Năng lượng mặt trời
Nếu phần năng lượng rất nhỏ này được thu giữ và chuyển thành điện thì toàn bộ nhu cầu năng lượng trên trái đất này sẽ được đáp ứng một cách dễ dàng, với giá rẻ và không làm hại môi trường. Ý tưởng về việc khai thác năng lượng mặt trời nhằm phục vụ cho các mục đích của con người đã có từ rất lâu như loài người vậy.
Truyền thuyết kể rằng triết gia Hy Lạp cổ Archimedes (vào khoảng 298-212 trước Công nguyên) đã làm tăng thêm độ nóng của mặt trời bằng những tấm gương để đốt cháy những chiếc tàu của quân xâm lược. Khoảng năm 200 trước Công nguyên, người Trung Quốc cũng biết sử dụng những tấm gương cong để tập trung ánh sáng mặt trời để bắt lửa.
Trong suốt lịch sử, các nhà khoa học đã tìm kiếm nhiều phương pháp sử dụng và ứng dụng năng lượng mặt trời. Ở Pháp vào thế kỷ 19, các thí nghiệm về những động cơ chạy bằng năng lượng mặt trời gồm có động cơ hơi nước năng lượng mặt trời một mã lực, do Augustin Mouchot sáng chế năm 1866, và máy in bằng năng lượng mặt trời xuất hiện ở Paris vào năm 1882.
Cho đến gần đây, năng lượng mặt trời vẫn được cho là một sự tò mò về khoa học và được nhiều người xem như không thực tế, không hiệu quả và không đáng tin cậy. Tuy nhiên, khi các nguồn cung cấp năng lượng trên thế giới dần cạn kiệt thấy rõ thì người ta lại chú ý nhiều đến năng lượng mặt trời và xem đây là nguồn năng lượng có thể thay thế cho các nguồn nhiên liệu hóa thạch.
Cấp nhiệt và làm lạnh
Mỗi ngày có khoảng bốn nghìn triệu triệu kilowatt-giờ năng lượng mặt trời đến trái đất. Con số lớn lao này nhiều gấp 500.000 lần tổng công suất phát điện của Hoa Kỳ. Trong thực tế, năng lượng từ mặt trời đến trái đất trong mỗi 40 phút nhiều hơn năng lượng do con người sử dụng trong một năm.
Nhưng tiếc thay, việc thu giữ và sử dụng nguồn năng lượng này thật phức tạp do bản chất của ánh sáng mặt trời. Thứ nhất, ánh sáng mặt trời phân tán khắp nơi, do đó để thu thập và tập trung ánh sáng mặt trời lại cần phải có nhiều bộ góp rất lớn. Thứ hai, ánh sáng mặt trời không liên tục nên cần phải có các hình thức lưu trữ để có được năng lượng mặt trời sử dụng vào ban đêm hay những ngày thời tiết u ám.
Góp nhiệt
Việc sử dụng năng lượng mặt trời thể hiện rõ nhất là đun nóng và làm mát. Hệ thống thu góp và phân phối nhiệt trong các tòa nhà đã được sử dụng rộng rãi. Loại bộ góp thông dụng nhất để cấp nhiệt trong nhà là thiết bị tấm phẳng được thiết kế để hấp thụ bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào và bức xạ bị tán xạ bởi khí quyển.
Các bộ góp thường được cấu tạo bởi các tấm bảng (panel) bằng nhôm, đồng hoặc thép được sơn đen. Màu đen hạn chế sự phản xạ đồng thời dễ dàng hấp thụ nhiệt. Phần cách nhiệt được đặt phía sau bộ góp để ngăn ngừa sự tổn thất nhiệt. Bộ góp được bọc một lớp kính hoặc nhựa trong. Lớp này cho phép bức xạ sóng ngắn dưới dạng ánh sáng đi vào bộ góp.
Khi bức xạ đi qua lớp kính hoặc nhựa, nó bị chuyển đổi từ bức xạ sóng ngắn thành bức xạ sóng dài (tức là nhiệt). Bức xạ sóng dài không thể đi qua lớp kính hoặc nhựa để vào trong khí quyển, do đó nhiệt được giữ lại trong bộ góp. Nguyên lý này cũng giống như hiệu ứng nhà kính đã biết, ở đó bức xạ mặt trời được giữ lại gần bề mặt bởi lớp gồm các khí và các hạt chất nhỏ trong không khí.
Các bộ góp thường được lắp đặt theo một góc sao cho lượng bức xạ mặt trời đến bộ góp là cực đại. Hầu hết các bộ góp có thể điều chỉnh được sao cho vẫn giữ được vị trí vuông góc với các tia bức xạ đến từ mặt trời. Chức năng đơn giản nhất và rẻ nhất của các bộ góp là bức xạ nhiệt trực tiếp vào tòa nhà.
Trong nhiều tòa nhà, các cửa sổ lớn quay về hướng nam được dùng làm bộ góp, cho phép ánh sáng mặt trời và hơi ấm đi vào trong các căn phòng suốt ban ngày. Ban đêm, các cửa sổ được đóng lại và có các bức màn làm cách nhiệt, ngăn không cho nhiệt thoát ra ngoài. các hệ “năng lượng mặt trời thụ động” như thế thường được bổ sung thêm bằng các hệ thống cấp nhiệt truyền thống.
PHẠM THU HÒA - NGUYỄN ĐĂNG KHOA biên dịch
Tối đa: 1500 ký tự
Hiện chưa có bình luận nào, hãy là người đầu tiên bình luận