Năng lượng mặt trời - Nguồn năng lượng sạch vô tận

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng có thể tái tạo để phục vụ đời sống con người cũng giống như năng lượng sinh khối (chất đốt thực vật, khí biogas...), năng lượng gió, năng lượng nước (thuỷ năng) v.v... Về thực chất, các dạng năng lượng tái tạo đều có xuất xứ từ năng lượng mặt trời. Mặt trời là một quả cầu khổng lồ có đường kính 1,39 triệu km và cách trái đất 149,5 triệu km. Mặt trời phát ra một công suất khoảng 3,8 x 1020 MW, nhưng Trái đất chỉ nhận được một phần công suất đó. Mặc dù khi đi qua bầu khí quyển bao quanh Trái đất, bức xạ mặt trời bị phản xạ và bị bầu khí quyển hấp thụ, nhưng vẫn có khoảng 1,05 x 1018 kWh năng lượng mặt trời tới được bề mặt trái đất trong một năm, nghĩa là gấp nhiều lần năng lượng mà con người khai thác được trên trái đất. Như vậy có thể nói năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, lại là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường. Trong khi các dạng năng lượng khác như than đá, dầu hoả, khí đốt... vừa gây ô nhiễm môi trường lại đang ngày càng cạn kiệt nên từ nhiều thập kỷ qua nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam, đã nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời phục vụ đời sống con người. Việt Nam là nước nhiệt đới, tiềm năng bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, đặc biệt ở các vùng miền phía Nam có nhiều nắng (số giờ nắng khoảng 1600 - 2600 giờ/năm). Do đó từ những năm 1980 đến 1990 thực hiện chương trình Nhà nước về năng lượng tái tạo, một số trường Đại học, Viện nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời để chưng cất nước, sấy khô, làm pin mặt trời, nhất là để đun nước nóng. Thiết bị đun nước nóng mặt trời do Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng mới - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nghiên cứu chế tạo và được ứng dụng trong đời sống từ năm 1995 đến nay. Chủ nhiệm công trình là TS. Trần Quốc Giám, cán bộ nghiên cứu của Trung tâm hiện là giảng viên Viện Vật lý - kỹ thuật trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm 1997 công trình này đã được giải khuyến khích - Giải thưởng Sáng tạo Khoa học công nghệ VIFOTEC. Thiết bị đun nước nóng mặt trời được chế tạo chủ yếu bằng kim loại Inox nên có độ bền cao, chịu được áp lực nước đến 2 kg/cm2. Vì thế có thể lắp đặt thiết bị này trong mọi điều kiện về địa hình và điều kiện cung cấp nước khác nhau, như lắp đặt thấp hơn nguồn cấp nước (để nước từ bể chứa chảy tới bình chứa của thiết bị), hoặc lắp đặt cao hơn nguồn cấp nước (trường hợp để trên sân thượng thì dùng máy bơm tăng áp bơm nước từ dưới lên vào bình chứa). Thiết bị có cấu tạo đơn giản gồm giá đỡ, bộ thu năng lượng và bình chứa nước nóng. Thiết bị đun nước nóng mặt trời hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng nhà kính, biến quang năng thành nhiệt năng. Khi bức xạ mặt trời xuyên qua mặt kính đập lên tấm hấp thụ, tấm hấp thụ nhận nhiệt nóng lên và bức xạ nhiệt nóng lên và bức xạ nhiệt ra xung quanh. Nhưng vì đáy là cạnh bên của thiết bị cách nhiệt nên nhiệt năng không thoát ra ngoài được. Phần bức xạ nhiệt lại không xuyên qua được mặt kính nên dần dần làm cho tấm hộp thu nóng lên. Nếu ta cho không khí hoặc nước đi qua tấm hộp thu sẽ làm cho không khí hoặc nước nóng lên. Không khí nóng dùng để sấy, sưởi ấm, còn nước nóng dùng cho sinh hoạt gia đình hoặc các dịch vụ khách sạn nhà hàng, bể bơi v.v... Những ngày nắng to, nhiệt độ trong bình chứa nước nóng có thể đạt từ 40o đến 80oC, những ngày mùa đông nhiều mây nhiệt độ trong bình cũng ấm hơn nhiệt độ bên ngoài từ 5oC trở lên, những ngày ít nắng nhiệt độ trong bình khoảng 30o - 40oC, có thể dùng nước ấm này để tắm rửa mà không cần pha thêm nước lạnh. Sử dụng năng lượng mặt trời là sử dụng nguồn năng lượng sạch (vì không có khí thải) nên rất an toàn, đảm bảo môi trường trong lành, lại tiết kiệm được điện năng, giảm chi phí cho ngân sách gia đình, giá thành lắp đặt thiết bị lại không cao nên phù hợp với thu nhập của người dân thành phố. Theo TS. Trần Quốc Giám, với điều kiện bức xạ mặt trời và khí hậu ở Việt Nam, 1m2 thiết bị đun nước nóng mặt trời có thể tiết kiệm được khoảng 700 - 800 kWh/năm. Nếu so với việc dùng bình nước nóng chạy điện thì mỗi năm 1m2 thiết bị đun nước nóng mặt trời có thể tiết kiệm được 700 ngàn đến 1 triệu đồng tiền điện. Giá thành lắp đặt 1m2 thiết bị khoảng 2 triệu đồng (kể cả công lắp), theo tính toán thì thời gian thu hồi vốn là sau từ 2 năm rưỡi đến 3 năm rưỡi. Thông thường 1m2 thiết bị đun nước nóng mặt trời cung cấp khoảng 70 - 75 lít nước nóng ở nhiệt độ 40o - 80oC/ngày, đủ dùng cho một gia đình 3-4 người. Với gia đình đông hơn hoặc có nhu cầu sử dụng nước nóng nhiều hơn (tắm vòi hoa sen, tắm bồn...) thì diện tích thiết bị cũng phải lớn hơn. TS. Trần Quốc Giám nói : "Nguồn năng lượng mặt trời là vô tận, lại không mất tiền mua. Tuy nhiên, số người sử dụng nó còn ít lắm. Từ năm 1995 đến nay, trong vòng 10 năm, Trung tâm Năng lượng mới của trường Đại học Bách khoa Hà Nội mới chỉ lắp đặt thiết bị đun nước nóng mặt trời cho khoảng 500 gia đình ở Hà Nội và một số tỉnh lân cận, lắp đặt cho 3 khách sạn (2 ở Sầm Sơn, 1 ở Phú Quốc). Nước ta là xứ nóng, có hơn 80 triệu dân với gần 20 triệu hộ gia đình. Chỉ cần 10% số hộ gia đình (2 triệu hộ) có nhu cầu dùng thiết bị đun nước nóng mặt trời, mà mỗi năm chỉ lắp đặt được 100 ngàn thiết bị cho 100 ngàn hộ dân thì cũng phải mất 20 năm mới lắp xong. Nếu làm được việc này sẽ tạo ra một thị trường tiêu thụ năng lượng sạch rất lớn, vừa có lợi cho đất nước (tiết kiệm điện năng), có lợi cho người dân (giảm chi tiêu), lại góp phần bảo vệ môi trường". (Nguồn: TCĐLCL)