Một nghịch lý ít ai biết về tấm pin năng lượng mặt trời: nắng càng to, khả năng sản xuất điện càng kém? Các số liệu kỹ thuật cho thấy một thực tế khắc nghiệt. Các đợt nắng nóng đang diễn ra tại nhiều khu vực. Nhiều người cho rằng, nắng càng gay gắt, năng lượng mặt trời càng được sinh ra nhiều. Tuy nhiên, theo một nhà cung cấp năng lượng mặt trời của Mỹ, nhiệt độ quá cao có thể gây hại cho các tấm pin, làm giảm hiệu suất từ 10% đến 25%.
Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến tấm pin mặt trời như thế nào?
Theo CED Greentech, một nhà cung cấp thiết bị năng lượng mặt trời tại Hoa Kỳ, nhiệt độ cao có thể làm giảm đáng kể khả năng sản xuất điện của các tấm pin. Tùy thuộc vào vị trí lắp đặt, nhiệt độ cao có thể làm giảm hiệu suất từ 10% đến 25%. Theo trang web năng lượng tái tạo EnergySage của Mỹ, các tấm pin mặt trời được thử nghiệm ở nhiệt độ 25°C và thường có phạm vi hoạt động từ 15°C đến 35°C. Các tế bào quang điện – thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng – tạo ra năng lượng hiệu quả nhất trong phạm vi nhiệt độ này. Tuy nhiên, thực tế các tấm pin có thể nóng đến 65°C, ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.
Tại sao pin mặt trời hoạt động kém hiệu quả trong thời tiết nóng?
Để giải thích hiện tượng nghịch lý này, các nhà khoa học viện dẫn đến các định luật nhiệt động lực học. Về cơ bản, dòng điện từ pin mặt trời xuất phát từ sự dịch chuyển có hướng của các electron. Khi nhiệt độ môi trường tăng quá cao, các electron hấp thụ nhiệt năng và chuyển động hỗn loạn hơn, làm giảm điện áp và lượng điện năng thực tế sinh ra. Các số liệu kỹ thuật cho thấy: cứ mỗi độ C tăng vượt quá ngưỡng chuẩn, hiệu suất pin giảm khoảng 0,5 điểm phần trăm. Điều này có nghĩa là vào một ngày hè oi ả, hệ thống năng lượng dù hiện đại cũng không thể phát huy tối đa năng lực.
Giải pháp giải nhiệt cho hạ tầng năng lượng xanh
Đối mặt với thách thức từ biến đổi khí hậu, ngành công nghiệp năng lượng mặt trời không đứng yên. Việc tính toán mức độ hấp thụ nhiệt của mái nhà là bước bắt buộc trước khi lắp đặt. Các giải pháp kỹ thuật được triển khai đồng bộ:
- Tạo khoảng trống lưu thông khí: Lắp đặt pin cách mái nhà vài inch để gió lưu thông, tản nhiệt tự nhiên.
- Thay đổi vật liệu bề mặt: Sử dụng vật liệu sáng màu, phản xạ cao để giảm hấp thụ nhiệt.
- Di dời linh kiện nhạy cảm: Đặt các bộ phận điều khiển điện tử ở khu vực bóng râm phía sau tấm pin.
Không chỉ điện mặt trời, các nguồn năng lượng truyền thống và hạt nhân cũng chịu tác động của nắng nóng. Các nhà máy nhiệt điện cần lượng nước lớn để làm mát. Xu hướng tăng nhiệt toàn cầu do khí thải nhà kính khiến sóng nhiệt xuất hiện dày đặc hơn. Trong bối cảnh đó, ngành năng lượng tái tạo buộc phải đổi mới công nghệ. Các nhà nghiên cứu không chỉ tối ưu khả năng chịu nhiệt của pin mà còn thử nghiệm giải pháp đột phá như sản sinh năng lượng vào ban đêm.
Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), năng lượng tái tạo dự kiến cung cấp 4/5 lượng điện toàn cầu vào năm 2050. Mục tiêu này khả thi nhằm cắt giảm khí thải carbon, nhưng đòi hỏi cú hích mạnh mẽ vào các giải pháp công nghệ đổi mới. Việc giúp pin mặt trời hoạt động bền bỉ trong những ngày hè rực lửa là bước đi đầu tiên trên hành trình đó.
