Khai thác năng lượng mặt trời từ quá trình quang hợp

Mặt trời cung cấp nguồn năng lượng sạch và phong phú, tuy nhiên chỉ có một phần rất nhỏ nguồn năng lượng này được chuyển đổi thành năng lượng hữu ích. Để giúp giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Georgia - Mỹ đã phát triển một công nghệ mới là sử dụng cây xanh để tạo ra điện. Theo Phó giáo sư Ramaraja Ramasamy làm việc tại Đại học Georgia: "Cách tiếp cận này có thể giúp chúng ta tạo ra năng lượng sạch từ ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng quá trình quang hợp của thực vật”.

Phó giáo sư Ramaraja Ramasamy trong phong thí nghiệm

Thực vật là “nhà máy năng lượng mặt trời” có hiệu suất cao nhất hiện nay, nó đạt được hiệu suất gần như tuyệt đối, có nghĩa là nó chuyển đổi tất cả các photon ánh sáng mặt trời chiếu đến nó thành các electron. Nếu chúng ta có thể làm chủ quá trình này thì sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất của các tấm pin năng lượng mặt trời hiện nay thường cho hiệu suất khoảng 12 - 17%.

Trong quá trình quang hợp, thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời để tách nước thành hydro và oxy kèm theo các electron. Các electron được giải phóng của quá trình quang hợp sẽ giúp tạo ra đường để phục vụ cho quá trình tăng trưởng của thực vật. Phó giáo sư Ramaraja Ramasamy cho biết: “Ý tưởng của chúng tôi là can thiệp vào quá trình quang hợp và thu giữ các electron trước khi chúng được sử dụng để sản xuất đường”.

Công nghệ của Ramasamy liên quan đến việc tách các thylakoid (các hạt nhỏ có trong lục lạp của các tế bào có chức năng quang hợp của thực vật) ra khỏi cấu trúc trong tế bào thực vật làm gián đoạn quá trình di chuyển của các electron. Các thylakoid sau khi sửa đổi sẽ được cố định trên các ống nano carbon cấu trúc hình trụ nhỏ hơn sợi tóc con người khoảng 50.000 lần. Các ống nano hoạt động như một dây dẫn điện thu giữ, vận chuyển các electron từ quá trình quang hợp. Trong các thí nghiệm quy mô nhỏ, phương pháp này tạo ra dòng điện có cường độ lớn hơn so với các hệ thống tương tự trong các báo cáo trước đây.

Ramaraja Ramasamy và các cộng sự của ông đang rất kỳ vọng vào kết quả nghiên cứu mới, hứa hẹn sẽ mở ra những giá trị khai thác năng lượng cao hơn trong tương lai.

CPC/Sciencedaily

Máy bay chạy bằng năng lượng Mặt Trời lập kỷ lục mới

 Ngày 23/5, chiếc máy bay chạy bằng năng lượng Mặt Trời có người lái đầu tiên Solar Impulse đã thiết lập kỷ lục mới về khoảng cách bay với việc hoàn thành chặng đường dài 1.541km.

Trong một thông báo của ban tổ chức, Solar Impulse đã hạ cánh xuống thành phố Dallas-Fort Worth thuộc bang Texas vào 13 giờ (giờ Việt Nam) ngày 23/5, sau khi vượt qua chặng đường kỷ lục nói trên trong 18 giờ và 21 phút từ thành phố Phoenix của bang Arizona.

Với chiều dài quãng đường bay này, Solar Impulse đã tự phá vỡ kỷ lục thiết lập năm ngoái khi thực hiện chuyến bay dài 1.116km từ Thụy Sĩ đến Tây Ban Nha.

Phát biểu sau khi hạ cánh xuống Dallas-Fort Worth, chặng dừng chân thứ hai trong hành trình xuyên nước Mỹ của Solar Impulse, một trong hai phi công là Andre Borschberg chia sẻ hành trình này là một thử thách đặc biệt bởi lẽ đây là chuyến bay dài nhất đối với một máy bay hoạt động bằng năng lượng mặt trời, bay cả ngày lẫn đêm và phải đối mặt với tình trạng gió khá lớn khi hạ cánh.

Ngoài những trở ngại về thời tiết, hai phi công cũng đã phải thức hơn 20 tiếng đồng hồ mà không có sự hỗ trợ của chế độ bay tự động.

Máy bay Solar Impulse (Ảnh: AP)

Trước đó, Solar Impulse đã thực hiện chặng bay đầu tiên từ San Francisco ở California tới Foenix. Trong chặng bay này, Solar Impulse bay với vận tốc trung bình 49km/giờ.

Đặc điểm nổi bật của Solar Impulse là có cấu tạo siêu nhẹ, có bốn động cơ điện và hệ thống 12.000 tấm pin Mặt Trời, vừa giúp cung cấp năng lượng cho động cơ máy bay, vừa có khả năng nạp nhiên liệu dự trữ giúp máy bay có thể bay cả ngày lẫn đêm.

Với các pin dự trữ, Solar Impulse có thể bay liên tục trong ba ngày đêm với tốc độ lên tới 70km/giờ, đạt độ cao 8.230m vào ban đêm.

Theo kế hoạch, tại mỗi điểm dừng, Solar Impulse sẽ “nghỉ” 10 ngày để các chuyên gia giới thiệu về công nghệ năng lượng Mặt Trời và hai phi công nghỉ ngơi.

Toàn bộ thông số của chuyến bay, từ vận tốc, hướng bay, tình trạng pin, động cơ điện, năng lượng máy đến camera trong buồng lái, được đăng tải công khai.

Dự án Solar Impulse do hai nhà khoa học người Thụy Sĩ Bertrand Piccard và Andre Borschberg khởi xướng và bắt đầu hành trình bay từ ngày 3/5 vừa qua nhằm nâng cao nhận thức về việc sử dụng năng lượng tái sinh và ứng dụng các công nghệ sẵn có vì một thế giới phát triển bền vững hơn.

Dự kiến, Solar Impulse sẽ kết thúc “cuộc phiêu lưu” vào đầu tháng Bảy tới sau khi dừng chân tại Washington và New York.

Theo TTXVN

Công nghệ muối nóng chảy lưu trữ năng lượng mặt trời

Phuchoiacquy - Một cơ sở SolarReserve ở Mỹ đã phát triển dự án phát điện tại California, sử dụng công nghệ muối nóng chảy để lưu trữ nhiệt, tạo ra điện suốt ngày đêm. Điều đáng nói đây là chu trình sạch, vừa tiết kiệm nhiên liệu vừa không gây ô nhiễm.

Một "cánh đồng gương" thu nhiệt rọi vào tháp nóng chảy muối

Có một tòa tháp năng lượng mặt trời, được hàng ngàn gương tự động dõi vào hội tụ nhiệt. Nhưng nó không đun nóng nước thành hơi để phát điện ngay.

Hệ thống SolarReserve sử dụng nhiệt để làm nóng chảy muối. Các phần tử nitrat natri và nitrat kali không độc hại lưu trữ nhiệt rất lâu, rất hiệu quả và không gây ô nhiễm.

Trong một chu trình, ánh sáng mặt trời làm nóng muối nóng chảy giữ nhiệt đến 537,8 độ C. Nó được dẫn qua bể chứa nhiệt duy trì 98 phần trăm hiệu suất nhiệt. Lò hơi ở đây sinh ra hơi nước, phun vào turbin, quay máy phát điện. Có thể chạy lò hơi cả khi mặt trời “đi ngủ” đã lâu, vì nhiệt vẫn được giữ trong bể chứa nhiệt muối. Nhiệt thải ra gọi là “đuôi hơi” được tận dụng trở lại lò nước muối để tiếp tục duy trì giữ nhiệt.

SolarReserve thu thập và lưu trữ đủ năng lượng nhiệt mỗi ngày, để hoạt động hết công suất kể cả 8 tiếng sau khi mặt trời lặn.

Công nghệ muối nóng chảy đã được chứng minh trong các dự án năng lượng mặt trời trong sa mạc Mojave. Nó có khả năng sản xuất 10 MW điện. Hệ thống muối nóng chảy cho phép các nhà máy lưu trữ nhiệt trong các bể lớn.

Tại California, dự án tháp SolarReserve sản xuất 150 MW năng lượng mặt trời, công việc xây lắp trong một thời gian kỷ lục 13 tháng. Nó được đặt cách 48 km về phía tây bắc vùng Blythe, miền đông Quận Riverside.

Dự án này cung cấp khoảng 450.000 MWh điện hàng năm. Nguồn năng lượng này đủ để 68.000 gia đình tiêu thụ trong giờ cao điểm.

Điều này có thể hiểu, vào giờ thấp điểm, không cần lấy nhiều nhiệt đun lò hơi. Đêm khuya, cần bao nhiêu sẽ “đun” bấy nhiêu để sinh điện. Hiệu quả kinh tế cao.

Tài liệu không thấy nói thời gian hoàn vốn là bao nhiêu năm, cũng như diện tích “cánh đồng gương” chiếm bao nhiêu ha.

Giản đồ 1 chu trình phát điện

Một liên doanh ở Tây Ban Nha tại nhà máy Gemasolar cũng đã sản xuất điện kiểu này. Các bể muối bao gồm 60% kali nitrat và 40% natri nitrat. Hỗn hợp này có khả năng giữ nhiệt dài sau đó mà không độc hại đối với môi trường. Gemasolar dự kiến ​​sẽ sản xuất khoảng 110.000 MWh mỗi năm, đủ cung cấp cho 25.000 hộ gia đình.

Nguồn: phys.org