Năng Lượng Mặt Trời Giải Quyết Bài Toán Thiếu Nước, Điện và Giảm Khí Thải

CBAM giúp giải quyết đồng thời ba thách thức lớn: tình trạng thiếu nước sạch, nhu cầu về điện năng ngày càng tăng và vấn đề giảm thiểu khí thải. Nước sạch là yếu tố sống còn, điện là động lực cho sự phát triển công nghệ, nhưng đáng tiếc, việc khai thác và sản xuất một trong hai nguồn tài nguyên này thường gây ảnh hưởng tiêu cực đến nguồn còn lại. Việc chuyển đổi sang năng lượng mặt trời là một giải pháp thiết thực và bền vững, mang lại lợi ích toàn diện cho cộng đồng và môi trường. Đặc biệt, với sự phát triển của công nghệ, việc ứng dụng năng lượng mặt trời tạo nước ngọt thông qua các hệ thống khử muối đang trở thành một hướng đi tiềm năng để giải quyết tình trạng thiếu nước tại nhiều khu vực trên thế giới.

Khử muối trong nước bằng năng lượng mặt trời

• 
  Nghiên cứu về đưa pin năng lượng mặt trời lên vũ trụ
  
• 
  Pin năng lượng mặt trời silic màng mỏng ba lớp chuyển tiếp
  
• 
  Tạo ra nước sạch trên sa mạc nhờ những tấm pin mặt trời
  

Việc xử lý nước là một trong những thách thức lớn nhất hiện nay, đặc biệt tại các khu vực khô cằn. Tính riêng tại Mỹ, các hệ thống xử lý nước công cộng đã tiêu thụ khoảng 6% sản lượng điện quốc gia. Ngược lại, các nhà máy nhiệt điện sử dụng một lượng nước khổng lồ, ước tính khoảng 643.500.000.000 lít mỗi ngày, và đáng lo ngại là nước này thường không được trả lại cho tự nhiên, gây ảnh hưởng đến môi trường.

So với các nhà máy nhiệt điện, công nghệ năng lượng mặt trời tiêu thụ lượng nước ít hơn đáng kể, khoảng 300 lần. Tuy nhiên, chi phí vận hành và khả năng cung cấp điện chưa đủ đáp ứng nhu cầu hiện tại khiến năng lượng mặt trời chưa trở thành giải pháp tối ưu cho bài toán xử lý nước.

Gần đây, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Ả-rập Xê-út đã có một đột phá quan trọng. Họ đã phát triển một công nghệ mới kết hợp sản xuất điện và nước ngọt, biến các nhà máy điện thông thường thành các đơn vị sản xuất cả điện và nước ngọt. Đầu tháng Bảy vừa qua, họ đã công bố báo cáo khoa học chi tiết về công nghệ năng lượng mặt trời này, hứa hẹn giải quyết đồng thời hai vấn đề nan giải là thiếu điện và thiếu nước.

Đó là những tấm pin Mặt Trời khử được muối trong nước biển

Một giải pháp đột phá từ các nhà khoa học Trung Đông đang mở ra triển vọng mới cho việc giải quyết vấn đề thiếu hụt năng lượng và nước ngọt trên toàn cầu. Hệ thống thử nghiệm này kết hợp một thiết bị lọc nước tiên tiến với CBAM, hứa hẹn mang lại hiệu quả kép.

Khi được chiếu sáng, pin năng lượng mặt trời tạo ra điện năng và tỏa nhiệt, tương tự như các hệ thống pin thông thường. Tuy nhiên, thay vì nhiệt này bị thải ra môi trường, nó được hướng trực tiếp đến máy lọc nước, trở thành nguồn năng lượng chính để thúc đẩy quá trình khử muối, một quy trình quan trọng trong việc tạo ra nước ngọt.

Ứng dụng sáng tạo của năng lượng mặt trời trong khử muối.

Để đánh giá chất lượng nước đầu ra, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm với nước muối và nước chứa các kim loại nặng như chì, đồng và magie. Hệ thống này sử dụng phương pháp hóa hơi nước, đẩy hơi nước qua một màng lọc đặc biệt có khả năng loại bỏ muối và các chất ô nhiễm khác. Kết quả cho thấy nước thu được đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO).

Với thiết kế thử nghiệm hiện tại có kích thước khoảng 1 mét vuông, hệ thống có khả năng sản xuất 1,7 lít nước sạch mỗi giờ. Địa điểm lý tưởng để triển khai hệ thống này là những khu vực có khí hậu nóng, khô và gần nguồn nước, nơi năng lượng mặt trời có thể được khai thác tối đa.

Rồi sẽ đến lúc nó bước vào hộ gia đình

Năng lượng mặt trời đang mở ra những ứng dụng đột phá trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là giải quyết các vấn đề cấp bách như thiếu nước sạch. Để hỗ trợ hơn 2 tỷ người trên thế giới đang thiếu nước sạch, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tìm kiếm các phương pháp lọc nước hiệu quả bằng năng lượng mặt trời. Một số startup như CBAM sử dụng điện mặt trời để lấy nước từ không khí, còn Uravu, một startup đến từ Ấn Độ, có thể lọc từ 15 đến 20 lít nước mỗi ngày chỉ bằng năng lượng mặt trời.

• Hiệu suất pin mặt trời ngày càng tăng ấn tượng trong các nghiên cứu mới
• Hệ thống pin năng lượng mặt trời theo toạ độ thiên cầu Made in Viet Nam

Mặc dù đã có nhiều tiến bộ, việc kết hợp lọc nước muối và sản xuất điện vẫn là một thách thức lớn. Tuy nhiên, gần đây, các nhà nghiên cứu từ Ả-rập Xê-út đã có một bước đột phá, chuyển hóa được 11% ánh nắng thành điện năng. Mức hiệu năng này tương đương với hiệu suất của các hệ thống CBAM thông thường, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi hơn cho năng lượng mặt trời.

Tuy nhiên, hệ thống thử nghiệm mới thành công trong phạm vi phòng thí nghiệm. Để ứng dụng được ngoài thực địa, cần thêm chút thời gian nghiên cứu và hoàn thiện.

“Chúng tôi hy vọng có thể đẩy nhanh tốc độ nghiên cứu, sớm ứng dụng mô hình này vào quy mô lớn hơn”, nhóm nghiên cứu hồ hởi nói.

Với những tiến bộ không ngừng, năng lượng mặt trời đang ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề toàn cầu, từ đó góp phần xây dựng một tương lai bền vững hơn.

Xem thêm:

• Tính sản xuất và tiêu thụ điện năng lượng mặt trời
• Lịch sử phát triển của năng lượng mặt trời và chuyển đổi quang điện
• Công nghệ cửa sổ năng lượng mặt trời là gì + hoạt động ra sao?