02/01/2011

Nhà máy năng lượng mặt trời hoạt động theo mẫu hình cây xanh

Neil Bowdler, phóng viên khoa học, đài BBC

Theo thiển ý, đây là lời cháo đón năm mới 2011 đẹp nhất của con người: một nhà máy năng lượng mặt trời mô phỏng hoạt động của cây xanh.

Đây là một cách chào đẹp nhất, vì nó không là những cổng chào giấy bồi và cót ép bắt người người cúi đầu chui qua. Cũng chẳng chào bằng ánh điện nhấp nháy chỉ đủ để soi rõ những đống rác mô phỏng miêu tả của Nguyễn Công Hoan. Dĩ nhiên càng không chào bằng lối mòn tư duy truyền-nối kiểu “Un-in Ủn-ỉn” & Liên quốc Sâm Nhung Đại Công ty.

Đây là lời chào năm mới đẹp nhất vì nó cho thấy hình như cái ý tưởng về động cơ vĩnh cửu từng bị coi là điên rồ bất khả thi nay lại có cơ trở thành hiện thực. Dĩ nhiên là với điều kiện thay đổi cách tư duy khi giải bài toán, tư duy bionic thay cho tư duy mechanic.

Kẻ học trò này vui vẻ và trân trọng gửi bạn một lời chào năm mới 2011 với bản dịch sau đây.

Phạm Toàn

clip_image002

Màn bí mật đã vén lên, cho thấy một mô hình nhà máy hoạt động mô phỏng theo đời sống của cây xanh, biến năng lượng Mặt trời thành nhiên liệu.

Bộ máy đó sử dụng các tia Mặt trời và ô-xit kim loại có tên hóa học là xe-ri để phá vỡ đi-o-xit carbon hoặc nước và tạo thành nhiên liệu có thể đóng gói và chuyên chở đi được.

Các tấm pa-nen vẫn dùng để chuyển ánh sáng thành điện năng sẽ dùng điện sản sinh tại chỗ và ban đêm thì không cung cấp điện năng.

Các chi tiết đã được công bố trên tạp chí Science.

Nguyên mẫu được thiết kế bởi các nhà nghiên cứu tại Hoa Kỳ và Thụy Sĩ sử dụng một cửa sổ quartz và một khoang để tập trung ánh sáng Mặt trời vào một trụ có chất o-xit xe-ri, còn có tên hóa học là serium.

Chất xe-ri có thiên hướng tự nhiên khi nóng thì nhả oxy và khi nguội thì hút oxy vào.

Nếu hoạt động đúng như ở hình mẫu, chất di-o-xit carbon và hoặc cùng với nước được bơm vào bên trong “bụng”, xe-ri sẽ nhanh chóng hút lấy oxy khi các chất này nguội đi và tạo ra hydrogen và / hoặc monoxit carbon (CO).

Hydro được tạo ra có thể dùng làm nhiên liệu cho các xe ô tô chạy bằng tế bào nhiên liệu hydro, chẳng hạn khi tổ hợp hydro và CO được dùng để tạo ra chất “khí đồng hành” (syngas) dùng làm nhiên liệu.

Đột phá khẩu quan trọng hơn cả dựa trên chính cái khả năng khai thác điện này từ các đặc tính của xê-ri trong lò phản ứng mặt trời, các nhà phátminh ra thiết bị cho biết như vậy. Họ cũng cho biết rằng kim loại đó rất dễ kiếm, vì chúng có rất nhiều trong các kim loại lấy từ “đất hiếm”.

Cũng có thể dùng bộ máy này để sản xuất khí methan, họ cho biết.

Vẫn cần nhiều hiệu chỉnh nữa

Mô hình này vẫn còn chưa thật hiệu quả, nhiên liệu được tạo ra mới chỉ chiếm từ 0.7% đến 0.8% năng lượng Mặt trời được đưa vào “bụng” cỗ máy.

Phần lớn năng lượng bị mất đi khi mất nhiệt qua thành vách lò phản ứng hoặc mất qua việc tái phát xạ trở lại qua khe hở của thiết bị.

Nhưng các nhà nghiên cứu vẫn tin tưởng là tỷ lệ hiệu quả có thể đạt tới 19% nếu sự phân ly tốt hơn và nếu các khe hở nhỏ hơn. Họ cho rằng tỷ lệ hiệu quả như thế là có thể thương mại hóa được rồi.

"Vật liệu hóa học hoàn toàn phù hợp tiến trình này”, lời giáo sư Sossina Haile của Viện Công nghệ California (California Institute of Technology - Caltech). "Đây là lần biểu diễn toàn diện đầu tiên cho hóa chất đó chạy thử dưới các photon (ánh sáng) trong một lò phản ứng."

Nữ giáo sư này nói rằng lò phản ứng có thể được dùng để tạo ra các nhiên liệu dùng vào vận tải hoặc được hiệu chỉnh cho hợp với các nhà máy cỡ lớn ở đó có thể có được năng lượng nguồn Mặt trời cả ngày lẫn đêm.

Tuy nhiên, nữ giáo sư cũng thừa nhận rằng số phận của một số loại thiết bị này khác trong quá trình phát triển lại gắn liền với việc chúng có thích hợp không với đường lối sử dụng vật liệu có tỷ lệ thải dioxit carbon thấp.

"Điều này có liên hệ rất nhiều với chính sách đó. Nếu chúng ta có chính sách thải carbon, việc phát triển loại nhà máy kiểu này có thể tiến nhanh hơn," bà nói với BBC.

Từ trước đó, người ta đã nghĩ tới việc có những thiết bị hoạt động “nhại” theo cách sống của các loài cây xanh, mà cây xanh thì cũng sử dụng dioxit carbon, nước và ánh sáng Mặt trời để tạo ra năng lượng – đó là một phần của tiến trình quang hợp. Nhưng giáo sư Haile vẫn cho rằng nghĩ tới một sự tương đồng như thế là hơi đơn giản hóa quá mức.

"Đúng thế, lò phản ứng nhận lấy ánh sáng Mặt trời, chúng ta cung cấp dioxit carbon và nước và chngs ta tạo ra một hỗn hợp hóa học, như vậy tổng quát nhất thì có chút gì đó tương đồng, nhưng tôi cho rằng điều tốt hơn nữa phải là chỗ tương đồng trong kết quả cuối cùng."

clip_image003

Hình: tháp nhận ánh sáng Mặt trời PS10,

nhà máy gần thành phố Seville, Tây Ban Nha.

Các tấm gương tập trung năng lượng Mặt trời

vào một tháp trung tâm, làm quay một tua bin hơi.

Daniel Davies, giám đốc công nghệ tại công ty năng lượng Mặt trời Solar Century của Anh đánh giá công trình nghiên cứu tìm tòi là “rất lý thú”.

"Tôi nghĩ rằng vấn đề đặt ra sẽ là nơi đặt loại nhà máy này – đặt trên máinhaf của chúng ta, hay đặt tổ hợp công nghiệp điện Mặt trời lớn ở Sahara rồi đưa nhiên liệu lỏng đi các nơi?" ông nói.

Công nghệ năng lượng Mặt trời đang tiến bước vô cùng nhanh, nhưng các thách thức vô cùng to lớn vẫn còn đó: tính hiệu quả, tình kinh tế, và kho chứa.

Các nhà máy năng lươgnj Mặt trời thế hệ mới đã được xây dựng ở Tây Ban Nha và Hoa Kỳ, cùng cả loạt nhiều lớp gương để tập trung ánh sáng Mặt trời vào những “địa chỉ tiếp nhận” đặt trên các tòa tháp cao rồi làm quay các tua-bin hơi.

Một dự án mới của Tây Ban Nha dùng muối hòa tan để lưu giữ nhiệt nhận từ Mặt trời tới 15 giờ đồng hồ, để nhà máy có thể hoạt động cả ban đêm.

N. B.

BBC ngày 23 tháng Mười Hai năm 2010

Phụ lục – Tin mới nhất (trích)

Xác lập kỷ lục “bay không nghỉ” của máy bay dùng năng lượng Mặt trời

Jonathan Amos, phóng viên khoa học, đài BBC

clip_image004

Máy bay hiệu Zephyr nặng 50 kg được phóng bằng tay

Đầu năm nay, máy bay dùng năng lượng Mặt trời Zephyr của Anh đã lập kỷ lục mới bay liền hai tuần không dừng.

Tổ chức theo dõi kỷ lục thế giới Federation Aeronautique Internationale (FAI), trao cho máy bay Zephyr ba kỷ lục trong đó có kỷ lục ở trên cao thời gian dài nhất.

Là sản phẩm của công ty quốc phòng Qinetiq, máy bay này đã hoàn thành chuyến bay kéo dài hai tuần tại Hoa Kỳ vào tháng bảy vừa rồi. Nay nó được đặt tên nick là “máy bay vĩnh cửu”.

"Máy bay này có thể theo dõi bọn cướp biển vùng Sừng châu Phi, có thể báo động cháy rừng và giúp đỡ các binh sĩ ở những vùng núi non hẻo lánh," Chris Kelleher phụ trách thiết kế của hãng Qinetiq nói.

Tổ chức FAI cho biết Zephyr đã phá kỷ lục trước đó về thời gian bay không người lái kéo dài tuyệt đối năm 2001 của máy bay Global Hawk thộc hãng Northrop Grumman – với hệ số 11. Tổ chức này cho biết thời gian bay kéo dài chính thức là 336 giờ, 22 phút và 8 dây. Chuyến bay của Zephyr tính theo hạng cân từ 50-500kg không người lái và ở độ cao 21.562m.

clip_image006

Mô hình máy bay “vĩnh cửu” – cánh và đuôi

J. A.

Phạm Toàn dịch từ BBChttp://www.bbc.co.uk/news/10629313

Người dịch gửi trực tiếp cho BVN.