RIYADH, Ả Rập Saudi (NV) – Các nhà nghiên cứu ở Jordan và Qatar vừa đưa ra bản phác thảo đáng chú ý về “hệ thống năng lượng mặt trời kỹ nghệ kép” (TTSS) có khả năng tạo ra năng lượng sạch 24/7. Thiết kế tác động kép này hứa hẹn cung ứng nhiều năng lượng hơn gấp đôi so với tháp thu hồi năng lượng mặt trời tiêu chuẩn.
Đúng như tên gọi, TTSS kết hợp hai kiểu tháp vào một thiết kế duy nhất: tháp hút năng lượng mặt trời và tháp hạ nhiệt làm mát. Hai tòa tháp được tích hợp vào một tháp duy nhất, với tháp hút nhiệt ở giữa.
Hệ thống thu năng lượng mặt trời hoạt động bằng cách làm nóng không khí mặt đất, sau đó áp dụng thực tế là không khí nóng bốc lên để dẫn luồng không khí đó lên một tòa tháp cao có động cơ bên trong. Không khí được làm nóng dưới một mái nhà lớn bao phủ một khu vực hút nhiệt rộng lớn, được làm từ chất liệu kiểu nhà kính được thiết kế để giữ càng nhiều nhiệt càng tốt.
Chúng được xây dựng ở quy mô thử nghiệm, nhưng quy mô thương mại thì chưa, vì tòa tháp thường có kiến trúc rất lớn, cao nhằm bảo đảm chênh lệch nhiệt độ tốt. Vì vậy, chi phí xây cất lớn và chúng được coi là rủi ro.
Mặt khác, tháp hạ nhiệt sẽ buộc không khí đi xuống để quay một turbine khác. Trong thiết kế này, điều đó được thực hiện bằng cách phun một làn nước mịn vào không khí xung quanh trên đỉnh tháp, làm cho nó mát hơn, nặng hơn và đưa không khí xuống dưới.
Phác thảo TTSS đặt một tháp hút không khí ở giữa và bao quanh nó là 10 tháp hút không khí chạy xung quanh ở bên ngoài, sao cho nó có thể hoạt động đồng thời ở cả hai chế độ hút không khí và xả không khí.
Nhóm nghiên cứu, đến từ đại học Al Hussein Technical University thuộc Jordan và đại học Qatar University mô hình hóa một tháp TTSS cao khoảng 200 mét (656 foot) và đường kính 13.6 mét (45 foot), với một bộ thu có đường kính 250 mét (820 foot) bên dưới. Đường kính của tháp giải nhiệt bên trong là 10 mét (33 foot), để lại khoảng trống 1.8 mét (5.9 foot) xung quanh. Khoảng trống này được chia thành 10 tháp thoát nước riêng biệt, với hệ thống phun sương ở phía trên và turbine ở phía dưới. Địa điểm được chọn nghiên cứu là gần thành phố Riyadh City – những khu vực sa mạc khô và nóng là nơi lý tưởng cho những thiết kế này.
Trong thử nghiệm mô phỏng sử dụng dữ kiện thời tiết địa phương, nhóm nghiên cứu ước tính rằng hệ thống như thế này sẽ tạo ra tổng cộng khoảng 753 megawatt giờ năng lượng hàng năm, với các tháp hút không khí bên ngoài chạy suốt ngày đêm để cung cấp khoảng 400 megawatt giờ và tháp hút không khí lên hoạt động hiệu quả hơn dưới nắng nóng để tạo ra khoảng 350 MWh.
Theo nhóm nghiên cứu, những con số này nhiều gấp 2.14 lần so với các thiết kế chỉ có dòng không khí đối lưu tương tự – điều này hợp lý khi xét về sự phân chia dòng lên/dòng xuống ở trên. Chúng cũng có thể đi theo một cách nào đó để giải quyết sự bù đắp giữa cung và cầu năng lượng mà người ta có thể nhận được với hầu hết các đề án năng lượng mặt trời.
Nhóm nghiên cứu không cố gắng đưa LCoE (chi phí điện được quy dẫn) vào thiết kế tại thời điểm này, hoặc đưa ra bất kỳ loại so sánh chi phí nào với một mảng quang điện mặt trời cộng với bộ lưu trữ năng lượng pin. Và nhóm nghiên cứu nhấn mạnh ở những khu vực mà hệ thống TTSS hoạt động hiệu quả nhất – các thành phố sa mạc khô, nóng – có lẽ sẽ không dễ dàng có đủ nước để vận hành hệ thống hạ lưu. (TTHN)
