Thứ Hai, 24 tháng 2, 2020

Ý tưởng về hệ thống khai thác năng lượng mới

Ý tưởng về hệ thống khai thác năng lượng mới
Trạm điện mặt trời trong không gian
Thiết bị khai thác năng lượng máy biến tần giá rẻ sóng để sản xuất điện do công ty Ocean Power Delivery chế tạo, có thể chịu đựng được cả những cơn bão mạnh.
Pin mặt trời nếu đặt trong không gian vũ trụ thì sẽ lấy được nhiều năng lượng mặt trời hơn, vì năng lượng này sẽ không bị ăn bớt bởi bầu khí quyển Trái đất. Hơn nữa, nếu bố trí khéo léo thì chúng sẽ luôn được mặt trời chiếu sáng và không phải chịu chu kỳ đêm ngày như ở dưới mặt đất.
Peter Glaser đã từng đề xuất hồi năm 1968 rằng các vệ tinh có kích cỡ bằng cả thành phố có thể thu năng lượng mặt trời trong không gian và truyền nó về trái đất dưới dạng vi sóng. Khi ấy ý tưởng này đã bị coi là quá xa xôi. Tuy nhiên, sau khủng hoảng giá dầu thập kỷ 1970, các kỹ sư NASA đã xem xét ý tưởng đó kỹ hơn. Công nghệ này được coi là có vẻ ngon ăn cho đến năm 1979, khi người ta ước đoán rằng, chi phí mua bán máy biến tần cho một hệ thống đầu tiên như vậy là 305 tỷ đô! Hết hy vọng!
Thực ra NASA đã từng chi tiền cho một nghiên cứu nhỏ trong giai đoạn 1995-2003 nhằm đánh giá các thiết kế SSP. Một thiết kế SSP đã tỏ ra có hiệu quả cao khi sử dụng các pin mặt trời dạng màng mỏng, các dây dẫn bằng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao và thiết bị laser hồng ngoại (thay cho máy phát vi sóng) để truyền năng lượng về mặt đất. Điều quan trọng là thiết kế này cho phép làm giảm khối lượng của hệ thống và từ đó giảm chi phí để phóng nó lên quỹ đạo.
Trong những thập kỷ tới, với triển vọng sáng sủa của ngành hàng không vũ trụ, các chuyên gia dự đoán rằng, chi phí để phóng mỗi kg của hệ thống SSP sẽ giảm từ hơn 10.000 đô xuống còn vài trăm đô.
Pin mặt trời công nghệ NANO
Loại pin mặt trời silicon thế hệ thứ hai tinh xảo nhất (và cũng rất đắt) hiện nay mới chỉ đạt được hiệu suất 22%. Giá thành cao và hiệu suất thấp khiến pin mặt trời trở thành một giải pháp năng lượng xa xỉ. Điều này từ lâu vẫn làm các nhà công nghệ rất khó chịu. Họ quyết tâm phát triển các loại pin mới, dựa trên các cấu trúc chấm lượng tử, có hiệu suất gấp đôi pin mặt trời truyền thống. Họ cũng đi săn tìm những vật liệu thân thiện với môi trường hơn so với các tinh thể nano chì, selen và cadmi. Mặc dù mang tiếng là "công nghệ cao" nhưng giá thành của các vật liệu cấu trúc chấm lượng tử lại không phải là quá đắt.
Các hạt nano cũng đem lại triển vọng giúp pin mặt trời cạnh tranh hơn về giá. Công ty Nanosolar gần San Francisco đang xây dựng một nhà máy sản xuất 200 triệu pin mỗi năm, sử dụng công nghệ phun các hạt nano đa thành phần "Một vấn đề cơ bản là những nguồn năng lượng tái sinh phải đến được với mọi người ở khắp nơi trên thế giới. Một giải pháp là sử dụng mạng lưới các dây điện siêu dẫn trải ra khắp toàn cầu. Dây siêu dẫn sẽ không gây hao phí điện năng trên đường truyền".
Từ tháng 7/2006, nhóm BOC ở New Jersy đã thử nghiệm lắp đặt 350m dây siêu dẫn làm lạnh bằng nitơ lỏng vào mạng điện ở Albani. Đường dây này có thể mang được công suất lên tới 48 MW.
Một siêu mạng lưới cung cấp điện là khả thi, thử nghiệm của chúng tôi đã chứng minh điều đó". Ed Garcia, Phó Chủ tịch BOC nói.
Với một siêu mạng điện xuyên lục địa, các dàn pin mặt trời ở Úc và các cánh đông gió ở Siberia có thể đem đến năng lượng thắp sáng nước Mỹ và sưởi ấm cho châu Âu. Nhưng ai cũng phải thở dài khi đứng trước một thực tế là, việc xây dựng một mạng điện như thế ngốn tới hàng nghìn tỷ đô la.
Sóng biển, thuỷ triều
Qua những thập kỷ 80 và 90, loại năng lượng này chỉ mới có hai ví dụ thành công về thương mại: nhà máy điện thủy triều 240 MW ở Pháp và trạm thủy triều 20 MW ở Nova Scotia. Trung Quốc đang chuẩn bị xây một cơ sở 40 KW ở Daishan. Sáu tuabin 36 KW đang chuẩn bị quay ở khu vực Sông Đông thành phố New York.
Quy mô nhất là ở Anh, hồi tháng 7/2006, chính phủ Anh khởi động một nghiên cứu về tính khả thi của một con đập 16 km ở cửa sông Severn, nơi có thủy triều lớn hàng thứ hai trên thế giới. Công trình này sẽ tốn khoảng 25 tỷ đô và đem lại công suất 8,6 tỷ watt. Những người trong cuộc bảo rằng, nó sẽ đi vào vận hành sau một thế kỷ nữa. Các nhà phân tích cho rằng, năng lượng đại dương ở Anh có thể cung cấp 1/5 điện năng quốc gia và bù đắp được sự cắt giảm theo Nghị định thư Kyoto.
Các nhà môi trường thì vẫn lo ngại rằng, con đập có thể làm hỏng hệ sinh thái cửa sông."Hệ thống tuabin dưới biển của chúng tôi hay hơn một con đập," Peter Fraenkel ở công ty Marine Current Turbines phát biểu. Hệ thống đó ở bờ biển Anh có thể cung cấp điện tương đương đập Severn nhưng tốn ít tiền hơn.
Năng lượng sóng thất thường hơn thủy triều nhưng lại phổ biến hơn. Gần đây, bốn công ty đã vừa hoàn tất những thiết kế thử nghiệm khai thác năng lượng sóng của họ. Một trong số đó, Ocean Power Delivery ở bờ biển Bồ Đào Nha đã chuẩn bị đem lại 2,25 MW điện.
Vi sinh vật cũng là một giải pháp
Với công nghệ gene, các vi sinh vật mới có thể được tạo ra để tổng hợp nhiên liệu. "Chúng tôi nghĩ rằng, lĩnh vực này có nhiều khả năng sẽ thay thế công nghiệp hóa dầu trong một thập kỷ mới". Nhà sinh học nổi tiếng thế giới J. Craig Venter nói. Venter cũng hình dung rằng, những vi sinh vật mới có thể hấp thụ carbon dioxide thải ra từ ống khói của một nhà máy điện và tổng hợp thành khí tự nhiên dùng để đốt cho nồi hơi. "Đã có sẵn hàng ngàn, thậm chí hàng triệu loại cơ thể hữu cơ trên hành tinh này biết làm việc đó", Venter nói. Mặc dù không loài nào trong số đó có thể phù hợp với cuộc sống trong nhà máy điện nhưng các nhà nghiên cứu mua ban may bien tan có thể mượn hệ gene của chúng cho những sáng tạo mới. "Chúng tôi đang thiết kế những hệ sinh học có khả năng sản xuất hydro trực tiếp từ ánh sáng mặt trời, sử dụng hiện tượng quang hợp".
Công ty GreenFuel ở Cambridge đã thiết lập những cánh đồng tảo ở các nhà máy điện để chuyển 40% lượng khí thải CO2 thành dạng thô của nhiên liệu sinh học. Họ tuyên bố rằng, một cánh đồng tảo lớn gần một nhà máy điện 1 GW có thể sản xuất 50 triệu gallon cồn mỗi năm.
Xin cám ơn!
vào lúc