"Bắt" ánh sáng tốt hơn với cột năng lượng mặt trời

14:15, 28/03/2012

Nghiên cứu này được các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Massachusetts (MIT) thực hiện và đăng trên tờ tạp chí Khoa học Năng lượng và Môi trường. Theo nghiên cứu này, xếp các tấm năng lượng mặt trời thành hình cột với các góc khác nhau có thể cải thiện đáng kể hiệu suất thu năng lượng. Sự cải thiện có thể thấy rõ ràng nhất trong những điều kiện không nhiều ánh sáng mặt trời như trời nhiều mây, trời mùa đông hay ở các địa phương xa xích đạo.

Các tấm năng lượng mặt trời xếp theo hình đàn xếp có thể tăng năng lượng đáng kể. Ảnh: MIT.

Sử dụng môi trường mô hình hóa và những cấu trúc thử nghiệm nhỏ, nhóm nghiên cứu phát hiện ra năng lượng tăng lên từ hai cho tới hai mươi lần so với việc đặt tấm năng lượng nằm phẳng.

Việc nghiên cứu cách đặt các tấm năng lượng mặt trời để tối ưu hóa về mặt không gian có ý nghĩa lớn, bởi trong những năm qua, chi phí sản xuất ra chúng đã hạ đáng kể. Theo Jeffrey Grossman, một nhà nghiên cứu tại MIT, "Thậm chí chỉ mười năm trước, ý tưởng này sẽ không có ý nghĩa về mặt kinh tế, bởi vì các tấm năng lượng tốn quá nhiều. Giờ đây chi phí sản xuất ra các tinh thể silic chỉ còn là một phần nhỏ trong tổng chi phí, và đây là xu hướng sẽ còn tiếp diễn trong tương lai gần."

Thông thường, các tấm năng lượng mặt trời được sử dụng trong quy mô lớn được trang bị bộ theo dõi cho phép thay đổi vị trí của tấm năng lượng theo thời gian trong ngày nhằm thu được tối đa năng lượng. Bởi chúng làm gia tăng chi phí đáng kể cũng như sự phức tạp trong cài đặt, các hệ thống năng lượng mặt trời ở khu dân cư hoặc thương nghiệp không thường được tích hợp chúng. Tuy nhiên tạo nên các cấu trúc năng lượng mặt trời với các tấm năng lượng được xếp theo các góc khác nhau có thể sẽ trở nên hữu dụng để thu được năng lượng tốt nhất, cũng như phù hợp ở những nơi không có nhiều không gian trống như thành phố.

Mô phỏng cách cột năng lượng có thể được đặt tại trung tâm thành phố để sạc xe đạp điện. Ảnh: MIT.

Năm ngoái, một sinh viên đã đoạt được giải thưởng Nhà tự nhiên trẻ cho bài viết và dự án khoa học phát hiện ra rằng xếp các tấm năng lượng mặt trời như các nhánh cây sẽ tăng hiệu suất hoạt động của chúng. Tuy nhiên sau đó người ta đã phát hiện ra những lỗi cơ bản trong dự án này.

Theo Grossman, nghiên cứu của MIT khác biệt so với những nghiên cứu tìm cách tối ưu hóa năng lượng mặt trời qua cấu trúc trước đó, bởi họ tiếp cận vấn đề một cách hệ thống, cho phép thiết kế có thể dự đoán được sự gia tăng của năng lượng thu được với các hình khối 3D. Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu là thử nghiệm một vài cấu trúc khác theo nhóm để đo đạc ảnh hưởng trong trường hợp có bóng râm.

Hương Giang