Động cơ năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sử dụng ánh sáng và nhiệt của mặt trời để tạo ra năng lượng tái tạo. Động cơ năng lượng mặt trời là thiết bị chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng cơ hoặc năng lượng điện để phục vụ cho các ứng dụng khác nhau. Có hai loại động cơ năng lượng mặt trời chính là động cơ nhiệt điện mặt trời và động cơ quang điện mặt trời.

dong-co-nang-luong-mat-troi

Động cơ năng lượng mặt trời là gì?

Động cơ năng lượng mặt trời là thiết bị chuyển đổi năng lượng nhiệt từ ánh sáng mặt trời thành công suất cơ. Động cơ năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để chạy các máy móc, phát điện hoặc làm mát không khí. Có nhiều loại động cơ năng lượng mặt trời khác nhau, nhưng chúng đều dựa trên nguyên lý chung là tận dụng sự nở ra và co lại của các chất khí khi bị gia nhiệt hoặc làm lạnh bởi ánh sáng mặt trời.

Nguyên lý hoạt động của động cơ năng lượng mặt trời

Một ví dụ về động cơ năng lượng mặt trời là động cơ Stirling. Đây là loại động cơ piston có khí làm việc bị gia nhiệt và làm lạnh xen kẽ bởi hai nguồn nhiệt khác nhau. Một nguồn nhiệt là ánh sáng mặt trời được tập trung bằng các gương hay ống thu, làm nóng một phần của khí trong xi-lanh. Một nguồn nhiệt khác là không khí hay nước lạnh, làm mát phần khác của khí trong xi-lanh. Khi khí được gia nhiệt, nó sẽ nở ra và đẩy piston đi lên. Khi khí được làm lạnh, nó sẽ co lại và kéo piston đi xuống. Sự chuyển động của piston sẽ tạo ra công suất cơ để quay trục khuỷu hoặc bánh răng.

Alpha_Stirling
Động cơ Năng lượng mặt trời Alpha Sterling
136px-Stirling_Animation
Động cơ Stirling kiểu beta. 

Động cơ Stirling có thể có hiệu suất cao và ít gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, động cơ Stirling cũng có nhược điểm là phức tạp, tốn kém và khó kiểm soát nhiệt độ của khí làm việc. Do đó, động cơ Stirling chưa được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Một ví dụ khác về động cơ năng lượng mặt trời là động cơ hơi. Đây là loại động cơ sử dụng hơi nước làm khí làm việc. Hơi nước được tạo ra bằng cách đun sôi nước bằng ánh sáng mặt trời được tập trung bằng các gương hay ống thu. Hơi nước sau đó được dẫn vào xi-lanh để đẩy piston hoặc vào tuabin để quay cánh quạt. Công suất cơ được tạo ra từ piston hoặc tuabin có thể được dùng để phát điện hoặc chạy các máy móc.

Động cơ hơi có thể có công suất lớn và dễ điều khiển. Tuy nhiên, động cơ hơi cũng có nhược điểm là yêu cầu hệ thống ống dẫn và bình chứa hơi phải ch ịu nhiệt độ cao và áp suất cao, gây mất năng lượng và nguy cơ rò rỉ. Do đó, động cơ hơi cũng chưa được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Một ví dụ nữa về động cơ năng lượng mặt trời là động cơ Brayton. Đây là loại động cơ sử dụng khí làm việc là không khí hoặc khí khác. Khí làm việc được nén bằng bơm khí, sau đó được gia nhiệt bằng ánh sáng mặt trời được tập trung bằng các gương hay ống thu. Khí làm việc sau đó được giãn nở trong tuabin để quay cánh quạt. Công suất cơ được tạo ra từ tuabin có thể được dùng để phát điện hoặc chạy các máy móc.

Động cơ Brayton có thể có hiệu suất cao và ít gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, động cơ Brayton cũng có nhược điểm là yêu cầu hệ thống bơm khí và tuabin phải chịu nhiệt độ cao và áp suất cao, gây mất năng lượng và nguy cơ rò rỉ. Do đó, động cơ Brayton cũng chưa được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Các thành phần cấu tạo nên động cơ năng lượng mặt trời

Động cơ năng lượng mặt trời có thể có cấu tạo khác nhau tùy thuộc vào loại động cơ và nguyên lý hoạt động. Tuy nhiên, có một số thành phần chung cho hầu hết các loại động cơ năng lượng mặt trời, bao gồm:

Bộ thu nhiệt

bo-hap-thu-nhiet

Đây là bộ phận có nhiệm vụ thu nhận ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành nhiệt lượng. Bộ thu nhiệt có thể là các gương hay ống thu có phủ lớp phản xạ hoặc hấp thụ ánh sáng mặt trời. Bộ thu nhiệt có thể được điều chỉnh theo hướng của mặt trời để tăng hiệu quả thu nhiệt.

Bộ truyền nhiệt

Thiet-Bi-Trao-Doi-Nhiet-Dang-Ong Thiet-Bi-Trao-Doi-Nhiet-Dang-Ong-1

Đây là bộ phận có nhiệm vụ truyền nhiệt lượng từ bộ thu nhiệt đến khí làm việc trong động cơ. Bộ truyền nhiệt có thể là các ống dẫn hay bình chứa chứa chất truyền nhiệt như không khí, nước, dầu hay muối tan. Bộ truyền nhiệt có thể được cách nhiệt để giảm mất nhiệt.

Động cơ

240px-BetaStirlingTG4web

Đây là bộ phận có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng nhiệt thành công suất cơ. Động cơ có thể là các loại động cơ piston, tuabin hay động cơ Stirling. Động cơ sử dụng khí làm việc như không khí, hơi nước hay khí khác. Động cơ có thể được làm mát bằng không khí hay nước để giảm nhiệt độ của khí làm việc.

Bộ phát điện

bo-phat-dien

Đây là bộ phận có nhiệm vụ chuyển đổi công suất cơ thành công suất điện. Bộ phát điện có thể là các loại máy phát điện xoay chiều hay xoay chiều. Bộ phát điện kết nối với động cơ qua trục khuỷu hoặc bánh răng. Bộ phát điện có thể được điều chỉnh để phù hợp với điện áp và tần số của lưới điện hoặc các thiết bị tiêu thụ.

Phân loại các loại động cơ năng lượng mặt trời hiện nay

Động cơ nhiệt điện mặt trời

Hay còn gọi là điện năng lượng mặt trời tập trung. Chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, được sử dụng để đun nước tạo hơi nước quay tuabin phát điện. Động cơ này thường được sử dụng ở quy mô lớn, như các nhà máy điện mặt trời hay các dự án điện mặt trời công suất cao.

Về nguyên lý cơ bản, để chuyển năng lượng mặt trời thành cơ năng thì chắc chắn phải thông qua một hệ thống các thiết bị chuyển đổi. Động cơ năng lượng mặt trời cũng như vậy, phải có chất trung gian và chất khí hoặc chất có khả năng giãn nở khi nhiệt độ tăng để tạo công cơ học. Do đó, các hệ thống này thường không đa dạng, cồng kềnh và khó ứng dụng vào đời sống thực tế.

Động cơ chạy điện mặt trời có phải là động cơ điện mặt trời không?

Động cơ chạy điện mặt trời thực chất là một loại động cơ điện 1 chiều hoặc xoay chiều có sử dụng điện sản xuất ra từ tấm pin năng lượng mặt trời. Do đó nó vẫn là một loại động cơ điện bình thường.

Còn động cơ năng lượng mặt trời là hoàn toàn từ việc biến đổi quang năng thành động năng mà không cần biến thành điện năng. Công cơ học do động cơ năng lượng mặt trời tạo ra hoàn toàn từ hệ thống cơ học, không phải là hệ thống điện.

bom-nang-luong-mat-troi-ninh-thuan
Bơm năng lượng mặt trời là một dạng của động cơ điện năng lượng mặt trời

Ứng dụng động cơ điện mặt trời trong thực tế

Động cơ điện mặt trời là một loại động cơ sử dụng điện năng được chuyển hóa từ ánh sáng mặt trời để vận hành các thiết bị cơ khí. Động cơ điện mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế, như:

Chạy các máy bơm nước: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các máy bơm nước để cung cấp nước cho các mục đích như tưới tiêu, nuôi trồng thủy sản, sinh hoạt hay sản xuất. Động cơ điện mặt trời giúp tiết kiệm chi phí nhiên liệu, giảm ô nhiễm và tăng hiệu quả sử dụng nước.

Chạy các máy phát điện: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các máy phát điện để phát điện cho các khu vực không có điện lưới hoặc có điện lưới không ổn định. Động cơ điện mặt trời giúp tạo ra nguồn điện sạch, an toàn và bền bỉ.

Chạy các máy làm lạnh: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các máy làm lạnh để làm lạnh không khí hoặc bảo quản thực phẩm. Động cơ điện mặt trời giúp giảm tiêu thụ điện năng, giảm khí thải và tăng chất lượng sản phẩm.

Chạy các xe giao thông: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các xe giao thông như xe đạp, xe máy, xe ô tô hay xe buýt để chạy bằng điện năng từ ánh sáng mặt trời. Động cơ điện mặt trời giúp giảm chi phí nhiên liệu, giảm ô nhiễm và tăng hiệu suất di chuyển.

Chạy các thiết bị thông minh: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các thiết bị thông minh như đồng hồ, máy tính, điện thoại hay vệ tinh để cung cấp nguồn điện cho chúng. Động cơ điện mặt trời giúp kéo dài tuổi thọ pin, giảm rủi ro mất nguồn và tăng khả năng kết nối.

Chạy các máy chưng cất và khử trùng: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các máy chưng cất và khử trùng để tạo ra nước sạch cho các mục đích như uống, nấu ăn, rửa chén hay y tế. Động cơ điện mặt trời giúp giảm ô nhiễm nguồn nước, giảm nguy cơ bệnh tật và tăng chất lượng cuộc sống.

Chạy các máy chiếu sáng: Động cơ điện mặt trời có thể được kết nối với các máy chiếu sáng để cung cấp ánh sáng cho các khu vực như đường phố, công viên, sân vận động hay nhà thờ. Động cơ điện mặt trời giúp giảm chi phí chiếu sáng, giảm áp lực lưới điện và tăng an ninh.

Các dự án và công nghệ mới liên quan đến động cơ điện năng lượng mặt trời

Các dự án và công nghệ mới liên quan đến động cơ điện năng lượng mặt trời không chỉ giúp tăng cường nguồn cung cấp điện sạch, bền vững và giảm thiểu phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch, mà còn góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường. Dưới đây là một số dự án và công nghệ mới tiêu biểu trong lĩnh vực này:

Nhà máy điện mặt trời Dầu Tiếng

1500_Toan_canh_Dau_Tieng_3

Đây là dự án điện mặt trời lớn nhất Việt Nam và Đông Nam Á, có tổng công suất 420 MW, được xây dựng trên diện tích 540 ha tại hồ Dầu Tiếng, Tây Ninh. Dự án được khởi công vào tháng 6/2018 và hoàn thành vào tháng 9/2019, với tổng vốn đầu tư khoảng 9.100 tỷ đồng. Dự án được hợp tác giữa Công ty TNHH Xuân Cầu và Công ty TNHH B.Grimm Power Public (Thái Lan). Dự án được kỳ vọng sẽ sản xuất khoảng 688 triệu kWh/năm, góp phần giải quyết tình trạng thiếu hụt điện ở khu vực miền Nam.

Nhà máy điện mặt trời flotovoltaic

solar_bnr

Đây là loại hình điện mặt trời được lắp đặt trên các bề mặt nước như hồ chứa, ao hồ, sông ngòi… bằng các phao nổi có gắn các tấm pin quang điện. Loại hình này có ưu điểm là không chiếm diện tích đất quý hiếm, giảm bốc hơi nước từ các bề mặt nước, tăng hiệu suất của các tấm pin do làm mát bằng nước và không bị che khuất bởi các vật thể xung quanh. Một số dự án điển hình của loại hình này ở Việt Nam là nhà máy điện mặt trời Da Mi (Bình Thuận), nhà máy điện mặt trời Trung Nam (Ninh Thuận), nhà máy điện mặt trời Vĩnh Long (Vĩnh Long)…

Công nghệ pin Perovskite

Perovskite-solar-cell-4058-1581480504

Đây là loại pin quang điện mới có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện năng với hiệu suất cao và chi phí thấp. Pin Perovskite được làm từ các vật liệu hữu cơ hoặc vô cơ có cấu trúc tinh thể giống như khoáng chất Perovskite. Pin Perovskite có ưu điểm là có thể sản xuất bằng phương pháp in ấn hoặc phun sương, có thể lắp đặt trên các bề mặt cong hay trong suốt, có thể kết hợp với các loại pin khác để tăng hiệu suất. Hiện nay, công nghệ pin Perovskite đang được nghiên cứu và phát triển ở nhiều nước như Trung Quốc, Mỹ, Anh, Hàn Quốc… Tại Việt Nam, một số đơn vị như Viện Khoa học Vật liệu (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM… cũng đang thực hiện các dự án nghiên cứu về pin Perovskite.

Các loại hệ thống, vật tư, thiết bị điện mặt trời liên quan

  1. Pin Năng lượng mặt trời
  2. Điện mặt trời
  3. Điện mặt trời áp mái
  4. Lắp điện mặt trời áp mái
  5. Lắp điện mặt trời
  6. Điện mặt trời Gia đình
  7. Lắp điện mặt trời Gia đình
  8. Biến tần
  9. Inverter
  10. Bơm năng lượng mặt trời
  11. Camera năng lượng mặt trời
  12. Đèn Solar
5/5 - (1 bình chọn)
Theo dõi
Thông báo của
guest
0 Góp ý
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận