Đây được xem là một bước nhảy vọt đáng kể hướng tới các giải pháp năng lượng sạch cho các ngành công nghiệp nặng như sản xuất thép và xi măng.
Đẩy lên tầm cao mới
Vốn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch với nhiều carbon, giờ đây các ngành công nghiệp nặng có thể chứng kiến sự chuyển đổi, vì một công nghệ năng lượng mặt trời mới hứa hẹn giải pháp thay thế bền vững cho các quá trình đòi hỏi nhiệt độ cao vốn cần thiết cho nền văn minh hiện đại.
Vấn đề này được trình bày chi tiết trong một nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà nghiên cứu ở Thụy Sĩ. Trong đó xoay quanh việc sử dụng thạch anh tổng hợp để bẫy năng lượng mặt trời một cách hiệu quả ở nhiệt độ cực cao.
Phương pháp cải tiến trên sử dụng một thanh thạch anh bán trong suốt, kết hợp với một đĩa silicon mờ đục, đóng vai trò là vật hấp thụ năng lượng. Khi tiếp xúc với ánh sáng cường độ cao tương đương với ánh sáng từ 136 mặt trời, thiết lập trên không chỉ đạt được mà còn duy trì nhiệt độ đáng chú ý là 1.050 độ C ở tấm hấp thụ, trong khi đầu đối diện của thanh thạch anh vẫn mát hơn đáng kể, ở mức 600 độ C.
Sự chênh lệch nhiệt độ đáng chú ý này nhấn mạnh hiệu quả và tiềm năng của hiệu ứng bẫy nhiệt trong các ứng dụng thực tế.
Nhà nghiên cứu Emiliano Casati - Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich), tác giả của nghiên cứu trên, giải thích rằng tầm quan trọng của công nghệ này còn vượt xa những thành tựu về nhiệt độ ấn tượng của nó.
Những nỗ lực trước đây nhằm khai thác năng lượng nhiệt mặt trời gặp khó khăn về hiệu quả, đặc biệt ở nhiệt độ cần thiết cho các ứng dụng công nghiệp.
Ông Emiliano Casati lưu ý, nghiên cứu trước đây chỉ chứng minh được hiệu ứng bẫy nhiệt ở nhiệt độ 170 độ C. Tuy nhiên, nghiên cứu này cho thấy bẫy nhiệt mặt trời không chỉ hoạt động ở nhiệt độ thấp mà còn ở trên 1.000 độ C.
Điều này rất quan trọng để cho thấy tiềm năng của nó đối với các ứng dụng công nghiệp trong thế giới thực. Các mô phỏng sâu hơn do nhóm thực hiện cho thấy bẫy nhiệt có thể đạt được các nhiệt độ mục tiêu trên ở cường độ ánh sáng thấp hơn với cùng hiệu suất hoặc ở hiệu suất nhiệt cao hơn với cường độ ánh sáng tương tự.
 |
Năng lượng mặt trời có thể tạo ra nhiệt độ rất cao để dùng trong các ngành công nghiệp. |
Năng lượng mặt trời và tính bền vững
Với nghiên cứu cơ bản hiện được thực hiện, nhà nghiên cứu Emiliano Casati và nhóm của ông đang tập trung vào việc cải tiến công nghệ này và khám phá các ứng dụng mới.
Các thí nghiệm đang diễn ra với các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như các chất lỏng và chất khí, đã chứng minh khả năng đạt tới nhiệt độ cao hơn nữa. Tính linh hoạt này làm nổi bật tiềm năng của vật liệu bán trong suốt trong việc hấp thụ không chỉ bức xạ mặt trời, mà còn có thể cả các dạng ánh sáng và bức xạ khác.
Theo nhóm nghiên cứu, nâng cao nhận thức cộng đồng và giáo dục các bên liên quan trong ngành về công nghệ năng lượng nhiệt mặt trời là rất quan trọng để áp dụng rộng rãi công nghệ này. Các sáng kiến giáo dục đóng một vai trò quan trọng.
Các chương trình được thiết kế để thông báo cho công chúng về lợi ích của công nghệ nhiệt mặt trời có thể giúp làm sáng tỏ khoa học và nêu bật tiềm năng của nó trong việc giảm lượng khí thải carbon và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Hội thảo, chuyên đề và khóa học trực tuyến là những cách hiệu quả để truyền bá kiến thức về cách thức hoạt động của hệ thống nhiệt mặt trời cũng như lợi ích kinh tế và môi trường của chúng.
Các chương trình cộng đồng cũng góp phần thúc đẩy các giải pháp năng lượng bền vững, có thể gồm các dự án năng lượng mặt trời tại địa phương, nơi cộng đồng cùng nhau lắp đặt và bảo trì hệ thống nhiệt mặt trời.
Những sáng kiến như vậy không chỉ cung cấp năng lượng sạch, mà còn nuôi dưỡng ý thức trách nhiệm tập thể và trao quyền. Chúng có thể bao gồm các buổi trình diễn, hội thảo thực hành và các buổi cung cấp thông tin minh họa các ứng dụng thực tế của công nghệ nhiệt mặt trời.
Ông Casati khẳng định, vấn đề năng lượng là nền tảng cho sự tồn tại của xã hội chúng ta. Năng lượng mặt trời luôn sẵn có và công nghệ cũng đã có. Để thực sự thúc đẩy việc áp dụng của ngành công nghiệp nặng, cần chứng minh khả năng kinh tế và lợi thế của công nghệ này trên quy mô lớn.
Bằng cách khai thác sức mạnh của Mặt trời và giảm thiểu thất thoát nhiệt, công nghệ tiên tiến này mở đường cho một tương lai bền vững hơn.
Khi các nhà nghiên cứu tiếp tục tối ưu hóa quy trình triển khai trên quy mô lớn, tiềm năng năng lượng mặt trời thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các ứng dụng công nghiệp đầy thách thức sẽ ngày càng gần hơn.
Bước đột phá này như một lời nhắc nhở rằng, với sự khéo léo và cống hiến, chúng ta có thể tìm ra giải pháp cho cả những thách thức khó khăn nhất do biến đổi khí hậu gây ra và tạo ra một thế giới sạch hơn, xanh hơn cho các thế hệ mai sau.
