Bước tiến dài của công nghệ năng lượng mặt trời

Kể từ đầu những năm 60 thế kỷ 19, khi mà kỹ sư, nhà sáng chế Auguste Mouchout người Pháp sử dụng một chiếc nồi kín bằng thuỷ tinh, một chiếc đĩa hình parabôn mài bóng và sức nóng mặt trời để tạo ra hơi nước, cấp cho chiếc động cơ hơi nước đầu tiên chạy bằng năng lượng mặt trời thì đến nay, công nghệ năng lượng nhiệt mặt trời (solar thermal energy - STE) đã có những bước tiến dài. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bước tiến dài của công nghệ năng lượng mặt trời Bước tiến dài của công nghệ năng lượng mặt trời Kể từ đầu những năm 60 thế kỷ 19, khi mà kỹ sư, nhà sáng chế AugusteMouchout người Pháp sử dụng một chiếc nồi kín bằng thuỷ tinh, một chiếcđĩa hình parabôn mài bóng và sức nóng mặt trời để tạo ra hơi nước, cấp chochiếc động cơ hơi nước đầu tiên chạy bằng năng lượng mặt trời thì đến nay,công nghệ năng lượng nhiệt mặt trời (solar thermal energy - STE) đã cónhững bước tiến dài. Giờ đây đã có hàng loạt các hệ công nghệ đang được hoặc sẵn sàng sử dụng -trong đó phải kể đến máng gương parabôn, tháp năng lượng, và hệ thống đĩa/độngcơ - và một số hệ khác đang trong quá trình triển khai. Các thông báo liên tiếp xuấthiện trong tháng 10 và 11 vừa qua cho thấy sự đa dạng và mức độ triển khai củacác công nghệ này.Công nghệ CSP thế hệ mới Công ty Ausra Inc. đã đưa vào hoạt động trạm năng lượng nhiệt mặt trời(STE) Kimberlina tại Bakersfield (bang California, Mỹ). Đây là trạm nhiệt điện mặttrời đầu tiên kể từ khi Công ty FPL Energy xây dựng 9 hệ thống phát năng lượngmặt trời tại sa mạc Mojave vào cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990.Trạm Kimberlina công suất 5 MW điện sử dụng công nghệ tập trung năng lượngmặt trời (concentrating solar power - CSP) “thế hệ mới”, theo cách gọi của AusraInc., và công ty này nói rằng trạm phát điện này được xây dựng theo mẫu của trạmnhiệt điện Liddell ở bang New South Wales (Ôxtrâylia). Trạm bao gồm các dãygương dài 1.000 foot (cỡ 300 m), và 150 công nhân phải mất 7 tháng mới xây dựngxong (xem Ảnh 1). Các tuyến thu năng lượng sẽ phát ra 25 MW nhiệt năng làmquay một tuabin hơi tại trạm phát điện năng lượng sạch cạnh đó. Theo công tyAusra, họ đã giảm được chi phí nhờ đơn giản hoá thiết kế và sản xuất gương hàngloạt tại nhà máy của họ tại Las Vegas (bang Nevada).Kimberlina chỉ là bước khởi đầu của nhiệt điện mặt trời tại bang California. Hiệnnay công ty Ausra đang triển khai cho công ty Pacific Gas and Electric một nhà máynhiệt điện công suất 177 MW tại Carrizo Plains, ở phía tây Bakersfield. Ngoài nhàmáy trên, Ban Năng lượng bang California đang xét duyệt các đề xuất về năm nhàmáy nhiệt điện mặt trời cỡ lớn, bao gồm dự án SES Solar Two (750 MW) của côngty Stirling Energy Systems, tháp năng lượng mặt trời Ivanpah (400 MW) của côngty BrightSource, dự án máng thu năng lượng mặt trời (250 MW) của công tyBeacon Solar tại Kern County và hai dự án năng lượng hỗn hợp (hybrid) có sửdụng máng thu năng lượng mặt trời để tạo ra công suất tổng là 112 MW. Sáu dự ánnói trên cộng lại sẽ bổ sung 1.689 MW cho lưới điện. Văn phòng Quản lý Đất Liênbang cũng đang nghiên cứu yêu cầu đầu tư 34 nhà máy điện mặt trời nữa tại miềnNam California, với tổng công suất khoảng 24 GW.Tuabin hơi nước tháp mặt trờiTheo công ty Siemens Energy, họ sẽ cung cấp một động cơ hơi nước công nghiệpcho một trong những nhà máy điện tháp mặt trời (solar tower) vận hành thươngmại đầu tiên, đó là dự án Solar Tres (19 MW) của công ty Sener, đặt ở gần Seville(Tây Ban Nha), đã khởi công cách đây 7 năm. Để tập trung ánh sáng mặt trời, nhàmáy điện này sẽ sử dụng hệ thống gương dõi theo mặt trời được bố trí thành hàngxung quanh tháp và phản xạ ánh sáng trực tiếp vào bộ thu đặt trên đỉnh tháp caokhoảng 400 foot (120 m). Ảnh 2: Không phải chỉ cứ thuỷ tinh mới phản quang. Mỏng phản quang dài375 foot (114 m), rộng 20 foot (6 m). Theo hóng SkyFuel, đây là đơn nguyên máng gương parabôn lớn nhất cho đến nay.Các gương dõi theo mặt trời (heliostat) sẽ được bố trí trên diện tích 0,32 km2, tứclà khoảng bằng 60 lần diện tích sân bóng đá. Trong dự án này, muối được sử dụngđể truyền nhiệt bên trong bộ thu, thay vì dầu nhiệt (thermo oil) theo cách truyềnthống. Ánh sáng mặt trời tập trung sẽ tạo ra nhiệt độ trên 900oC tại thiết bị thu.Kết quả là muối khi bị nung nóng lên tới khoảng 565oC, sẽ chuyển sang trạng tháilỏng và chảy qua bộ trao đổi nhiệt, tạo ra đủ hơi nước làm quay tổ máy phát điệntuabin.Siemens, hãng chuyên chế tạo tuabin dùng trong các nhà máy nhiệt điện mặt trờidùng gương parabôn, đã chế tạo riêng tuabin SST-600 loại hai xilanh gia nhiệt lạiđể đáp ứng các yêu cầu công nghệ cho dự án tháp mặt trời Sener. Theo công tySiemens, việc gia nhiệt lại sẽ nâng cao hiệu suất chung của nhà máy. Siemens cũngkết hợp với Sener tìm ra thiết kế bảo vệ để tuabin hơi không bị nguội quá mức vàoban đêm.Gương parabôn không có thuỷ tinhPhần lớn các máng gương parabôn đều làm bằng thuỷ tinh uốn cong rất nặng. Thếnhưng hãng SkyFuel Inc. mới thành lập và các nhà khoa học thuộc Phòng thínghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia mới đây tiết lộ rằng SkyTrough lại được chếtạo bằng vật liệu riêng của hãng SkyFuel mang tên ReflecTech, loại màng mỏngpolyme mạ bạc có tính phản quang cao, khó vỡ, được gắn vào các tấm nhôm mỏng(Ảnh 2). Màng mỏng này có nhi ều ưu điểm: cho phép chế tạo các tấm phân đoạnlớn hơn, và do vậy số lượng yêu cầu ít hơn so với các thiết kế máng gương trướcđây, và theo hãng SkyFuel, nhờ đó giảm được chi phí cho máng parabôn tập trungánh sáng tới 35%; và có thể chế tạo với khối lượng lớn.Khác với các đối thủ cạnh tranh khác trong lĩnh vực năng lượng mặt trời nhưAusra và BrightSource, trong các buổi đàm phán với nhiều công ty có ý định xâydựng nhà máy nhiệt điện mặt trời tại miền Tây Nam nước Mỹ, hãng SkyFuel nóirằng họ không muốn xây dựng các nhà máy điện của riêng họ theo công nghệ này.SkyFuel cũng đang nghiên cứu phương án của riêng họ về công nghệ Fresnel tuyếntính, trong đó sử dụng muối nóng chảy làm chất lỏng truyền nhiệt. Ảnh 3: Tháp điện mặt trời ở Tây Ban NhaCông nghệ hỗn hợp năng lượng nhiệt mặt trờiTháng 10/2008, Viện nghiên cứu Điện lực Mỹ (EPRI) bắt đầu chương trình nghiêncứu tại hai nhà máy chu trình hỗn hợp đốt khí tự nhiên - nhà máy Griffith Energycủa công ty Dynegy Inc. tại Kingman ...