Kết nối nguồn năng lượng vô hạn với cuộc sống

Pin mặt trời perovskite sẽ là sự lựa chọn của tương lai

“Thu hoạch" năng lượng mặt trời từ không gian

Điện mặt trời đang trở nên phổ biến hơn bao giờ hết và được xem như nguồn năng lượng của tương lai. Đáng chú ý, đội ngũ khoa học luôn tìm cách cải tiến, nâng cao hiệu quả chuyển hóa quang năng thành năng lượng điện và tăng khả năng lưu trữ.

Trong đó, một sáng kiến đáng chú ý là pin mặt trời perovskite (perovskite solar cells), sản phẩm nhiều tiềm năng ứng dụng với tính linh hoạt, quy trình sản xuất tương đối dễ và chi phí thấp. Cho đến nay, sản phẩm này đã đạt hiệu suất được ghi nhận là gần 30%, cao hơn 3,75% so với loại pin công nghệ silicon tinh thể (c-Si) hiện tại. Theo đó, pin mặt trời perovskite là lựa chọn chính để thay thế pin mặt trời c-Si trong tương lai.

Tháng 5/2023, Nhật Bản chia sẻ thông tin về nỗ lực truyền năng lượng mặt trời từ ngoài không gian về Trái đất và dự kiến hoàn thiện năm 2025. Dự án do giáo sư Naoki Shinohara của Đại học Kyoto đứng đầu. Ông là người đã nghiên cứu về năng lượng mặt trời trong không gian từ năm 2009.

Theo đó, một loạt vệ tinh nhỏ được triển khai trên quỹ đạo không gian sẽ truyền năng lượng mặt trời thu được từ các tấm pin tới các trạm tiếp nhận trên mặt đất cách đó hàng trăm dặm. Công nghệ này rất hấp dẫn vì nó đại diện cho nguồn cung năng lượng tái tạo không giới hạn vô cùng tiềm năng. Tất nhiên, rào cản lớn nhất hiện tại là chi phí sản xuất rất lớn. Dẫu vậy, đây vẫn là dự án thu hút sự chú ý của nhiều chính phủ và doanh nghiệp.

Mới đây, Mỹ cũng đạt được thành công bước đầu trong việc nạp điện mặt trời từ không gian cho các căn cứ quân sự ở những nơi xa xôi. Cụ thể, các chuyên gia của Phòng Thí nghiệm nghiên cứu không quân Mỹ (AFRL) đang thực hiện dự án xây dựng nền tảng công nghệ dành cho vệ tinh cung cấp điện mặt trời với gói ngân sách hơn 100 triệu USD.

Ngoài ra, công nghệ điện mặt trời nổi (floating solar power) là một bước tiến của công nghệ điện mặt trời mới xuất hiện nhưng đã nhanh chóng được các quốc gia, các nhà đầu tư phát triển điện mặt trời quan tâm, bởi công nghệ này giải quyết đồng thời nhiều vấn đề liên quan tới kinh tế, xã hội, môi trường. Tại Việt Nam, Nhà máy Điện mặt trời Đa Mi là dự án điện mặt trời nổi đầu tiên, được xây dựng trên 50 ha mặt nước, cung ứng khoảng 70 triệu kWh điện/năm.

Những tiến bộ vượt bậc của phương tiện chạy điện

Thế giới không thể “ngó lơ" những tiến bộ công nghệ vượt bậc đối với lĩnh vực xe điện/thiết bị chạy bằng điện (EVs). Không ít doanh nghiệp và chính phủ đang hào hứng thử nghiệm các phương tiện chạy điện mới trên con đường chuyển dịch xanh ngành giao thông vận tải.

Tháng 10/2023, Thủ đô Dubai của Các Tiểu vương quốc Ả rập Thống nhất (UAE) cho biết sẽ đưa taxi bay đi vào hoạt động thương mại kể từ năm 2026. Theo đó, đây sẽ là thành phố đầu tiên trên thế giới tích hợp mô hình taxi bay vào hệ thống mạng lưới giao thông công cộng.

Không giống với máy bay trực thăng, việc cất hạ cánh của taxi bay “gọn nhẹ” hơn, bởi xe điện eVTOL là phương tiện sử dụng năng lượng điện để cất cánh, bay lơ lửng và hạ cánh theo phương thẳng đứng. Taxi bay sẽ có vận tốc tối đa 300 km/h với tầm bay 241 km và có thể chở tối đa 4 hành khách cùng 1 phi công. Các nhà phát triển dự án cho biết, taxi bay tại Dubai sẽ rút ngắn thời gian quãng đường xuống còn khoảng 6 phút, thay vì 45 phút nếu di chuyển bằng xe. Taxi bay sẽ chạy hoàn toàn bằng điện nên có thể góp phần giải quyết bài toán ô nhiễm môi trường và phát thải carbon so với việc sử dụng các nhiên liệu hoá thạch.

Trong khi đó, ngày 13/10, Cục Hàng không dân dụng Trung Quốc (CAAC) đã ghi dấu lịch sử khi chính thức cấp giấy chứng nhận an toàn bay đầu tiên trên thế giới cho chiếc máy bay không người lái EH216-S sản xuất trong nước. Đây chính là taxi bay điện đầu tiên của Trung Quốc.

Thực tế, taxi bay đang trở thành mục tiêu theo đuổi của không ít quốc gia trên toàn cầu. Triển lãm Hàng không và Không gian Le Bourget (19 - 25/6/2023 ) tại Pháp đã dành không gian lớn mang tên “Paris Air Mobility”, quy tụ toàn bộ những kiểu taxi bay lần đầu tiên được giới thiệu với công chúng, dưới dạng đã hoàn chỉnh hoặc mô hình. Tại đây, các sản phẩm của Đức, Pháp, Trung Quốc… đã được trình làng, trong đó, công ty khởi nghiệp của Đức Volocopter theo dự kiến sẽ đưa vào sử dụng các taxi bay của hãng này, chở theo hành khách tại Thế vận hội Paris 2024.

Tàu chạy bằng động cơ pin hydro do hãng Alstom của Pháp sản xuất khai thác thương mại ở Đức

Hydrogen - nguồn năng lượng thay thế tối ưu

Theo các chuyên gia, cùng với những giải pháp phát triển năng lượng tái tạo, hydrogen (được tạo thành nhờ quá trình điện phân phân tử nước) và những dẫn xuất của hydrogen đang được kỳ vọng chính là giải pháp quan trọng trong lộ trình chuyển dịch năng lượng.

Sản xuất hydrogen xanh là phương pháp sản xuất nhiên liệu thân thiện với môi trường bằng cách sử dụng điện từ năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió, quá trình điện phân được sử dụng để tách nước thành hydro và oxy. Công nghệ này có thể giảm đáng kể lượng phát thải carbon và góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

Trong lĩnh vực vận tải, pin nhiên liệu hydro không phát thải đã bắt đầu được ứng dụng rộng rãi. Chẳng hạn, 14 con tàu chạy bằng động cơ pin hydro do hãng Alstom của Pháp sản xuất đã đi vào khai thác thương mại ở Đức, thay thế tàu chạy bằng dầu diesel. Các tàu này có thể chạy cả ngày chỉ với một bình hydro, giúp tiết kiệm 1,6 triệu lít dầu diesel, giảm 4.400 tấn khí thải CO2 mỗi năm, vận tốc tối đa 140 km/h.

Hãng Airbus cũng có dự án 3 mẫu máy bay dùng nhiên liệu hydro hóa lỏng, dự kiến chuyến bay đầu tiên sẽ được thực hiện vào năm 2035.

Mới đây, ngày 23/10/2023, Trung Quốc cũng đã đạt được thành tựu mới trong nỗ lực phát triển vận tải xanh khi một con tàu chạy bằng hydrogen đã thực hiện thử nghiệm hành trình ngắn trên sông Trường Giang. Con tàu này có thể tiết kiệm khoảng 103 tấn dầu và giảm phát thải khoảng 344 tấn CO2 so với một con tàu truyền thống. Xem nhiên liệu hydrogen là một trong những ưu tiên nghiên cứu và đầu tư, quốc gia này đã chế tạo hàng chục nghìn xe điện dùng pin hydrogen và đang nghiên cứu ứng dụng cho máy bay điện.