Chuyển hóa năng lượng trong hệ thống điện mặt trời

Chuyển hóa năng lượng là gì?

Chuyển đổi năng lượng là quá trình thay đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Trong vật lý, năng lượng là một đại lượng cung cấp khả năng thực hiện công việc hoặc cung cấp nhiệt. Ngoài việc có thể chuyển đổi, theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng có thể chuyển sang một vị trí hoặc vật thể khác, nhưng nó không thể được tạo ra hoặc phá hủy. Ta có thể nhận biết được các dạng năng lượng như hóa năng, quang năng, điện năng khi chúng chuyển hóa thành cơ năng hay nhiệt năng.

Ví dụ về sự chuyển hóa năng lượng trong tự nhiên:

- Nhiệt điện: năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được chuyển hóa thành cơ năng rồi thành điện năng.

- Thủy điện: thế năng của nước trên hồ chứa được biến đổi thành động năng rồi thành điện năng.

- Điện gió: động năng của gió được biến đổi thành điện năng.

- Pin năng lượng mặt trời: biến đổi trực tiếp quang năng thành điện năng.

- Điện hạt nhân:  năng lượng hạt nhân được biến đổi thành nhiệt năng rồi thành cơ năng cuối cùng thành điện năng.

- Trong nhà máy nhiệt điện, thủy điện, điện hạt nhân, đều có máy phát điện trong đó cơ năng được chuyển hóa thành điện năng.

Sự chuyển đổi năng lượng mặt trời

Sự chuyển đổi năng lượng mặt trời mô tả các công nghệ dành cho việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành các dạng năng lượng khác, bao gồm điện, nhiên liệu và nhiệt. Nó bao gồm các công nghệ thu thập ánh sáng trong đó sử dụng các thiết bị quang điện bán dẫn truyền thống (PV), quang điện mới nổi, sản xuất nhiên liệu mặt trời thông qua điện phân, quang hợp nhân tạo và các dạng xúc tác quang liên quan trực tiếp đến việc tạo ra các phân tử giàu năng lượng.

Các khía cạnh cơ bản về điện quang trong một số công nghệ chuyển đổi năng lượng mặt trời mới nổi để tạo ra được cả điện (quang điện) và nhiên liệu mặt trời, tạo thành một lĩnh vực nghiên cứu tích cực hiện nay.

Sản xuất điện

Quang điện (PV) sử dụng pin mặt trời silicon để chuyển đổi năng lượng từ nguồn ánh sáng mặt trời thành điện năng. Sự chuyển đổi này hoạt động dưới hiệu ứng quang điện dẫn đến sự phát xạ của các electron. Năng lượng mặt trời tập trung (CSP). Sử dụng thấu kính hoặc gương và thiết bị theo dõi để tập trung một vùng lớn ánh sáng mặt trời thành một chùm tia nhỏ. Điện mặt trời được dự đoán là nguồn điện lớn nhất thế giới vào năm 2050. 

>>Xem thêm: Tìm hiểu dòng điện một chiều trong hệ thống điện mặt trời

Năng lượng nhiệt

Nhiệt lượng do mặt trời thu vào có cường độ cao và có tính phóng xạ. Mặt trời bắn phá Trái Đất bằng hàng tỷ hạt nano tích điện với một lượng năng lượng khổng lồ được tích trữ bên trong chúng. Lượng nhiệt này có thể được sử dụng để làm nóng nước, sưởi ấm không gian, làm mát không gian và quá trình sinh nhiệt. 

Nhiều hệ thống tạo hơi đã thích nghi với việc sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn chính để làm nóng nước cấp, một sự phát triển đã làm tăng đáng kể hiệu suất tổng thể của nồi hơi và nhiều loại hệ thống thu hồi nhiệt thải khác. Bếp năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu nướng, sấy khô và thanh trùng. Quá trình chưng cất bằng năng lượng mặt trời được sử dụng cho các quy trình xử lý nước để tạo ra nước uống có thể uống được, đã là một nhân tố cực kỳ mạnh mẽ trong việc cung cấp cho các quốc gia cần cứu trợ thông qua việc sử dụng công nghệ tiên tiến.

Tạm kết

Nói chung mọi quá trình biến đổi trong tự nhiên đều kèm theo sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác hay truyền từ vật này sang vật khác. Nhận biết được 1 vật có năng lượng khi vật đó có khả năng thực hiện công (cơ năng) hay làm nóng các vật khác ( nhiệt năng)