Năng lượng mặt trời là gì?
Năng lượng mặt trời là sự chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng và nhiệt của mặt trời thành các hình thức năng lượng khác như điện năng, nhiệt năng hay cơ năng. Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, sạch và vô tận. Theo số liệu của NASA, mỗi ngày Trái Đất nhận được khoảng 120.000 terawatt (TW) bức xạ mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu sử dụng hiện tại của con người. Nếu khai thác được nguồn năng lượng này hiệu quả, chúng ta có thể giải quyết được vấn đề thiếu hụt và ô nhiễm năng lượng do các nguồn khai thác từ hóa thạch gây ra.
Phương thức khai thác nguồn cung năng lượng mặt trời
Để khai thác nguồn cung năng lượng mặt trời, chúng ta có thể sử dụng hai phương pháp chính: nhiệt điện mặt trời và quang điện mặt trời.
Nhiệt điện mặt trời: là phương pháp chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng để sử dụng cho các hệ thống sưởi ấm, đun nóng hoặc tạo hơi để quay tuabin phát điện. Cơ chế chuyển đổi ánh sáng thành nhiệt dựa vào hiệu ứng thuỷ tinh nhà kính: ánh sáng có bước sóng ngắn từ mặt trời xuyên qua các kính hoặc nhựa trong suốt để chiếu vào các vật liệu có khả năng hấp thu cao (thường là kim loại). Ánh sáng được hấp thu biến thành nhiệt và không thoát ra được do kính hoặc nhựa cản lại bức xạ có bước sóng dài (hồng ngoại) do vật liệu phát ra khi đã được gia nhiêt để tạo ra nhiệt độ cao. Nhiệt điện mặt trời có thể hoạt động liên tục nhờ sử dụng muối nóng chảy để lưu trữ năng lượng.
Quang điện mặt trời: là phương pháp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua các tấm pin quang điện. Cơ chế chuyển đổi ánh sáng thành điện dựa vào hiệu ứng quang điện trong vật lý: khi ánh sáng chiếu vào các nguyên tử của vật liệu bán dẫn (thường là silic), nó sẽ kích thích các electron di chuyển và tạo ra dòng điện. Quang điện mặt trời có thể được lắp đặt ở nhiều quy mô khác nhau, từ nhỏ (ví dụ máy tính bỏ túi) đến lớn (ví dụ nhà máy quang năng).
Năng lượng mặt trời có thể ứng dụng trong đời sống như thế nào?
Năng lượng mặt trời có rất nhiều ứng dụng trong đời sống của con người, từ sinh hoạt hằng ngày cho đến sản xuất công nghiệp. Một số ứng dụng tiêu biểu của năng lượng mặt trời là:
Chiếu sáng: ánh sáng mặt trời có thể được sử dụng để chiếu sáng cho các không gian bên trong hay bên ngoài nhà cửa, công viên hay đường phố. Các thiết bị chiếu sáng có thể được tích hợp với pin quang điện để tích trữ và cung cấp ánh sáng vào ban đêm.
Sưởi ấm và làm mát: ánh sáng và nhiệt của mặt trời có thể được khai thác để tạo ra không khí ấm áp hoặc làm giảm nhiệt độ cho các không gian sống hay làm việc. Các hệ thống kiến trúc xanh hay thông gió tự nhiên có thể tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng này.
Nấu ăn: ánh sáng và nhiệt của mặt trời cũng có thể được dùng để gia nhiệt hoặc luộc các loại thực phẩm. Các loại bếp hay lò vi sóng năng lượng mặt trời là những thiết bị sử dụng nhiệt của mặt trời để nấu các loại thức ăn khác nhau. Có nhiều kiểu bếp hay lò vi sóng năng lượng mặt trời khác nhau, nhưng chúng đều có chung nguyên lý là sử dụng các tấm phản chiếu để tập trung ánh sáng mặt trời vào một điểm hoặc một vùng nhỏ để tạo ra nhiệt độ cao. Một số ưu điểm của việc nấu ăn bằng năng lượng mặt trời là:
- Tiết kiệm chi phí cho chất đốt và giảm ô nhiễm không khí do khói bụi
- Tận dụng được nguồn năng lượng tái tạo và vô hạn từ thiên nhiên
- Giảm rủi ro cháy nổ do các loại chất đốt khác
- Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên
Tầm quan trọng của năng lượng mặt trời đối với con người?
Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo quan trọng và tiềm năng nhất hiện nay. Nó có vai trò rất lớn trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến thiếu hụt và ô nhiễm năng lượng do các nguồn khai thác từ hóa thạch gây ra. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cũng góp phần cải thiện cuộc sống của con người trong các lĩnh vực khác nhau, như:
Điện mặt trời cho sinh hoạt Gia đình, điện mặt trời áp mái cho nhà xưởng, nhà máy, doanh nghiệp, văn phòng… Nếu bạn có nhu cầu lắp điện mặt trời vui lòng liên hệ với Cheapea để được tư vấn chi tiết nhé!
Sản xuất: Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để cung cấp điện cho các máy móc, thiết bị và hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp như dệt may, thực phẩm, giấy,… Năng lượng mặt trời có thể cung cấp điện cho các máy móc và thiết bị trong quá trình sản xuất. Điều này giúp tiết kiệm chi phí nhiên liệu và giảm lượng khí thải gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, năng lượng mặt trời còn được sử dụng để sấy khô các sản phẩm nông nghiệp như lúa gạo, ngô, cà phê,. Các thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời có nguyên lý hoạt động giống như hiệu ứng nhà kính. Nguồn nhiệt từ mặt trời bên trong hệ thống sấy cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ bên ngoài. Vì thế, nông sản được đưa vào máy sấy sẽ nhanh khô hơn.
Sản xuất ô tô: Năng lượng mặt trời không chỉ được ứng dụng để chạy các loại xe điện hay xe hybrid (kết hợp xăng và điện), mà còn được dùng để sản xuất các bộ phận của ô tô. Một số hãng xe đã áp dụng công nghệ pin quang điện để tích hợp vào thiết kế của xe. Ví dụ như Toyota Prius có tấm pin quang điện ở cửa sổ sau để làm mát khoang lái; Hyundai Sonata Hybrid có tấm pin quang điện ở mái xe để tăng hiệu suất pin; Tesla Model 3 có tấm pin quang điện ở cốp sau để gia tăng quãng đường di chuyển. Ngoài ra, việc sử dụng năng lượng mặt trời trong sản xuất ô tô cũng giúp giảm thiểu lượng khí thải carbon và tiết kiệm chi phí cho người tiêu dùng.
Sản xuất đồng hồ: Đồng hồ là một trong những thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời rất phổ biến hiện nay. Các loại đồng hồ này có tích hợp pin quang điện để chuyển đổi ánh sáng thành điện và duy trì hoạt động của máy. Đồng hồ sử dụng năng lượng mặt trời có nhiều ưu điểm như:
- Không cần thay pin thường xuyên
- Tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường
- Có thể hoạt động ở nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau
- Có thiết kế đa dạng và hiện đại
Ngoài ra, còn có nhiều ứng dụng khác của năng lượng mặt trời như:
Sản xuất máy bay không người lái: Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để cung cấp điện cho các máy bay không người lái (UAV) trong các hoạt động quân sự, giám sát hay nghiên cứu khoa học. Một số UAV có tấm pin quang điện được gắn trên bề mặt cánh để thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Điều này giúp tăng thời gian bay và khả năng chịu đựng của UAV.
Sản xuất máy tính bỏ túi: Năng lượng mặt trời cũng được ứng dụng để sản xuất các loại máy tính bỏ túi hay máy tính cầm tay. Các loại máy này có tấm pin quang điện được gắn ở mặt sau để chuyển đổi ánh sáng thành điện và duy trì hoạt động của máy. Máy tính bỏ túi sử dụng năng lượng mặt trời có thể tiết kiệm pin và làm việc ở nhiều nơi khác nhau.
Sản xuất thiết bị y tế: Năng lượng mặt trời cũng được sử dụng để sản xuất các thiết bị y tế như máy xét nghiệm, máy siêu âm hay máy lọc không khí. Các thiết bị này có tấm pin quang điện để chuyển đổi ánh sáng thành điện và cung cấp cho các hệ thống hoạt động. Việc sử dụng năng lượng mặt trời trong sản xuất thiết bị y tế giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả trong việc chăm sóc sức khỏe cho con người.
Tổng kết
Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo vô tận và thân thiện với môi trường. Nó có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất của con người. Việc sử dụng năng lượng mặt trời giúp tiết kiệm chi phí, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống. Vì thế, năng lượng mặt trời là một xu hướng phát triển bền vững trong tương lai.