nhiệt. Lực cản của gió, lực cản lăn và phanh đều góp phần làm mất khoảng 25% lực cho bánh xe.
2. Xe hybrid (xe điện hoá sử dụng đồng thời động cơ đốt trong truyền thống kết hợp thêm với một mô tơ điện) – Ở xe hybrid, khoảng 21 đến 40% nhiên liệu được sử dụng để đẩy xe. Phần lớn năng lượng, khoảng 69%, bị mất trong động cơ dưới dạng nhiệt, giống như xe chạy bằng gas. Mất điện ở các bánh xe; tuy nhiên, phanh tái tạo có thể phục hồi tới 9% lượng mất mát đó.
3. Xe điện – Các loại xe điện như Aptera có thể đạt hiệu suất từ ​​60% đến gần 100%, tùy thuộc vào công nghệ. Chỉ khoảng 20% ​​năng lượng bị mất với hệ thống truyền động điện. Phần lớn năng lượng bị mất do sức cản của gió; do đó, cấu hình khí động học của EV ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của nó.

2. Kính năng lượng mặt trời

Kiến trúc hiện đại chủ yếu quan tâm đến hiệu quả năng lượng do nhiệt độ tăng. Nhiệt và ánh sáng chói giống như thùng rác cần được loại bỏ, ngay cả khi ánh sáng tự nhiên là cần thiết để tồn tại thoải mái. Hai thứ này nổi tiếng vì gây ra các vấn đề sức khỏe không mong muốn và chi tiêu năng lượng tăng vọt.

Mặt khác, Kính đóng một vai trò thiết yếu trong lĩnh vực xây dựng, nhưng liệu nó có thể giải quyết được vấn đề? Mặt khác, Kính thông thường không có cơ hội, trong khi các giải pháp kính mới, chẳng hạn như Kính năng lượng mặt trời, có thể giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả.

Cửa sổ năng lượng mặt trời còn thường được gọi là kính năng lượng mặt trời, có tác dụng thay đổi và thu thập năng lượng mặt trời và là những tế bào quan điện trong suốt. Nó có thể biến đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng mà không cần đến các tấm mờ xám xanh xám tạo điện và chúng có thể làm được điều đó trên bất kỳ bề mặt kính nào.

Lợi ích của kính năng lượng mặt trời

• Nó làm giảm độ chói của nhiệt và tạo ra một môi trường trong nhà thoải mái, cho dù có sử dụng máy lạnh hay không.
• Nó làm giảm chi phí điện năng và tiết kiệm năng lượng bằng cách giảm nhiệt tăng trong không gian. Một trong những lý do là tại sao nó được sử dụng trong các cơ sở kinh doanh và dân cư thân thiện với môi trường. Vì Kính này cho phép ánh sáng tự nhiên chiếu vào nên bạn có thể không cần đầu tư vào hệ thống chiếu sáng nhân tạo.

3. Đường năng lượng mặt trời (Solar Roads)

Đó là một ý tưởng đột phá bổ sung chức năng thứ 2 cho mạng lưới đường bộ: sản xuất năng lượng tái tạo. Những con đường, lối đi bộ và đường đi xe đạp trong tương lai có thể tạo ra điện từ năng lượng của mặt trời đồng thời cung cấp những bề mặt để chúng ta đi lại. Ít nhất, đó là hy vọng của các nhà thiết kế các con đường năng lượng mặt trời, đường đi bộ và đường dành cho xe đạp sau đây.

Chúng được chế tạo để chịu được nhiều áp lực và do đó sẽ tạo ra nhiều năng lượng mặt trời ngay cả khi được bao phủ trong các vật liệu khác. Đường năng lượng mặt trời nhằm cung cấp năng lượng cho ô tô để giảm thiểu việc sử dụng xăng.

Trung Quốc đã hoàn thành việc xây dựng trên một đoạn đường cao tốc dài 1 km ở Tế Nam vào năm 2018. Nó được tạo thành từ ba lớp và được tạo ra bởi Tập đoàn Phát triển Giao thông Qilu. Nền của nó được xây chủ yếu bằng vật liệu cách nhiệt, với các tấm pin mặt trời ở lớp trung gian và bê tông trong suốt phía trên cấu trúc.

Với hai làn xe và một làn khẩn cấp, đoạn đường dài 1 km có diện tích khoảng 5875 m2. Con đường năng lượng mặt trời này có nghĩa là sản xuất khoảng 1 triệu kilowatt giờ điện mỗi năm.

Mặc dù công nghệ có chi phí cao, đường cao tốc năng lượng mặt trời sẽ thúc đẩy đáng kể năng lượng mặt trời trở thành nguồn năng lượng chính của thế giới. Đường năng lượng mặt trời sẽ thúc đẩy năng lượng mặt trời trở thành nguồn năng lượng chủ đạo trên toàn thế giới khi các cải tiến và thử nghiệm tiếp tục.

Mặc dù thử nghiệm đường năng lượng mặt trời ở Pháp không mang lại kết quả đặc biệt hiệu quả, nhưng nó đã tạo ra điện và cung cấp các động lực để cải thiện công nghệ đường năng lượng mặt trời.

4. Sơn năng lượng mặt trời

Hãy tưởng tượng một thế giới nơi người ta có thể sơn mái nhà và tường có thể tạo ra điện thông qua mặt trời! cũng có thể vì một trong những bước đột phá của năng lượng tái tạo là phát minh ra sơn năng lượng mặt trời.

Sơn năng lượng mặt trời được hiểu là loại sơn có thể tạo ra điện nhưng cũng có tác dụng như sơn thông thường. Sơn sẽ là loại sơn thông thường với hàng nghìn hạt vật liệu nhạy sáng được nhúng trong đó, thứ có thể biến sơn thông thường thành sơn thu năng lượng siêu nạp.

Năng lượng tái tạo truyền thống mặt trời như tấm pin đóng vai trò điều hành trong việc sản xuất điện thông qua mặt trời. Tuy nhiên, việc phát minh ra sơn năng lượng mặt trời tạo ra một môi trường không phức tạp hơn và một giải pháp thay thế rẻ hơn để tiết kiệm hóa đơn tiền điện.

Có ba loại sơn năng lượng mặt trời như sau:

1. Sơn năng lượng mặt trời hydro –  Là loại sơn năng lượng mặt trời được tạo ra thông qua hơi nước được tạo ra bởi các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne (RMIT). Sơn hấp thụ độ ẩm từ không khí và phá vỡ các phân tử nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời. Sau đó, hydro có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng tái tạo.
2. Tế bào năng lượng mặt trời chấm lượng tử, hay còn gọi là sơn quang điện –  Chúng là những chất bán dẫn siêu nhỏ có thể hấp thụ ánh sáng và chuyển nó thành điện năng. Những chấm này sản xuất ít tốn kém hơn và cũng hiệu quả hơn nhiều so với tế bào quang điện thông thường.
3. Sơn năng lượng mặt trời Perovskite –  Solar cell dạng phun là vật liệu perovskite khoáng oxit titan canxi được đặt tên theo nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski.

5. Pin lưu trữ

Đây không phải là pin điện thông thường mà là pin dự trữ năng lượng mặt trời từ mặt trời trong vài tháng, giải phóng nhiệt theo nhu cầu. Mục đích chính của nó là tiết kiệm năng lượng trong thời tiết nắng và tiết kiệm cho ngày mưa.

Bức xạ UV được hấp thụ bởi các phân tử cụ thể được kết hợp trong mạng tinh thể. Năng lượng được giải phóng khi vật liệu được hâm nóng. Theo các nhà nghiên cứu, vật liệu này có thể giữ được năng lượng trong hơn 4 tháng .

Nó có thể sử dụng cách tiếp cận sáng tạo để sưởi ấm các ngôi nhà vào mùa đông bằng cách tái sử dụng năng lượng cho mùa hè.

6. Đèn năng lượng mặt trời không cần mặt trời

Các tấm pin mặt trời là một trong những lựa chọn thay thế được ngưỡng mộ nhất cho nhiên liệu hóa thạch khi nói đến năng lượng tái tạo. Nhưng trong điều kiện thời tiết như mưa và nhiều mây, điều này có thể không hiệu quả nhất! Đối với điều này, đèn năng lượng mặt trời không có ánh sáng mặt trời là bản dupe hoàn hảo.

Carvey Ehren Maigue, một sinh viên kỹ thuật điện ở Philippines, đã nghĩ ra khái niệm được gọi là AuREUS (Năng lượng tái tạo Aurora và Trình tự tia cực tím).

Nó bao gồm một film năng lượng mặt trời hấp thụ tia UV và biến nó thành ánh sáng nhìn thấy được và các hạt phát quang hữu cơ hấp thụ tia UV và chuyển nó thành ánh sáng nhìn thấy được.

Bảng điều khiển thử nghiệm có màu xanh chanh đơn giản nhưng đơn giản có thể tạo ra đủ năng lượng mỗi ngày để sạc hai điện thoại. Ông tuyên bố rằng nếu các tấm pin này được mở rộng quy mô đủ, các tòa nhà có thể cung cấp toàn bộ điện năng của chúng.

7. Tế bào quang điện mỏng

Bạn có biết rằng solar cells có thể thu được tới 46% năng lượng của mặt trời thay vì 18% mà các tấm pin thông thường có thể không?

Biện pháp khắc phục có thể đến từ tiến bộ gần đây nhất trong công nghệ năng lượng mặt trời. Khi so sánh với một tấm quang điện thông thường, tấm năng lượng mặt trời mỏng manh và nhẹ.

Nhưng, trên tất cả, vải năng lượng mặt trời có thể thích ứng được. Thật đơn giản để áp dụng cho các công trình xây dựng có mái vòm hoặc hình tròn. Những tấm bạt che cửa ra vào, lều và tấm phủ cửa sổ là một số ứng dụng khác. Do trọng lượng nhẹ nên nó rất thích hợp để che phủ các khu vực rộng lớn.

Hiệu suất thu năng lượng mặt trời của tấm năng lượng mặt trời màng mỏng hiện là khoảng 13%. Mặt khác, vật liệu năng lượng mặt trời có hiệu quả hơn trong các tình huống thiếu sáng.

8. Năng lượng mặt trời dựa trên vũ trụ

Năng lượng mặt trời dựa trên không gian là sự đổi mới trong việc khai thác năng lượng từ mặt trời xuyên qua không gian. Bạn có thể tự hỏi làm thế nào mà điều đó có thể? Cách tiếp cận tốt nhất là sử dụng các tấm phản xạ năng lượng mặt trời giống như gương khổng lồ gắn trên các vệ tinh trên quỹ đạo và tập trung năng lượng mặt trời vào các tấm pin mặt trời.

Đến lượt nó, chúng chuyển đổi năng lượng thành bức xạ điện từ, sau đó được truyền trở lại Trái đất thông qua một ăng-ten ở dạng laser hoặc vi sóng.

Hơn nữa, một ăng-ten chỉnh lưu trên mặt đất nhận sóng hoặc bức xạ điện từ phát ra từ laser và biến chúng thành điện, sau đó cung cấp cho lưới điện. Phương pháp này cung cấp một số lợi thế so với năng lượng mặt trời truyền thống.

Đối với người mới bắt đầu, nó tránh thời gian chết do thời tiết xấu hoặc vào ban đêm. Chỉ 3% ánh sáng mặt trời chiếu tới Trái đất trong một tháng mùa đông điển hình ở châu Âu, trong khi các vệ tinh trong không gian có thể thu hoạch năng lượng cho 99% thời gian trong năm.

9. Tháp năng lượng gió mặt trời

Tương lai của năng lượng, năng lượng gió mặt trời, đã phát triển một phương pháp mới để sản xuất điện năng dồi dào, sạch và giá cả phải chăng. Tháp năng lượng gió mặt trời có hình trụ nằm ở khu vực khô nóng.

Đó là một khái niệm cơ bản sử dụng sức nóng của mặt trời mà không cần dựa vào các tia trực tiếp của nó. Các hạt nước phun ra từ đỉnh tháp cao làm mát các phân tử không khí xung quanh. Sau đó, không khí lạnh hơn đi qua tòa nhà đến chân đế của nó (không khí nóng bốc lên, không khí mát rơi xuống), tràn vào các đường hầm tuabin gió.

Ở giữa sa mạc, những tuabin đó máy phát điện, và thì đấy: một hệ thống năng lượng hỗn hợp gió / mặt trời khổng lồ , chạy cả ngày lẫn đêm.

10. Tấm pin mặt trời tự phục hồi

Các nhà nghiên cứu tại Đại học York, Vương quốc Anh hiện đang nghiên cứu chế tạo các tấm pin mặt trời bền hơn, có khả năng ‘tự phục hồi’ nếu bị hỏng bằng công nghệ này. Độ tin cậy và độ bền của tế bào là hai trong số những rào cản quan trọng nhất để tiến bộ trong lĩnh vực này.

Các tấm pin hiện có tuổi thọ trung bình từ 25 đến 30 năm, vì vậy việc phát minh ra công nghệ tự sửa chữa có thể là một yếu tố thay đổi cuộc chơi.

Giáo sư Keith McKenna, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, so sánh khả năng tự phục hồi đáng kể của antimon selenua so với khi một con sao biển hoặc loài bò sát mọc lại chân sau một tai nạn. Nó vẫn đang trong quá trình chế tạo và chúng ta có thể sẽ sớm nghe thấy nó.

Tóm lược

Năng lượng mặt trời đã tạo ra một bước đột phá đáng kể và tạo ra những đổi mới thân thiện với môi trường và tự chủ. Người tiêu dùng và mọi người có thể sử dụng nó trong cuộc sống hàng ngày của họ.

Sự đột phá của những công nghệ tuyệt vời này cho thấy rằng không gì là không thể, nhưng thay vào đó, một chút kiến ​​thức có thể mang lại những cột mốc thành tựu để tạo ra một Trái đất xanh và bền vững hơn về mặt sinh thái.