Khám phá về năng lượng mặt trời tập trung – CSP

Có thể chúng ta đã quá quen thuộc với cách khai thác nguồn năng lượng mặt trời bằng công nghệ quang điện. Vậy các bạn đã từng nghe qua cách khai thác năng lượng mặt trời nào khác chưa? Bài viết này, EMPower sẽ chia sẻ đến các bạn về năng lượng mặt trời tập trung. Hãy cùng chúng tôi khám phá sâu hơn về giải pháp này, cũng như những tiêm năng mà nó có thể mang lại.

Năng lượng mặt trời tập trung là gì?

Năng lượng mặt trời tập trung hay còn được gọi là CSP (viết tắt của concentrated solar power). Đây là công nghệ khai thác năng lượng mặt trời bằng cách sử dụng gương hoặc thấu kính để tập trung một vùng lớn ánh sáng mặt trời vào máy thu. Điều đặc biệt về CSP là nó không chuyển trực tiếp ánh nắng thành điện. Mà thay vào đó nó tập trung nhiệt độ lên một điểm cụ thể rồi chuyển đổi thành nhiệt năng. Nhiêt năng này được dùng để tạo ra hơi nước, từ đó kích hoạt tua-bin quay và sản xuất ra điện năng. Hoặc, nhiệt độ này cũng có thể được sử dụng trực tiếp để cung cấp nhiệt cho các ngành công nghiệp cần nhiệt. Như các ngành công nghiệp nặng hoặc công nghiệp chế biến thực phẩm. 

Điều này giúp cho CSP trở thành một phương pháp hiệu quả và có thể phục vụ nhiều mục đích khác nhau. Giúp vừa đáp ứng nhu cầu điện năng, vừa đáp ứng được cả nhu cầu nhiệt năng. 

Năng lượng mặt trời tập trung hoạt động như thế nào?

Có hai giải pháp công nghệ năng lượng mặt trời tập trung chính. Giẩi pháp đầu tiên khai thác bằng cách sử dụng gương hoặc thấu kính để tập trung ánh nắng mặt trời và tạo ra nhiệt độ cao. Nhiệt độ này được sử dụng để làm bốc hơi nước trong một bình được đặt song song với gương hoặc thấu kính. Giải pháp thứ hai là tập trung các tia nắng mặt trời vào một điểm duy nhất. Tuy nhiên, cả hai giải pháp này đều có mục tiêu là sử dụng nhiệt độ để sản xuất hơi nước, kích hoạt tua-bin và tạo ra điện năng.

Bên cạnh đó, hệ thống năng lượng mặt trời tập trung thường tích hợp thêm hệ thống lưu trữ năng lượng. Điều này để đảm bảo có thể duy trì nguồn năng lượng khi cần thiết, đặc biệt trong những thời điểm thiếu ánh sáng mặt trời.

>>> Đọc thêm: Hệ thống điện mặt trời lưu trữ giúp nâng cao hiệu suất

Ưu điểm và nhược điểm của CSP

Ưu điểm của năng lượng mặt trời tập trung

Đây là nguồn năng lượng tái tạo. Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch và vô tận. Nó giúp giảm lượng khí thải carbon, đóng góp vào việc ngăn ngừa ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu.

Đối với công nghệ CSP, chúng có khả năng thu được cả phần quang phổ nhìn thấy và phần không nhìn thấy (các tia hồng ngoại). Điều này giúp hệ thống CSP có thể tận dụng tối đia nguồn năng lượng mặt trời. 

Với khả năng sản xuất cả điện lẫn nhiệt, CSP đáp ứng được nhu cầu đáng kể của các ngành công nghiệp trên khắp thế giới. Đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp nặng, nơi nhu cầu về nhiệt độ cao vượt xa nhu cầu về điện. Thực tế, nhiệt là loại năng lượng chiếm tới 2/3 nhu cầu năng lượng của các ngành công nghiệp trên toàn thế giới. Và nó đóng góp gần 1/5 tổng tiêu thụ năng lượng của toàn cầu. Vì vậy, việc sử dụng năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt bằng công nghệ CSP đóng vai trò rất quan trọng. Đặc biệt đối với các quốc gia có ngành công nghiệp nặng phát triển.

Năng lượng mặt trời tập trung có khả năng kết hợp với các nguồn năng lượng khác. Đảm bảo cung cấp đủ lượng điện cần thiết để đáp ứng nhu cầu năng lượng trong tương lai. Đặc biệt, hầu hết các thiết bị CSP có tính tương thích với các công nghệ phát điện hiện đại, cho phép hệ thống dễ dàng tích hợp vào hệ thống lưới điện.

Nhược điểm của điện mặt trời tập trung

Hệ thống năng lượng mặt trời tập trung đòi hỏi một diện tích đất rộng lớn để triển khai và hoạt động. Điều này dẫn đến việc hạn chế sử dụng CSP ở các khu vực có mật độ dân cư cao.

Bởi vì việc sử dụng CSP đòi hỏi sử dụng lượng nước lớn. Để hoạt động các hệ thống tua-bin hơi nước và làm mát các lò phản ứng nhiệt hóa học. Trong một vài trường hợp, nước biển có thể được coi là một giải pháp khả thi. Nhưng điều này có thể gây ra các vấn đề liên quan đến bức xạ mặt trời. Ngoài ra, việc tập trung ánh sáng cũng có thể tạo ra sự gia tăng sức nóng. Và có thể ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, bao gồm các loài động vật.

Mặc dù nguyên vật liệu để sản xuất trang thiết bị cho hệ thống CSP khá thông dụng. Tuy nhiên chi phí đầu tư ban đầu cho việc triển khai CSP vẫn rất cao. Điều này là bởi vì các tấm gương hoặc thấu kính trong hệ thống CSP thường có kích thước lớn, giống như cánh máy bay. Và chúng dễ bị mất cân bằng dưới tác động của gió hay những yếu tố khác. Điều này đòi hỏi hệ thống phải sử dụng các cấu trúc kim loại phức tạp và đắt tiền để đảm bảo sự ổn định của các tấm gương hoặc thấu kính. Do đó, chi phí triển khai và duy trì hệ thống CSP thường khá cao. 

Sự khác biệt giữa quang điện và CSP

Hiện nay, có hai cách để khai thác nguồn năng lượng mặt trời là quang điện (PV) và năng lượng mặt trời tập trung (CSP). Cách sản xuất điện năng của hai phương pháp này hoàn toàn khác nhau.

Đối với phương pháp quang điện (PV). Các tấm pin mặt trời sẽ hấp thụ ánh sáng mặt trời và trực tiếp chuyển đổi thành dòng điện một chiều. Dòng điện một chiều này tiếp tục được biến tần (inverter) chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều thích hợp với các thiết bị điện.

Trong khi đó, hệ thống năng lượng mặt trời tập trung sử dụng nhiệt năng từ ánh nắng mặt trời để chuyển đổi thành điện năng. Và sau đó phân phối điện năng này lên lưới điện.

Nhìn chung mặc dù cách khai thác và sản xuất điện năng của hai phương pháp này là hoàn toàn khác nhau. Nhưng chúng đều có chung mục tiêu là tạo ra nguồn điện để cung cấp cho người dùng. Và chúng đều không thải khí carbon ra môi trường trong quá trình vận hành. Giúp bảo vệ môi trường và chống biến đổi khí hậu.

Các bạn vừa cùng EMPower tìm hiểu về năng lượng mặt trời tập trung (CSP). Có thể thấy đây là một phương pháp khai thác năng lượng mặt trời rât hiệu quả. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn tồn tại nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu khá lớn.