Vật liệu mới, quy trình sản xuất sử dụng nhiệt của mặt trời cho điện tái tạo rẻ hơn

Năng lượng mặt trời chiếm ít hơn 2% điện của Hoa Kỳ nhưng có thể bù đắp nhiều hơn thế nếu chi phí sản xuất điện và lưu trữ năng lượng để sử dụng vào những ngày nhiều mây và ban đêm. Nhóm nghiên cứu ở Đại học Purdue đã phát triển quy trình sản xuất và vật liệu mới để tạo ra cách để sử dụng năng lượng mặt trời như năng lượng nhiệt, hiệu quả hơn trong việc tạo ra điện. Sự đổi mới là bước quan trọng trong việc tạo ra năng lượng mặt trời từ nhiệt điện đến cạnh tranh trực tiếp với nhiên liệu hóa thạch, tạo ra hơn 60% điện năng ở Hoa Kỳ.

Kenneth Sandhage-Giáo sư Reilly của trường Đại học Purdue, cho biết: “Việc tích trữ năng lượng mặt trời vì nhiệt có thể rẻ hơn so với lưu trữ năng lượng qua pin, vì vậy bước tiếp theo là giảm chi phí phát điện từ sức nóng của mặt trời với lợi ích của khí thải nhà kính”. Năng lượng mặt trời không chỉ tạo ra điện thông qua các tấm ở trang trại hoặc trên nóc nhà. Một lựa chọn khác là nhà máy điện tập trung chạy bằng năng lượng nhiệt. Những nhà máy điện mặt trời tập trung chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện bằng cách sử dụng gương hoặc thấu kính để tập trung nhiều ánh sáng vào một khu vực nhỏ, tạo ra nhiệt được chuyển đến muối nóng. Nhiệt từ muối nóng sau đó được chuyển thành chất lỏng "hoạt động", khí carbon dioxide siêu tới hạn, mở rộng và hoạt động quay tuabin để tạo ra điện. Để làm cho năng lượng mặt trời chạy bằng điện rẻ hơn, động cơ tuabin sẽ cần phải tạo ra nhiều điện hơn cho cùng một lượng nhiệt, có nghĩa là động cơ cần phải chạy nóng hơn. Vấn đề là bộ trao đổi nhiệt, truyền nhiệt từ muối nóng đến chất lỏng hoạt động, hiện được làm bằng hợp kim gốc thép không gỉ hoặc nickel, quá mềm ở nhiệt độ cao hơn mong muốn và ở áp suất cao của carbon dioxide siêu tới hạn.

Lấy cảm hứng từ vật liệu mà nhóm nghiên cứu đã kết hợp trước đây để tạo ra vật liệu "composite" có thể xử lý nhiệt và áp suất cao. Hai vật liệu cho thấy sự hứa hẹn tạo ra một hỗn hợp: Các zirconium gốm carbide và vonfram kim loại. Các nhà khoa học đã tạo ra những tấm kim loại gốm. Các tấm này lưu trữ những kênh tùy biến để điều chỉnh sự trao đổi nhiệt. Các thử nghiệm cơ học của nhóm nghiên cứu Edgar Lara-Curzio tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge và thử nghiệm ăn mòn của nhóm Mark Anderson tại Wisconsin-Madison đã giúp cho thấy vật liệu composite mới này có thể được thiết kế để chịu được nhiệt độ cao hơn, áp lực cao. Điện hiệu quả hơn so với bộ trao đổi nhiệt ngày nay.

Một phân tích kinh tế của nhóm Georgia Tech và các nhà nghiên cứu ở Purdue cũng cho thấy việc sản xuất quy mô của các bộ trao đổi nhiệt này có thể được thực hiện với chi phí tương đương hoặc thấp hơn so với các sản phẩm thép không gỉ hoặc hợp kim niken. Sandhage nói: “Với sự phát triển liên tục, công nghệ này sẽ cho phép sự xâm nhập quy mô lớn năng lượng mặt trời tái tạo vào lưới điện. Điều này có nghĩa là giảm đáng kể khí thải carbon dioxide do con người tạo ra từ sản xuất điện”.

Theo Vista.gov.vn