Năng lượng mặt trời cũng được sử dụng để làm nóng nước. Đun nóng nước thường là chi phí năng lượng gia đình đứng hàng thứ hai, trung bình mỗi gia đình tiêu tốn hơn 400 đô la một năm. Tùy thuộc vào nơi bạn sống và gia đình bạn sử dụng bao nhiêu nước nóng, một máy nước nóng năng lượng mặt trời có thể tự trả trong vòng ít nhất là năm năm. Một hệ thống được bảo trì tốt có thể kéo dài 15-20 năm, lâu hơn so với máy nước nóng thông thường.
Máy nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động theo cách tương tự như sưởi ấm không gian bằng năng lượng mặt trời. Một bộ thu năng lượng mặt trời được gắn trên mái nhà, hoặc trong khu vực có ánh sáng mặt trời trực tiếp. Nó thu thập ánh sáng mặt trời và chuyển nó thành nhiệt. Khi bộ thu nhiệt đủ nóng, bộ điều nhiệt khởi động máy bơm. Máy bơm tuần hoàn một chất lỏng, được gọi là chất lỏng truyền nhiệt, qua bộ thu nhiệt để làm nóng. Sau đó, chất lỏng được làm nóng sẽ đi đến một bể chứa nơi nó làm nóng nước. Sau đó, nước nóng có thể được dẫn đến vòi nước hoặc vòi hoa sen. Hầu hết các máy nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động trong mùa đông sử dụng chất lỏng truyền nhiệt, tương tự như chất chống đông, sẽ không đóng băng khi thời tiết chuyển lạnh.
Ngày nay, hơn 1,5 triệu ngôi nhà ở Mỹ sử dụng máy sưởi năng lượng mặt trời để làm nóng nước cho ngôi nhà hoặc bể bơi của họ.
Điện mặt trời
Bên cạnh việc sưởi ấm nhà và nước, năng lượng mặt trời cũng có thể được sử dụng để sản xuất điện. Hai cách để tạo ra điện từ năng lượng mặt trời là quang điện và hệ thống nhiệt mặt trời.
Điện quang điện
Quang điện xuất phát từ các từ photo có nghĩa là “ánh sáng” và vôn , một phép đo điện năng. Đôi khi các tế bào quang điện được gọi tắt là tế bào PV hoặc pin mặt trời . Bạn có thể đã quen thuộc với pin mặt trời. Tất cả các máy tính, đồ chơi và hộp thoại chạy bằng năng lượng mặt trời đều sử dụng pin mặt trời để chuyển đổi ánh sáng thành điện năng.
>> Tìm hiểu về hệ thống điện năng lượng mặt trời và giải pháp lắp đặt của Intech Energy.
Một tế bào quang điện được làm bằng hai miếng silicon mỏng kẹp vào nhau và gắn vào dây kim loại. Lớp trên cùng của silicon, được gọi là lớp N, rất mỏng và có thêm một chất hóa học vào nó để cung cấp cho lớp này một lượng điện tử tự do dư thừa. Lớp dưới cùng, hay lớp P, dày hơn nhiều và có thêm một chất hóa học để nó có rất ít điện tử tự do.
Khi hai lớp được đặt gần nhau, một điều thú vị sẽ xảy ra – một điện trường được tạo ra ngăn các electron di chuyển từ lớp trên xuống lớp dưới cùng. Điểm giao nhau một chiều này với điện trường của nó trở thành phần trung tâm của tế bào PV.
Khi tế bào PV tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, các bó năng lượng ánh sáng được gọi là photon có thể đánh bật một số electron từ lớp P dưới cùng ra khỏi quỹ đạo của chúng thông qua điện trường được thiết lập tại tiếp giáp PN và vào lớp N.
Lớp N, với lượng điện tử dồi dào, phát triển dư thừa các điện tử mang điện tích âm. Sự dư thừa electron này tạo ra một lực điện để đẩy các electron bổ sung ra xa. Các êlectron thừa này bị đẩy vào trong dây kim loại trở lại lớp P dưới cùng, lớp này đã bị mất một số êlectron.
Dòng điện này sẽ tiếp tục chạy miễn là năng lượng bức xạ dưới dạng ánh sáng chiếu vào tế bào và đường dẫn, hoặc mạch điện, vẫn đóng.
Công nghệ tế bào PV hiện tại không hiệu quả lắm. Các tế bào PV ngày nay chỉ chuyển đổi khoảng 10 đến 14 phần trăm năng lượng bức xạ thành năng lượng điện. Mặt khác, các nhà máy nhiên liệu hóa thạch chuyển hóa từ 30 – 40% năng lượng hóa học của nhiên liệu thành năng lượng điện. Chi phí cho mỗi kilowatt giờ để sản xuất điện từ pin PV hiện đắt gấp 3-4 lần so với các nguồn thông thường. Tuy nhiên, các tế bào PV có ý nghĩa đối với nhiều mục đích sử dụng ngày nay, chẳng hạn như cung cấp điện ở các vùng sâu vùng xa hoặc các khu vực khó cung cấp điện khác. Các nhà khoa học đang nghiên cứu cách cải tiến công nghệ tế bào PV để làm cho nó cạnh tranh hơn với các nguồn thông thường.
Nhiệt điện mặt trời
Giống như pin mặt trời, hệ thống nhiệt mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra điện. Nhưng đúng như tên gọi, các hệ thống nhiệt mặt trời sử dụng sức nóng của mặt trời để làm việc đó.
Hầu hết các hệ thống nhiệt mặt trời sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời với bề mặt được tráng gương để tập trung ánh sáng mặt trời vào bộ thu làm nóng chất lỏng. Chất lỏng siêu nóng được sử dụng để tạo ra hơi nước dẫn động tuabin sản xuất điện giống như cách mà các nhà máy điện than, dầu hoặc điện hạt nhân làm.
Hệ thống nhiệt mặt trời có thể là một trong ba loại: bộ thu trung tâm, đĩa hoặc máng. Hệ thống thu trung tâm sử dụng những tấm gương lớn trên đỉnh tháp cao để phản chiếu ánh sáng mặt trời vào bộ thu. Hệ thống này được mệnh danh là “tháp năng lượng mặt trời.” Một hệ thống khác sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời hình đĩa để thu ánh sáng mặt trời. Hệ thống này giống như một đĩa vệ tinh truyền hình. Hệ thống thứ ba sử dụng các máng gương để thu thập ánh sáng mặt trời. Cho đến gần đây, hệ thống máng có vẻ hứa hẹn nhất.
Nhà máy điện mặt trời đầu tiên trên thế giới sử dụng máng gương. LUZ, như tên gọi của nhà máy, nằm ở vị trí hoàn hảo trên sa mạc Mojave đầy nắng của California. LUZ là nhà máy năng lượng mặt trời duy nhất tạo ra điện một cách kinh tế. Dollar đối với đô la, nó luôn rẻ hơn khi sử dụng các nguồn năng lượng thông thường (than, dầu, hạt nhân) để tạo ra điện. Nhưng nhà máy năng lượng mặt trời LUZ đã xoay chuyển tình thế, sản xuất điện với giá rẻ như nhiều nhà máy than mới và không có chi phí ô nhiễm tiềm ẩn. Tương lai có vẻ tươi sáng cho nhà máy năng lượng mặt trời tiên phong này và sau đó giấc mơ tan thành mây khói. LUZ đóng cửa vào cuối năm 1992 do giá dầu giảm và dự án xây dựng vượt quá ngân sách tại trụ sở chính của LUZ.
LUZ có thể biến mất, nhưng hầu hết các kỹ sư năng lượng mặt trời tin rằng các tháp năng lượng mặt trời sẽ sớm thay thế các hệ thống máng.
Năng lượng mặt trời và môi trường
Trong những năm 1970, sự thúc đẩy các nguồn năng lượng tái tạo được thúc đẩy bởi tình trạng thiếu dầu và tăng giá. Ngày nay, việc thúc đẩy các nguồn năng lượng tái tạo được thúc đẩy bởi mối quan tâm mới đối với môi trường.
Năng lượng mặt trời là nguyên mẫu của một nguồn năng lượng thân thiện với môi trường. Nó không tiêu tốn nguồn năng lượng quý giá của chúng ta, không gây ô nhiễm không khí, nước hoặc tiếng ồn, không gây nguy hiểm cho sức khỏe và không đóng góp các chất thải độc hại cho môi trường.
Có những lợi thế khác quá. Năng lượng mặt trời không thể bị cấm vận hoặc kiểm soát bởi bất kỳ quốc gia nào. Và nó sẽ không hết cho đến khi mặt trời tắt.
Xem thêm:
Hướng dẫn cách khắc phục lỗi bàn phím ảo không hoạt động trên Windows 10
