Khai thác đồng thời năng lượng tái tạo từ mặt trời và không gian bên ngoài

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Stanford đã chứng minh được rằng nhiệt từ mặt trời và môi trường lạnh giá ngoài không gian có thể được thu đồng thời bằng một thiết bị duy nhất. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Joule, cho thấy các thiết bị thu năng lượng từ mặt trời và không gian sẽ không phải cạnh tranh trong việc sử dụng không gian đất và đáp ứng nhu cầu hiệu quả hơn. Năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến như giải pháp thay thế hiệu quả và kinh tế cho nhiên liệu hóa thạch. Nhưng có một nguồn năng lượng mạnh hơn ở không gian bên ngoài.

"Năng lượng mặt trời được thừa nhận như là một nguồn nhiệt hoàn hảo mà tự nhiên cung cấp cho con người trên trái đất", Zhen Chen, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và hiện là giáo sư tại trường Đại học Đông Nam Trung Quốc nói. "Việc tự nhiên cung cấp cho con người một bể nhiệt từ không gian vẫn ít được công trên phạm vi rộng”.

Các vật thể tỏa nhiệt dưới dạng bức xạ hồng ngoại - dạng ánh sáng vô hình mà mắt người không nhìn thấy. Phần lớn bức xạ này được phản xạ trở lại Trái đất bởi các hạt trong khí quyển, nhưng một phần bức xạ đó lại thoát ra ngoài không gian, cho phép các bề mặt phát ra đủ bức xạ trong phạm vi hồng ngoại để giảm thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Công nghệ làm mát bằng bức xạ phản xạ một lượng ánh sáng hồng ngoại dồi dào, cung cấp lựa chọn điều hòa nhiệt độ không phát thải khí nhà kính. Giải pháp này cũng có thể giúp cải thiện hiệu quả của pin mặt trời, làm giảm tình trạng pin mặt trời trở nên nóng hơn, nếu chỉ có hai công nghệ cùng được áp dụng trên một mái nhà.

Nhóm nghiên cứu đã chế tạo được thiết bị kết hợp làm mát bằng bức xạ với công nghệ hấp thụ năng lượng mặt trời. Thiết bị này bao gồm bộ hấp thụ năng lượng mặt trời từ germanium nằm phía trên bộ làm lạnh bằng bức xạ được phủ các lớp silicon nitride, silicon và nhôm đặt trong chân không để giảm thiểu tổn thất nhiệt không mong muốn. Cả bộ hấp thụ năng lượng mặt trời và khí quyển đều trong suốt trong phạm vi dải hồng ngoại trung bình từ 8-13 micron, cung cấp một đường cho bức xạ hồng ngoại từ bộ làm lạnh bằng bức xạ tỏa ra ngoài không gian. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh thiết bị kết hợp có thể đồng thời cung cấp nhiệt mặt trời ở mức 24 độ C và năng lượng làm mát bức xạ 29 độ C, với bộ hấp thụ năng lượng mặt trời cải thiện hiệu suất của bộ làm lạnh bằng cách cản nhiệt từ mặt trời.

Dù công nghệ này xem ra triển vọng, nhưng GS. Chen tin rằng cần thực hiện thêm nhiều nghiên cứu trước khi mở rộng quy mô để sử dụng thương mại. Trong khi chân không bao quanh thiết bị có thể được mở rộng tương đối dễ dàng, nhưng cửa sổ trong suốt hồng ngoại được làm từ kẽm selenide vẫn còn quá tốn kém và thiết bị hấp thụ năng lượng mặt trời và thiết bị làm lạnh bằng bức xạ có thể được thiết kế từ những vật liệu có hiệu quả cao hơn. Điều quan trọng là phải kiểm tra việc sử dụng pin mặt trời thay thế bộ hấp thụ năng lượng mặt trời - ý tưởng chưa được chứng minh. Tuy nhiên, dù những thách thức thực tế này, nhưng nhóm nghiên cứu tin rằng nghiên cứu này chứng minh năng lượng tái tạo có nhiều tiềm năng trên mái nhà hơn so với đánh giá trước đây.

Theo Vista.gov.vn