Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 1)

Powering Planet Earth:
Energy Solutions for the Future

by Nicola Armaroli, Vincenzo Balzani, Nick Serpone

Chapter 7: Energy from the Sun – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 1)

            Các nhà khoa học được gọi để thấy những gì mà tất cả mọi người đều đã thấy và để nghĩ những gì mà chưa có ai nghĩ tới.

Bạn đang đọc: Cung cấp năng lượng cho Trái đất – Chương 7: Năng lượng từ Mặt trời (Phần 1)

Scientists are called to see what everyone has already seen and to think what nobody has yet thought of.
–Albert Szent-Gyorgyi–

Phi thuyền Trái đất không phải là một mạng lưới hệ thống cô lập. Trái đất phải cung ứng những nhu yếu của phi hành đoàn với toàn bộ nguồn tài nguyên ( nguồn không tái tạo ) được tiềm ẩn ở bên trong. Tuy nhiên, Trái đất cũng được hưởng một quyền lợi to lớn khi quay quanh Mặt trời. Hành tinh của tất cả chúng ta liên tục nhận được nguồn năng lượng vô tận dưới dạng bức xạ điện từ – ánh sáng và nhiệt .
Chính nguồn năng lượng này đã giúp tái tạo một số ít nguồn tài nguyên cơ bản của Trái đất, như thể những loại sản phẩm của quốc tế thực vật ( gồm có cả oxy ) trải qua quy trình quang hợp, và cùng với đó là hàng loạt những tháp thức ăn như : nước uống trải qua sự bốc hơi nước và theo sau là sự ngưng tụ ( mưa ), và gió được hình thành qua sự chênh lệch nhiệt độ ( temperature gradients ) làm chuyển dời những khối khí lớn .
Các nguyên vật liệu hóa thạch cũng là một nguồn tài nguyên được tái tạo ( renewed ) liên tục bởi ánh sáng Mặt trời, chính bới chúng là sản phẩm chuyển hóa từ quy trình quang hợp. Tuy nhiên trong thực tiễn với tất cả chúng ta, nguyên vật liệu hóa thạch là những nguồn tài nguyên không tái tạo vì sự hình thành ( về mặt địa chất ) yên cầu một khoảng chừng thời hạn dài hơn hàng triệu lần so với thời hạn thiết yếu để tiêu thụ chúng .
Năng lượng Mặt trời rất dồi dào. Chỉ trong ít hơn 1 giờ đồng hồ đeo tay, Trái đất nhận từ Mặt trời một lượng năng lượng tương tự với lượng năng lượng tiêu thụ hàng năm của cả quốc tế. Năng lượng Mặt trời, không giống như năng lượng hóa thạch, xuất hiện ở khắp nơi trên hành tinh này, mặc dầu với sự khác nhau đáng kể tùy thuộc vào vĩ độ của mỗi nơi. Và chính bới Mặt trời sẽ còn chiếu sáng trong vài tỷ năm nữa, bên cạnh sự phong phú và đa dạng và được phân bổ tốt, năng lượng Mặt trời cũng là nguồn tài nguyên không hề hết sạch trong khoanh vùng phạm vi thời hạn của tất cả chúng ta .
Tuy nhiên, những đặc tính rất quan trọng này bị giảm đi bởi hai khuyết điểm : cường độ năng lượng Mặt trời mà Trái đất nhận được khá thấp và có tính gián đoạn ở mức độ khu vực, chính do năng lượng Mặt trời nhờ vào vào điều kiện kèm theo thời tiết và chu kỳ luân hồi ngày – đêm .
Lối sống lúc bấy giờ ở những nước tăng trưởng yên cầu cường độ năng lượng trong khoảng chừng từ 20 tới 100 W / mét vuông cho một hộ mái ấm gia đình và từ 300 tới 900 W / mét vuông cho một xí nghiệp sản xuất thép .
Cường độ năng lượng Mặt trời trung bình vào lúc 170 W / mét vuông, tuy nhiên giá trị này bị giảm mạnh khi được chuyển thành dạng năng lượng hoàn toàn có thể sử dụng. Do đó, hoàn toàn có thể sẽ không khi nào quản lý và vận hành được những xí nghiệp sản xuất thép cũng như những TT sử dụng nhiều năng lượng khác – như bệnh viện ví dụ điển hình – với năng lượng từ ánh sáng Mặt trời trên mái nhà bị giảm dần đi trong ngày .
Do đó, thuận tiện nhận ra thử thách chính dành cho khoa học và công nghệ tiên tiến đó là làm thế nào dự trữ dòng năng lượng Mặt trời khổng lồ nhưng không tập trung chuyên sâu này cho những nhu yếu sử dụng sau này với cường độ, khu vực và thời hạn mong ước .

Chuyển đổi và khai thác ánh sáng Mặt trời

Như đã ghi chú ở trên, năng lượng sẽ trở nên hữu dụng hơn khi được tập trung chuyên sâu ( nhưng không quá tập trung chuyên sâu, vì hoàn toàn có thể trở nên nguy cơ tiềm ẩn ), hoàn toàn có thể được dự trữ và luân chuyển. Lý do đơn thuần là :
1 ) Năng lượng ở dạng tập trung chuyên sâu là yên cầu bắt buộc để phân phối những nhu yếu của những khu công trình kiến trúc lớn và phức tạp .
2 ) Nếu hoàn toàn có thể dự trữ, năng lượng hoàn toàn có thể được tích góp và sẵn sàng chuẩn bị cho sử dụng .
3 ) Nếu hoàn toàn có thể luân chuyển được, năng lượng hoàn toàn có thể được sử dụng ở những nơi khác ngoài nơi mà trữ lượng được tích trữ. Trong trường hợp luân chuyển đường dài, nhất là bằng đường hàng không hoặc đường thủy, năng lượng ở dạng hoàn toàn có thể luân chuyển là điều cực kỳ thiết yếu .
Các chất dễ cháy, ví dụ điển hình như nguyên vật liệu hóa thạch, phân phối cả ba nhu yếu trên, mặc dầu ở những mức độ khác nhau. Điện cung ứng được nhu yếu thứ nhất và thứ ba – nhu yếu thứ hai hoàn toàn có thể được phân phối với những bình sạc hiệu suất cao hơn. Năng lượng nhiệt chỉ phân phối được tối đa nhu yếu thứ nhất, khi ở dạng nhiệt có nhiệt độ cao .
Năng lượng Mặt trời hoàn toàn có thể được quy đổi về dạng năng lượng nhiệt có nhiệt độ thấp, và mặc dầu không phải là không hề, nhưng tuy nhiên rất khó để chuyển năng lượng mặt trời về dạng nhiệt có nhiệt độ cao, năng lượng điện, và thậm chí còn là khó hơn để trở về dạng năng lượng nguyên vật liệu .

Từ ánh sáng thành Nhiệt

Việc quy đổi năng lượng mặt trời về dạng năng lượng nhiệt ở nhiệt độ thấp hoàn toàn có thể đạt được khi sử dụng những tấm pin mặt trời ( solar panels ), không nên nhầm lẫn với những tấm pin quang điện ( photovoltaic panels ) được sử dụng cho việc phát điện ( những tấm pin quang điện sẽ được bàn luận sau ). Các tấm pin mặt trời này hoạt động giải trí như thể những trạm thu nhiệt trong đó một dung dịch chảy trong những ống bằng đồng được đốt nóng bởi ánh sáng Mặt trời và sau đó được sử dụng để trao đổi nhiệt với một bình chứa nước ( Hình 18 ) .

Ở vĩ độ của nước Ý, một tấm pin mặt trời khoảng 3 m2 là đủ để cung cấp nước nóng cho một gia đình trung bình gồm 4 người. Với các bề mặtlớn  hơn, pin mặt trời có thể cung cấp nhiệt cho hệ thống sưởi của các tòa nhà lớn.

Xem thêm: Tấm pin năng lượng mặt trời 2022 có giá bao nhiêu? – GIVASOLAR

Thời gian sử dụng của một tấm pin mặt trời tối thiểu là 30 năm, cần ít bảo trì, và trong vòng 2 năm hoàn toàn có thể tạo ra một lượng năng lượng tương tự với năng lượng cần dùng để sản xuất ra chúng. Những tấm pin như vậy đơn thuần, bảo vệ và không đắt đỏ do được tương hỗ thôi thúc bởi nhiều nhà nước. Ở 1 số ít khu vực của Châu Âu, những luật của địa phương nhu yếu những nhà lắp ghép mới xây phải lắp ráp những tấm pin mặt trời ( không phải pin quang điện ) .
Ở thời gian cuối năm 2011, năng lượng thu được từ việc lắp ráp những tấm pin mặt trời trên toàn quốc tế đạt 232 GW, tăng 20 % so với năm trước. Trong năm 2010, diện tích quy hoạnh những tấm thu năng lượng Mặt trời được lắp ráp ở riêng Trung Quốc đã đạt tới 150 km2 ( gần tương tự với diện tích quy hoạnh thành phố Milan ) – và được trông đợi sẽ tăng gấp đôi vào năm 2020 .
Việc sử dụng những tấm pin mặt trời, một cách gián tiếp, cũng giúp tiết kiệm chi phí điện. Cần quan tâm rằng những mái ấm gia đình thời nay sử dụng một lượng lớn điện năng để làm nóng nước cho máy giặt, máy rửa bát, buồng tắm và những loại tương tự như .
Việc sử dụng pin mặt trời vào việc làm làm nóng nước trong những mái ấm gia đình ở Ý vẫn còn ở mức thấp đáng tuyệt vọng. Trong năm 2011, diện tích quy hoạnh được trang bị pin mặt trời trên mỗi dân cư Ý thấp hơn 15 lần so với ở nước Áo nơi lạnh hơn ( colder Austria ) và thấp hơn 11 lần so với Hy Lạp. Điều đáng chú ý quan tâm là phần nhiều việc lắp ráp pin mặt trời ở Ý được thực thi ở khu vực Nam Tyrol ( Alps thuộc Ý ), và không có ở vùng miền Nam nhiều nắng. Trên trong thực tiễn, nước nóng dùng cho những phòng tắm ở những khu nghỉ ngơi của Ý lại phần đông luôn thu được từ việc đốt khí propane hóa lỏng ( liquid propane gas – LPG ). Đây là triệu chứng của một quốc gia trọn vẹn bất lực hoặc không có thiện chí về mặt chính trị để hướng tới tương lai .

Hết phần 1 – Chương 7 (còn tiếp)

Người dịch: Đoàn Công Điển

Biên tập: Phạm Thu Hường &  Đào Thu Hằng

© copyright Zanichelli and Wiley-VCH
Permission granted for translating into Vietnamese and publishing solely on dotchuoinon.com for non-commercial purposes .

Share this:

• Facebook
• E-Mail
• Thêm

• In
• Twitter
• Reddit

Thích bài này:

Thích

Xem thêm: Máy nước nóng năng lượng mặt trời Sơn Hà GIẢM GIÁ tới 30%

Đang tải …

Có liên quan

Source: https://vh2.com.vn
Category : Năng Lượng