Ống khói năng lượng mặt trời: Giải pháp năng lượng khả thi hay nhiều không khí nóng?

Chúng ta nghĩ rằng sức mạnh mà chúng ta tạo ra đến từ tất cả các loại nguồn khác nhau. Dầu, khí đốt, than đá, hạt nhân, gió… đa dạng quá! Tuy nhiên, về cơ bản, tất cả đều bắt nguồn từ việc di chuyển khí qua tuabin để thực sự quay máy phát điện và tạo ra một ít nước trái cây. Thậm chí một số nhà máy năng lượng mặt trời cũng hoạt động theo cách này, sử dụng năng lượng mặt trời để đun nóng nước thành hơi nước để quay một số cánh quạt và giữ cho đèn luôn sáng.

Tháp cập nhật năng lượng mặt trời cũng hoạt động theo các nguyên tắc cơ bản này, nhưng ở một cấu hình khá độc đáo. Kể từ buổi bình minh của Thời đại Công nghiệp, loài người đã đi khắp nơi để xây dựng rất nhiều ống khói lớn, và nếu công nghệ này có ý nghĩa, chúng ta có thể sẽ lại đến hạn. Hãy cùng tìm hiểu xem nó hoạt động như thế nào và liệu nó có đáng để bạn phải lo lắng hay không, hay đó chỉ là một luồng gió nóng.

Bạn quay tôi ngay lên, em yêu, ngay lên

Khái niệm về tháp nâng cấp năng lượng mặt trời tương đối đơn giản để hiểu. Ý tưởng là tạo ra một cấu trúc kiểu nhà kính lớn bao quanh một ống khói cao thẳng đứng. Khi năng lượng mặt trời đi qua kính của nhà kính, nó sẽ làm nóng không khí bên trong cũng như sàn nhà và các vật dụng khác. Vì nhà kính nhìn chung không hoàn toàn mở với khí quyển nên nhiệt không thể dễ dàng thoát ra ngoài bằng đối lưu và do đó không khí bên trong có xu hướng trở nên nóng hơn nhiệt độ môi trường. Đó là, ngoại trừ ống khói. Khi không khí bên dưới nhà kính ấm lên, nó trở nên loãng hơn và do đó do lực nổi, nó muốn di chuyển lên trên và lối thoát duy nhất là qua ống khói. Do đó, có thể lắp đặt tua-bin ở chân ống khói để thu năng lượng từ không khí này khi nó di chuyển lên và ra khỏi tháp.

Ngoài việc sản xuất năng lượng đơn giản, tháp thu năng lượng mặt trời còn có tiềm năng lưu trữ năng lượng, giống như một đập thủy điện. Mặt trời có thể được sử dụng để làm nóng không khí trong nhà kính, nhưng không nhất thiết phải cho không khí đó đi qua ống khói ngay lập tức. Nó có thể được lưu trữ một thời gian trước khi chuyển qua tuabin và đưa lên ống khói. Một số ý tưởng đề xuất cải thiện hơn nữa khả năng lưu trữ bằng cách bổ sung thêm các bể chứa nước lớn làm bồn chứa nhiệt bên dưới nhà kính. Tuy nhiên, giống như tất cả các thiết bị lưu trữ nhiệt khác, nó bị giới hạn thời gian vì không khí trong nhà kính bắt đầu mất năng lượng khi mặt trời lặn và nhiệt độ môi trường giảm xuống.

Kỹ thuật đơn giản cho chúng ta biết rằng công suất phát ra chủ yếu phụ thuộc vào lượng không khí ấm bạn có để quay tuabin và lượng bạn có thể làm cho nó chuyển động. Vì vậy, diện tích thu gom nhà kính lớn hơn sẽ có nhiều tiềm năng năng lượng hơn. Ống khói cao hơn cũng vậy, điều này sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất lớn hơn giữa không khí nóng ở mặt đất và không khí xung quanh mát hơn ở phía trên. Như bạn có thể tưởng tượng, không có một lượng lớn năng lượng nào được đưa vào không khí vừa được ấm lên một chút bởi mặt trời. Vì vậy, để đạt được sản lượng đáng kể, bạn cần có một bộ thu gom khổng lồ và một ống khói khổng lồ. Nếu bạn đang thắc mắc về quy mô, bạn sẽ muốn xem xét những ống khói cao hàng trăm mét và những nhà kính được đo bằng km vuông.

Như một hướng dẫn, một dự án được đề xuất ở Tây Úc hứa sẽ tạo ra 200 MW điện. Sự đánh đổi? Nó bao gồm một tòa tháp cao 1 km và một bộ thu gom có ​​đường kính 10 km, được xây dựng với chi phí 1.67 tỷ USD. Nhóm kỹ thuật đằng sau ý tưởng này, Schlaich Bergermann và Partner, lưu ý rằng các tháp thu năng lượng mặt trời thực sự chỉ có ý nghĩa ở quy mô khổng lồ này. Việc lắp đặt nhỏ hơn không thể cạnh tranh về mặt chi phí với các tấm pin mặt trời quang điện, nhưng những tấm lớn hơn thì có thể. Các cơ sở lớn tạo ra đủ năng lượng để bù đắp chi phí xây dựng khổng lồ và việc bảo trì liên tục thì rẻ vì nó thực sự chỉ liên quan đến việc duy trì hoạt động của tua-bin và máy phát điện. Chẳng hạn, không có tấm bẩn nào để làm sạch.

Nhìn chung, các tháp nâng cấp năng lượng mặt trời phần lớn vẫn chỉ mang tính khái niệm, với rất ít dự án trong thế giới thực được xây dựng. Ví dụ điển hình nhất về tháp cập nhật năng lượng mặt trời thực tế là một nỗ lực quy mô nhỏ được xây dựng ở Manzanares, một địa điểm phía nam Madrid, Tây Ban Nha vào năm 1982. Nó được xây dựng với công suất 50 kW và dự định hoạt động chỉ trong 3 năm. Cuối cùng nó đã hoạt động được 7 năm, trước khi sụp đổ vào năm 1989 do gió bão và dây thép bị ăn mòn giữ vững tòa tháp cao 194 mét. Ống khói được ghép nối với một bộ thu có đường kính 244 mét, sử dụng kết hợp màng thủy tinh và nhựa để tạo ra nhà kính.

Gần đây hơn, các dự án thí điểm khác đã thử nghiệm công nghệ này. Các nhà nghiên cứu ở Botswana đã thử nghiệm một công trình quy mô nhỏ chỉ cao 22 mét với một bộ thu nhỏ có đường kính 15 mét. Thay vào đó, đất nước này đã xem xét các khái niệm năng lượng mặt trời quang điện và tập trung kể từ đó.

Những nỗ lực của Trung Quốc đã tiến xa hơn một chút, nhưng không nhiều. Ở Jinshawan, một dự án trị giá 200 triệu USD chứng kiến ​​việc xây dựng tháp năng lượng mặt trời trên vùng đất sa mạc trong 2010. Nó kết hợp việc tạo ra dòng khí mặt trời với một cửa vào không khí đặc biệt cho phép nó thu được năng lượng từ những cơn gió thịnh hành. Các kế hoạch lớn là mở rộng việc xây dựng theo nhiều giai đoạn để cuối cùng tạo ra 27.5 megawatt, nhưng nó chưa bao giờ đạt được mục tiêu đó. Nó chỉ đạt được công suất 200 kilowatt và bị cản trở bởi các tấm kính vỡ trong bộ thu gom nhà kính. Ban đầu nó được cho là có một ống khói cao 200 mét, nhưng một sân bay gần đó có nghĩa là nó chỉ có thể được xây dựng ở độ cao 50 mét. Điều này hạn chế đáng kể sự chênh lệch áp suất sẵn có để giúp tạo ra năng lượng từ không khí nóng. Dự án tiếp tục nhiều năm, nhưng ít gây ấn tượng.

Chắc chắn rằng tháp cập nhật năng lượng mặt trời là một khái niệm thú vị. Họ dựa vào vật lý đơn giản và dễ hiểu. Tuy nhiên, để tạo ra nguồn điện có ý nghĩa, họ cần những vùng đất rộng lớn và những tòa tháp cao ngất ngưởng. Chúng đặt ra rất nhiều thách thức, nhiều trong số đó chỉ đơn giản là liên quan đến xây dựng và sử dụng đất, đồng thời có rất nhiều điều chưa biết.

Để so sánh, giờ đây chúng tôi đã học được cách dán các tấm pin mặt trời lên mọi bề mặt phẳng dự phòng và có thể tạo ra lượng điện năng khổng lồ thông qua tuyến đường đó. Heck, họ thậm chí còn dính chúng trên mặt nước bây giờ. Rất ít chính phủ hoặc doanh nghiệp muốn chấp nhận một dự án sản xuất điện trên bầu trời liên quan đến việc xây dựng trên quy mô lớn khi có những tuyến đường dễ đi hơn. Có vẻ như công nghệ đã vượt xa thời điểm mà các ống khói hấp thụ năng lượng mặt trời có thể tồn tại được, nhưng ai biết được! Có thể một ngày nào đó, một người có rất nhiều tiền và yêu thích các siêu dự án có thể biến chúng thành hiện thực một lần nữa.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/