banner-topbanner-topbanner-topbanner-topbanner-top
Sunpo Contact

08. 3984 3985

098 453 2255

Năng lượng mặt trời ?

Năng lượng mặt trời - 1 Năng lượng mặt trời - 2 Năng lượng mặt trời - 3

 

Năng lượng Mặt Trời là gì:

Là ánh sáng và bức xạ nhiệt từ mặt trời, bao gồm năng lượng của dòng bức xạ điện từxuất phát từ mặt trời cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ mặt trời. 

Nguồn năng lượng sạch và gần như vô tận này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.

 

Năng lượng mặt trời ứng dụng:

Năng lượng mặt trời - 4Năng lượng mặt trời đã được con người khai thác từ xưa bằng cách sử dụng các công nghệ ngày càng phát triển. Tuy nhiên đến nay thì vẫn chỉ một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được sử dụng theo khả năng của con người.

Các ứng dụng năng lượng mặt trời phổ biến hiện nay như: Máy nước nóng, đèn thắp sáng, điện, bếp, chưng cất nước sạch. Ngoài ra năng lượng mặt trời còn ứng dụng thông qua kiến trúc để tạo không gian sưởi ấm và làm mát, tích nhiệt độ cao cho mục đích công nghiệp.  

Năng lượng mặt trời được thu phổ biến nhất là sử dụng tấm panel. Công nghệ thu năng lượng mặt trời được phổ biến một trong hai cách thụ động và chủ động tùy thuộc vào cách thu, chuyển đổi và phân phối năng lượng. 

Kỹ thuật năng lượng mặt trời chủ động bao gồm việc sử dụng các tấm panel thu quang điện và thu nhiệt. Công nghệ chủ động làm tăng nguồn cung cấp năng lượng gọi là công nghệ nguồn cung.
Kỹ thuật năng lượng mặt trời thụ động bao gồm định hướng một tòa nhà với Mặt Trời, lựa chọn vật liệu có độ hấp thụ lượng nhiệt thuận lợi, hiệu ứng phân tán ánh sáng và thiết kế không gian tự nhiên lưu thông không khí. Công nghệ thụ động làm giảm nhu cầu năng lượng gọi là công nghệ phía cầu.
 
 

Năng lượng mặt trời bức xạ (Solar radiation) và sự tiếp nắng (Insolation): 

 

   Năng lượng mặt trời - 5   

Khoảng một nửa số năng lượng mặt trời đến được bề mặt trái đất.

Trái đất nhận được 174 petawatts (PW = 1015W) của bức xạ mặt trời (sự tiếp nắng) tại tầng cao khí quyển. Khoảng 30% phản xạ trở lại vào không gian. Phần còn lại được hấp thụ bởi đám mây, đại dương và các vùng đất.
 
Quang phổ của ánh sáng mặt trời ở bề mặt của Trái đất chủ yếu truyền qua các tia có thể nhìn thấy, sóng ngắn hồng ngoại va một phần nhỏ các sóng ngắn tia cực tím.
 
Bề mặt trái đất, đại dương và khí quyển hấp thụ bức xạ mặt trời, và điều này làm tăng nhiệt độ của chúng. Hơi nước bốc hơi từ các đại dương tăng lên, là nguyên nhân đối lưu tuần hòan của khí quyển. Khi không khí bốc lên cao gặp nhiệt độ thấp, hơi nước ngưng tụ thành mây rồi mưa trở xuống bề mặt trái đất, hoàn thành vòng tuần hoàn nước. Các nhiệt ẩn của sự ngưng tụ nước đối lưu khuếch đại, tạo ra các hiện tượng khí quyển như gió, lốc xoáy. Ánh sáng mặt trời bị hấp thụ bởi các đại dương và các vùng đất giữ nhiệt độ trung bình trên bề mặt trái đất khỏang 14°C. Bởi quang hợp, cây xanh chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học, thành phần trong thực phẩm, gỗ và sinh khối, từ đó có nguồn gốc nhiên liệu hóa thạch.
 

Năng lượng mặt trời tỏa đến trái đất hàng năm & Năng lượng con người sử dụng:

Năng lượng mặt trời 3,850,000 EJ
Năng lượng gió 2,250 EJ
Năng lượng sinh học 3,000 EJ
Tổng mức các năng lượng chính sử dụng (2005) 487 EJ
Năng lượng điện (2005) 56.7 EJ
 
Tổng số năng lượng mặt trời (NLMT) hấp thụ mỗi năm bởi bầu khí quyển, đại dương và các vùng đất là khoảng 3.850.000 EJ (EJ = 1018J), số liệu trong năm 2002. Mức NLMT tỏa xuống trái đất trong 1 giờ lớn hơn tổng năng lượng thế giới sử dụng trong một năm. Năng lượng từ mặt trời đến bề mặt của trái đất lớn gấp đôi so với tổng tất cả các nguồn năng lượng hóa thạch của trái đất như: than, dầu, khí đốt tự nhiên, và uranium được khai thác.
 
Từ bảng trên có thể thấy rằng: các nguồn tài nguyên như NLMT, gió hay sinh khối sẽ đủ để cung cấp tất cả các nhu cầu năng lượng của chúng ta. Tuy nhiên, tăng sử dụng năng lượng sinh khối đã có một tác động tiêu cực về sự nóng lên toàn cầu và tăng đáng kể giá lương thực vì phải chuyển rừng và cây trồng vào sản xuất nhiên liệu sinh học. Nhưng tăng sử dụng nguồn NLMT và gió thì sẽ tốt hơn.
 
NLMT có thể được khai thác ở mức độ khác nhau tùy thuộc vào vị trí địa lý, gần với đường xích đạo thì "tiềm năng" sẽ hiệu quả hơn.
 
 

Thiết kế nhà năng lượng mặt trời thụ động và đảo nhiệt

 
Năng lượng mặt trời - 6Giải thưởng thiết kế Solar Decathlon năm 2007 ở Washington, DC đã được trao cho Đại học Công nghệ Darmstadt của Đức. Mẫu nhà NLMT thụ động này đặc biệt phù hợp cho các khí hậu cận nhiệt đới ẩm ướt và nóng. 
 
Ánh sáng mặt trời ảnh hưởng đến thiết kế xây dựng từ đầu của lịch sử kiến trúc. Cải tiến kiến trúc nhà và qui hoạch đô thị NLMT đã được làm đầu tiên cho Greeksand, Trung Quốc. Định hướng nhà của họ về phía nam để thu nhận ánh sáng và sự ấm áp. 

Các tính năng phổ biến của kiến trúc NLMT thụ động được định hướng tòa nhà so với mặt trời, định hướng bóng mát và khối lượng nhiệt. Khi các tính năng này đều được thiết kế phù hợp với khí hậu địa phương và môi trường mà họ có thể thu nhận đủ ánh sáng và nhiệt độ thích hợp. Socrates Megaron House là một ví dụ cổ điển về thiết kế NLMT thụ động.
 
Gần đây, gói phần mềm thiết kế tích hợp NLMT bao gồm các thiết kế sử dụng NLMT chiếu sáng, sưởi ấm và hệ thống thông gió. Các thiết bị NLMT chủ động như: máy nước nóng, điện, bơm nước, ... bổ sung cho thiết kế thụ động để tăng hiệu năng hệ thống.
 
Đảo nhiệt đô thị là khu vực đô thị có nhiệt độ cao hơn so với môi trường xung quanh. Nguyên nhân là do có sự hấp thụ tăng lên của ánh sáng mặt trời bằng các vật liệu đô thị như nhựa đường và bê tông. Các vật liệu này có sự phản chiếu nhiệt thấp hơn và nhiệt dung riêng cao hơn so với môi trường tự nhiên. Một phương pháp đơn giản của sự chống lại hiệu ứng đảo nhiệt đô thị là chọn vật liệu và màu sắc ít hấp thụ nhiệt, vẽ các đường trắng và trồng cây xanh. Với giải pháp này, một chương trình "cộng đồng mát" ở Los Angeles đã dự đoán rằng nhiệt độ đô thị có thể giảm được khoảng 3°C với chi phí đầu tư ước tính 1 tỷ USD, tạo ra lợi ích ước tính hàng năm tới US$ 530 triệu từ các vấn đề giảm nhiệt không khí và tiết kiệm chi phí y tế. 
 
 

Năng lượng mặt trời ứng dụng vào nông nghiệp và rau quả

 
Năng lượng mặt trời - 7
Nông nghiệp và rau quả tìm giải pháp tối ưu hóa việc chiếm ánh sáng mặt trời để sản xuất. Kỹ thuật như trồng đúng thời điểm, định hướng hàng, chiều cao so le giữa các hàng và sự pha trộn của các giống cây trồng có thể cải thiện năng suất cây trồng.
 
Trong khi ánh sáng mặt trời thường được coi là một nguồn tài nguyên phong phú. Nhưng một số vùng, trong mùa phát triển ngắn, nông dân đã tạo các tường trái cây để tối đa hóa việc thu ánh sáng mặt trời. Những bức tường đóng vai trò gói chúng và tăng tốc quá trình chín bằng cách giữ ấm cây. Tường trái cây ban đầu được xây dựng vuông góc với mặt đất và phải hướng mặt về nam, nhưng theo thời gian, các bức tường nghiêng được phát triển để tận dụng tốt hơn ánh sáng mặt trời. Năm 1699, Nicolas de Duillier Fatio đề nghị sử dụng một cơ chế theo dõi có thể xoay theo Mặt Trời. Các ứng dụng của NLMT trong nông nghiệp bao gồm bơm nước, làm khô cây trồng, ấp gà con, sấy phân gà.... Gần đây công nghệ này đã được ứng dụng bởi Vinters, người sử dụng điện NLMT tạo ra bởi các tấm pin để ép nho.

Nhà kính chuyển đổi ánh sáng mặt trời để làm ấm, cho phép các cây đặc sản và cây trồng khác không tự nhiên phù hợp với khí hậu địa phương tăng trưởng cả năm và kết trái. Nhà kính lần đầu tiên được sử dụng trong thời La Mã để sản xuất dưa chuột quanh năm cho các hoàng đế La Mã Tiberius. Các nhà kính hiện đại được xây dựng đầu tiên ở châu Âu trong thế kỷ 16 để giữ cho thực vật lạ ở nước ngòai mang về trồng thăm dò. Các nhà kính đóng vai trò quan trọng trong việc trồng rau quả ngày hôm nay.
 
 

Năng lượng mặt trời chiếu sáng

 
Năng lượng mặt trời - 8Các tính năng chiếu sáng ban ngày đã được sử dụng từ cổ xưa ở đỉnh nóc của đền Pantheon, tại Rome, Ý .
 
Lịch sử của chiếu sáng bằng mặt trời bởi việc sử dụng ánh sáng tự nhiên. Người La Mã được công nhận là đã ứng dụng kỹ thuật NLMT thụ động vào thiết kế ánh sáng trong tòa nhà từ đầu thế kỷ thứ 6. Thiết kế hiện đại, chiếu sáng nhân tạo đã trở thành nguồn chính của các kỹ thuật chiếu sáng nội thất, nhưng ánh sáng ban ngày và giải pháp chiếu sáng bằng NLMT là những cách để giảm mức tiêu thụ năng lượng.
 
Daylighting là hệ thống thu ánh sáng mặt trời để cung cấp cho chiếu sáng nội thất. Công nghệ thụ động này trực tiếp giảm năng lượng sử dụng của ánh sáng nhân tạo, và gián tiếp giảm tiêu hao năng lượng bằng cách giảm nhu cầu điều hòa không khí. Mặc dù khó định lượng, việc sử dụng ánh sáng tự nhiên cũng có lợi ích về sinh lý và tâm lý so với chiếu sáng nhân tạo. Daylighting thiết kế theo ý lựa chọn cẩn thận các loại cửa sổ có ánh sáng, kích cỡ và định hướng, thiết bị che bên ngoài, mái răng cưa, cửa sổ trần và ống ánh sáng. Tất cả được tích hợp hiệu quả trong một gói thiết kế NLMT. Khi tính năng daylighting được triển khai tốt, nhu cầu năng lượng ánh sáng liên quan có thể giảm đến 25%. 

Hệ thống kênh sáng mặt trời (Hybrid solar lighting - HSL) là một phương pháp NLMT chiếu sáng chủ động để cung cấp cho nội thất. HSL là hệ thống thu thập ánh sáng mặt trời bằng cách sử dụng các gương tập trung ánh sáng mặt trời và sử dụng sợi quang để truyền tải nó vào bên trong tòa nhà để bổ sung cho chiếu sáng thông thường. Trong các nhà đơn tầng, hệ thống này có thể truyền tải 50% ánh sáng mặt trời trực tiếp nhận được. 
Đèn NLMTsạc vào ban ngày và sáng lên từ lúc trời tối là một ứng dụng hiệu quả cho ánh sáng theo lối đi.

 

Máy nước nóng NLMT:


Năng lượng mặt trời - 9Máy nước nóng NLMT bao gồm 2 phần chính là collector thu nhiệt và bồn bảo ôn. Các collector lắp trực diện với tia nắng mặt trời để tối đa hóa thu nhiệt. Nước nóng được đun bởi collector thu nhiệt lúc trời nắng và lưu trữ trong bồn bảo ôn để sử dụng.

Ở các vùng địa lý có vĩ độ thấp hơn 40° thì hệ thống thu nhiệt từ mặt trời có thể sản xuất được 60-90% nước nóng sử dụng với nhiệt độ lên đến 70°C. 

Collector thu nhiệt phổ biến là lọai ống thủy tinh chân không và tấm kim lọai được mạ một lớp màu đen trên bề mặt. Ngòai ra, còn có lọai tấm thu nhiệt bằng polypropylen với khả năng thu nhiệt thấp hơn nhưng giá thành rẻ hơn để dùng làm nóng hồ bơi.                                                                                   

Tổng hợp & Lượt dịch từ nhiều nguồn


 
Sunpo Solar