Ứng dụng năng lượng mặt trời trong đời sống

Ngay từ thời cổ đại, con người đã phát hiện ra tiềm năng khai thác và sử dụng nguồn năng lượng mặt trời trong tự nhiên. Bằng các năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất – năng lượng mặt trời cùng các tài nguyên thứ cấp của nó như sức gió, sức nước, sinh khối và khả năng vận dụng sáng tạo của khối óc, con người đã phát minh, dùng những thứ sẵn có để tạo ra những thứ chưa có sẵn, ứng dụng năng lượng mặt trời trong việc vận hành máy móc, tạo ra công cụ sản xuất cũng như phục vụ đời sống kinh tế và sinh hoạt thường ngày.

Ngày nay, con người đã có thể ứng dụng năng lượng mặt trời vào đời sống một cách phong phú, đa dạng hơn nhờ có các thiết bị, hệ thống tân tiến hiện đại. Công nghệ năng lượng mặt trời cơ bản được chia thành hai dạng chủ động và thụ động dựa trên các yếu tố về cách thu nhận năng lượng, chuyển đổi và phân phối.

Đúng như tên gọi, kỹ thuật năng lượng mặt trời chủ động là việc chủ động sử dụng các tấm quang điện và năng lượng mặt trời để thu nhiệt, khai thác năng lượng. Ngược lại, kỹ thuật năng lượng mặt trời thụ động đề cập đến việc tận dụng kết hợp hài hòa các yếu tố: hướng, vị trí tòa nhà, vật liệu có khối lượng nhiệt tốt, khả năng phân tán ánh sáng và thiết kế không gian lưu thông nhằm khai thác hiệu quả lượng nhiệt và bức xạ thu được từ mặt trời.

Năng lượng mặt trời sở hữu tất cả các ưu điểm nổi bật như thân thiện với môi trường, tiết kiệm, tính ứng dụng cao với tư cách là một trong những nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng nhất. Chính vì vậy, xu hướng sử dụng năng lượng mặt trời đã và đang lan rộng, dần len lỏi vào mọi ngóc ngách đời sống, thay thế các nguồn nhiên liệu hóa thạch, mang lại sự tiện ích bền vững cho con người. Một số ứng dụng thiết thực của năng lượng mặt trời mà ta có thể kể đến bao gồm:

Điện năng lượng mặt trời

Nhu cầu về điện bao giờ cũng luôn là mối quan tâm hàng đầu trong quá trình phát triển kinh tế của mọi quốc gia. Điện dùng trong sinh hoạt sản xuất, chiếu sáng, sưởi ấm, vận hành máy móc,.. khiến cho các nguồn nhiên liệu hóa thạch được sử dụng từ trước đến nay không kịp “hồi sinh” để đáp ứng. Vì vậy, phát minh về điện năng lượng mặt trời có thể coi là một thành tựu lớn, một nguồn năng lượng sạch không bao giờ cạn kiệt.

Điện năng lượng mặt trời ban đầu được nghiên cứu, ứng dụng chủ yếu cho các vệ tinh nhân tạo hay phi thuyền. Tuy nhiên, khi nhu cầu điện cho các doanh nghiệp, công trình, hộ dân tăng nhanh, điện mặt trời bắt đầu được đời hóa, cung cấp khối năng lượng lớn cho các nhu cầu thiết yếu của con người. Tấm pin năng lượng có kích thước càng lớn, sản lượng điện sinh ra càng cao.

⇒ Tham khảo giải pháp chiếu sáng bằng đèn LED năng lượng mặt trời

Hình ảnh đèn LED năng lượng mặt trời chiếu sáng đường phố

Đặc biệt, đối với những ngôi nhà có sân vườn rộng cần một hệ thống chiếu sáng ngốn nhiều năng lượng, đèn sử dụng năng lượng mặt trời sẽ giúp giảm đáng kể mức chi phí tiền điện, từ đó tiết kiệm được điện năng mà không bao giờ phải lo lắng về tình trạng chập cháy, hay mất điện.

⇒ Tham khảo các mẫu đèn LED năng lượng mặt trời 

Thêm vào đó, điện năng lượng mặt trời còn góp phần đáng kể vào công việc đảm bảo an ninh quốc gia, chiếu sáng đường phố. Đèn giao thông hoạt động bằng năng lượng mặt trời có tác dụng rất lớn vì ngay cả khi mất điện, đèn vẫn tiếp tục được vận hành giúp lưu thông đường xá, tránh tình trạng ùn tắc do không có chỉ dẫn giao thông.

Đèn giao thông năng lượng mặt trời

Đối với các nước được mẹ thiên nhiên ưu ái cho nguồn tài nguyên năng lượng mặt trời khổng lồ như Việt Nam, thì điện mặt trời đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc đem ánh sáng đến những vùng đất xa xôi hay miền hải đảo ngoài khơi, cải thiện cơ sở hạ tầng và đem đến cuộc sống mới cho những người dân ở khu vực xa thành thị.

Hiện nay, trong nước ta cũng có rất nhiều đơn vị doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực chế tác, phân phối sản phẩm năng lượng mặt trời đang ngày đêm nỗ lực mang ánh sáng đến mọi miền Tổ quốc. Trong đó có Công ty CP Thiết Bị Thông Minh Quảng Ninh QSD Solar với dự án “Áo xanh đến trường” đã thực hiện được hàng loạt các chuỗi hoạt động thiện nguyện vô cùng ý nghĩa. 

Hệ thống sưởi, làm mát và thông gió

Đối với các nước xứ lạnh, điện mặt trời là nguồn cung năng lượng quan trọng cho hệ thống sưởi, làm mát, thông gió. Đây là hệ thống lớn, cần vận hành liên tục không ngắt quãng. Thông thường, các tòa nhà sẽ được trang bị cửa sổ kính lớn hướng về mặt trời. Khi có ánh sáng chiếu tới, nhiệt sẽ được thu trực tiếp để làm nóng hoặc lưu trữ và truyền nhiệt tại thời điểm cần thông qua ống dẫn khí, quạt, bộ tản nhiệt.

Ví dụ về hệ thống sưởi ấm hồ bơi bằng năng lượng mặt trời

Có một số nơi áp dụng ống khói năng lượng mặt trời như một hệ thống thông gió. Ống khói kết cấu trục dọc thông không gian từ trong nhà ra bên ngoài. Khi ống khói nóng lên, hiệu ứng không khí nổi lên trên giúp thông khí, làm sạch khí trong nhà.

Sấy nông sản

Việt Nam là một nước có thế mạnh về nông nghiệp do đặc tính về vị trí địa lí và khí hậu. Chính vì vậy nhu cầu sấy khô nông phẩm để lưu trữ, bảo quản, xuất khẩu là rất lớn và cần thực hiện trong một khoảng thời gian ngắn. Lượng nông sản lớn đòi hỏi một nguồn cung năng lượng tương đương cho việc sấy khô, theo đó, sự ra đời của các thiết bị, hệ thống sấy khô bằng năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu và phát triển.

Nguyên lý hoạt động của các máy sấy tương tự như hiệu ứng nhà kính, thông thường bao gồm 4 phần: buồng sấy, bộ phận thông gió và làm ẩm, bộ phận cho ăn và loại bỏ sản phẩm, bộ phận sưởi ấm. Nhiệt sản sinh từ hệ thống cao hơn so với nhiệt độ bên ngoài, vì vậy nông sản được sấy nhanh, đều, và tiết kiệm hơn rất nhiều cho bà con nông dân.

Nấu ăn

Nấu ăn là một trong những hoạt động sinh tồn cơ bản nhất của con người. Ứng dụng năng lượng mặt trời vào nấu ăn giúp người dùng tiết kiệm chi phí và nhiên liệu cũng như sức lao động. Ngoài ra, sử dụng bếp năng lượng mặt trời giúp thực phẩm chín nhanh với số lượng lớn, bếp không lửa, không đốt cháy Oxi để tạo ra CO2 nên được coi là sản phẩm thân thiện với môi trường.

Bếp năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu nướng, làm khô và khử trùng. Có 3 loại bếp cơ bản: bếp hộp, bếp tấm và bếp phản xạ. Bếp hộp là dạng cơ bản nhất gồm thùng cách nhiệt có nắp đậy trong suốt. Bếp tấm sử dụng tấm phản chiếu ánh sáng vào thùng với nhiệt độ tương đương bếp hộp. Cuối cùng là bếp phản xạ – sử dụng các vật thể hình học để tập trung ánh sáng vào bộ chứa nấu ăn.

Hình ảnh Bếp phản xạ Scheffler

Năng lượng cho phương tiện di chuyển

Dân số ngày một đông, số lượng các phương tiện phục vụ cho nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa cũng tăng lên nhưng Trái Đất lại không thể phóng to kích cỡ hay đủ sức chứa hết  tất cả những khí độc hại thải ra môi trường. Chính vì vậy, các phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời ra đời với sứ mệnh xanh vô cùng quan trọng, và các phát minh về các phương tiện đó sẽ khiến những người chưa từng tiếp xúc với khối lượng kiến thức về năng lượng mặt trời phải trầm trồ ngạc nhiên trước tiềm năng của nó.

Máy bay The Solar Impulse

Chiếc máy bay mang tên The Solar Impulse với 17000 tế bào quang điện trên cánh là một mẫu thử của máy bay năng lượng mặt trời và đã có chuyến bay vòng quanh thế giới vào năm 2012. Thân máy bay được làm từ vật liệu sợi carbon để đạt trọng lượng nhẹ nhất và được trang bị 4 động cơ điện để có thể bay được cả ngày lẫn đêm nhờ vào năng lượng mặt trời được chuyển hóa thông qua các tế bào quang điện và tồn trữ trong các bộ pin có hiệu suất cao.

Tàu năng lượng mặt trời Planet Solar

Tấm ảnh trên là toàn cảnh con tàu năng lượng mặt trời có tên Planet Solar được lắp đặt tại xưởng đóng tàu HDW tại Kiel, Đức, là con tàu lớn nhất thế giới với thiết kế đặc biệt. Động cơ điện của tàu hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời với 500 mét vuông các tấm quang năng lắp đặt phía trên. Một phát minh vĩ đại! Nó cho ta thấy năng lượng mặt trời hoàn toàn có khả năng làm được nhiều điều hơn con người từng nghĩ trong quá khứ.

Ngoài ra còn một số dạng xe ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời lắp tấm năng lượng trên mui xe hoặc xe đạp điện. Người lái xe có thể theo dõi năng lượng tiêu hao cùng năng lượng mặt trời thu được trên đồng hồ đo gắn kèm.   

Bên cạnh 5 công dụng chính kể trên thì năng lượng mặt trời còn được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác như vô trùng nước hay sản xuất hydro,…. Thậm chí có những phát minh độc đáo như túi xách năng lượng mặt trời đã ra đời, cho phép người dùng sạc các thiết bị điện tử ngay trong túi.

Trạm chờ xe bus năng lượng mặt trời ở Seoul, Hàn Quốc

Tiểu kết

Ở các nước phát triển, các trạm sạc năng lượng mặt trời cũng xuất hiện ở khắp mọi nơi. Điều đó cho ta thấy một viễn cảnh công nghệ tương lai đầy tiềm năng, khi tất cả các nguồn nhiên liệu gây ô nhiễm môi trường dần được thay thế hoàn toàn bằng các nguồn năng lượng sạch, đem lại cuộc sống lành mạnh, hiện đại và bền vững cho con người. Một không gian sống xanh hay là một chuyến hành trình phượt dài trên chiếc xe năng lượng mặt trời không bao giờ cạn kiệt năng lượng, chúng ta hoàn toàn có thể tin tưởng vào sự phát triển đầy triển vọng của năng lượng mặt trời!