Quy mô của pin sạc dòng năng lượng mặt trời tích hợp mới
Các nhà khoa học ở Hoa Kỳ và A-rập Xê-út đã khai thác khả năng của cả pin mặt trời và pin thường trong một thiết bị – “pin sạc dòng (flow battery) năng lượng mặt trời” có thể hấp thụ ánh nắng mặt trời và lưu trữ hiệu quả dưới dạng năng lượng hóa học để sử dụng về sau. Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Chem, giúp sản xuất điện phục vụ các vùng sâu, vùng xa trên thế giới.
Dù ánh nắng mặt trời ngày càng được quan tâm nhiều hơn vì đây là nguồn năng lượng sạch và dồi dào, nhưng lại có hạn chế rõ ràng. Đó là ánh nắng mặt trời chỉ có nhiều trong ngày và một số ngày nắng hơn nhiều so với những ngày khác. Để năng lượng mặt trời được sử dụng nhiều trên thực tế, thì sau khi ánh nắng mặt trời được chuyển đổi thành điện năng, điện năng cần được lưu trữ. Thông thường, để thực hiện công việc này, cần có hai thiết bị – pin mặt trời và pin thường – nhưng pin sạc dòng năng lượng mặt trời được thiết kế để đảm nhiệm chức năng của cả hai thiết bị này.
Song Jin, phó giáo sư hóa học tại trường Đại học Wisconsin-Madison và là đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “So với các thiết bị lưu trữ năng lượng mặt trời và năng lượng điện hóa riêng biệt, việc kết hợp các chức năng của các thiết bị này vào trong một thiết bị tích hợp có thể là cách tiếp cận hiệu quả, có khả năng mở rộng, đơn giản và chi phí-hiệu quả hơn để sử dụng năng lượng mặt trời”. PGS. Jin và nhóm của ông đã phối hợp với Jr-Hau He, giáo sư kỹ thuật điện tại trường Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả Rập Saudi để chế tạo thiết bị này.
Pin sạc dòng năng lượng mặt trời có ba chế độ khác nhau. Nếu cần năng lượng ngay lập tức, nó có thể hoạt động như pin mặt trời và ngay lập tức chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành điện năng. Mặt khác, thiết bị có thể hấp thụ năng lượng mặt trời theo ngày và lưu trữ nó dưới dạng năng lượng hóa học để sau này đáp ứng nhu cầu điện năng vào ban đêm hoặc vào những ngày trời nhiều mây. Thiết bị cũng có thể được sạc bằng điện nếu cần hoạt động giống như pin thường. Mô hình pin sạc dòng năng lượng mặt trời mới nhất của nhóm nghiên cứu có thể lưu trữ và phân phối điện từ năng lượng mặt trời hiệu quả hơn bất kỳ thiết bị tích hợp nào khác hiện có.
PGS. Jin cho rằng: “Pin sạc dòng năng lượng mặt trời tích hợp này sẽ đặc biệt phù hợp với vai trò là các hệ thống chuyển đổi và lưu trữ năng lượng mặt trời độc lập tại các vùng sâu, vùng xa và cho phép điện khí hóa ngoài lưới điện thực tế”.
Chi phí sản xuất pin sạc dòng năng lượng mặt trời hiện vẫn còn quá đắt đỏ đối với các thị trường thực tế trên thế giới, nhưng PGS. Jin tin rằng các thiết kế đơn giản, vật liệu pin mặt trời giá rẻ và những tiến bộ công nghệ có thể giúp cắt giảm chi phí trong tương lai. Dù mô hình hiện nay tương đối khá hiệu quả, nhưng nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ cải tiến thiết kế. Một phần điện áp của thiết bị hiện nay vẫn bị hao phí, có nghĩa là các nhà khoa học cần phải điều chỉnh các quá trình oxy hóa khử và vật liệu điện quang hoạt động song song để chuyển đổi đầu vào năng lượng mặt trời vào công suất điện. PGS. Jin tin rằng, pin sạc dòng năng lượng mặt trời nếu được nghiên cứu thêm, sẽ sớm trở nên thực tế.
Jin cho biết: “Chúng tôi tin rằng cuối cùng pin sẽ đạt hiệu suất 25% nhờ sử dụng vật liệu mặt trời mới và tính chất điện hóa mới. Ở phạm vi hiệu suất này, do không phải sử dụng pin năng lượng mặt trời đắt đỏ, nên nó có thể cạnh tranh khá tốt với các công nghệ năng lượng tái tạo khác. Sau đó, có thể thương mại hóa pin”.
N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2018-09-device-solar-cell-battery-electricity.html