Công nghệ nano biến điện Mặt trời thành nguồn năng lượng rẻ nhất

Nano-antenna là công nghệ mới với các nền tảng từ thế kỷ trước mở ra hy vọng vào một nền công nghiệp năng lượng vừa rẻ, vừa không gây ô nhiễm môi trường.
Chương trình Năng lượng và Cuộc sống 2023 – Chủ đề “Điện mặt trời tự sản tự tiêu” Bộ Công Thương hợp tác với Hàn Quốc trong đầu tư và hiệu quả năng lượng Các dự án năng lượng tái tạo chuyển tiếp phát gần 730 triệu kWh điện lên lưới
Công nghệ nano biến điện Mặt trời thành nguồn năng lượng rẻ nhất
Việc đưa công nghệ nano-antenna vào sản xuất điện Mặt trời sẽ giúp giảm giá thành đối với loại hình năng lượng này. Ảnh minh họa

Điện Mặt trời là lối ra trọng yếu cho ngành công nghiệp năng lượng của loài người. Tuy nhiêu, pin Mặt trời đang ngày càng cho thấy nhiều bất cập. Nano-antenna là một công nghệ mới với các nền tảng được hình thành từ thế kỷ trước đang mở ra nhiều hy vọng vào một nền công nghiệp năng lượng thay thế vừa rẻ, vừa không gây ô nhiễm môi trường. Với trình độ khoa học - công nghệ hiện nay, việc “bắt sóng ánh sáng làm ra điện” đang là một tương lai rất gần.

Điện Mặt trời - bùng nổ và thoái trào

“Bùng nổ điện Mặt trời” - đó là những gì người ta dùng để mô tả ngành công nghiệp mới nổi và phát triển với tốc độ khủng khiếp này từ năm 2013, khi lần đầu tiên tổng công suất các nhà máy điện Mặt trời vượt mốc 100 GigaWatt, tương đương tổng công suất của 16 nhà máy nhiệt điện và nguyên tử lớn nhất thế giới cộng lại. Dẫn đầu xu hướng mới đó là Trung Quốc, Nhật Bản và Mỹ - nơi sản lượng điện Mặt trời tăng trung bình 50 - 100% so với cùng kỳ năm trước và duy trì tốc độ phát triển đó trong gần 10 năm liên tục. Nhiều dự tính cho hay, đến giữa thế kỷ này, khoảng 1/4 sản lượng điện thế giới sẽ được tạo ra từ những tấm pin Mặt trời.

Nguyên nhân chủ yếu của cuộc bùng nổ đó là do giá thành sản xuất điện Mặt trời giảm rất nhanh và liên tục. 20 năm trước, giá thiết bị và lắp đặt để tạo ra 1kW/h ở Mỹ là 10.000 USD, còn bây giờ chỉ khoảng 2 - 4 USD; giá thành 1kW/h hồi đó khoảng 1 euro thì bây giờ chỉ còn 0,06 - 0,08 euro. Trong cuộc chạy đua giảm giá ấy, Trung Quốc giữ vai trò tiên phong với sản lượng sản xuất pin Mặt trời khiến thế giới phải kinh ngạc, chiếm tới 4 trong 10 hãng sản xuất pin Mặt trời lớn nhất thế giới với vị trí dẫn đầu thuộc về công ty Yingli. Các công ty còn lại thuộc về Mỹ, Canada, Nhật Bản, Na Uy và Hàn Quốc.

Cuộc chạy đua hạ giá thành pin điện Mặt trời làm cho nhiều công ty sản xuất lâm vào thua lỗ. Họ buộc phải tìm ra các thị trường tiêu thụ mới hoặc thu hẹp khả năng sản xuất. Bên cạnh đó, các chính sách hỗ trợ từ nhà nước cũng ngày càng giảm đi khiến các công ty nói trên càng thêm khó khăn. “Chúng tôi đang lâm vào một cuộc khủng hoảng thừa đặc trưng mà bất cứ ai từng học kinh tế chính trị đều biết. Cùng với nó, độ bền của sản phẩm pin Mặt trời đang phản lại chúng tôi - 30 năm là quãng thời gian quá dài để các nhà máy điện Mặt trời mua mới pin thay thế. Chúng tôi không chịu đựng được lâu đến thế”, một lãnh đạo công ty buôn bán pin Mặt trời hàng đầu thế giới đang xúc tiến hàng loạt dự án điện Mặt trời tại Việt Nam cho biết.

Công nghệ nano vào cuộc

Năm 1985, nhà khoa học R. E. Smalley và cộng sự thuộc Đại học Rice, Mỹ công bố bài báo khoa học về kết quả nghiên cứu phân tử C60 của họ. Theo đó, những phân tử C60 có cấu trúc như một trái bóng được ghép từ những mảnh lục giác carbon tiêu chuẩn, có kích thước một vài nanomet. Ngoài tính siêu dẫn, các phân tử C60 còn có khả năng hấp thu ánh sáng siêu đẳng, chuyển hóa thành điện năng. Khả năng “nuốt ánh sáng” còn tăng lên gấp bội khi C60 được tạo ra bằng phương pháp hồ quang hóa carbon, tạo thành phân tử hình ống ghép từ các mảnh carbon lục giác chuẩn. Công trình của R. E. Smalley và cộng sự được giải Nobel hóa học 11 năm sau đó.

Sau công bố của nhóm Smalley, các hãng công nghệ hàng đầu thế giới bắt tay vào nghiên cứu vật liệu mới đầy triển vọng này. Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào tính siêu dẫn với thành tích đáng kể thuộc về nhóm khoa học tạo sợi carbon siêu dẫn tại công ty IBM. Mãi đến năm “điện Mặt trời bùng nổ” và thoái trào, họ mới “chợt nhớ ra” C60 còn có tính năng biến ánh sáng thành điện năng nữa.

Nguyên lý biến ánh sáng thành điện năng rất đơn giản. Nó được đăng ký bản quyền năm 1972 bởi Robert Bailey và James Fletcher. Các antenna vươn ra “bắt” các sóng ánh sáng, làm các điện tử vòng ngoài trong nguyên tử rung theo sóng ánh sáng và từ đó, dòng điện được tạo thành. Nguyên lý tạo điện như trên phải đợi đến khi vật liệu C60 ra đời mới trở nên khả thi bởi chỉ cấu trúc kích thước cỡ nanomet mới “cảm” được rung động của sóng ánh sáng và tạo điện. Theo sau C60, các nhà nghiên cứu còn tạo ra Silic đa điện tử hình ống tương tự như C60 với khả năng tạo điện còn cao hơn nhiều lần.

Nano-antenna có nhiều ưu điểm vượt trội so với pin Mặt trời. Hiệu quả chuyển đổi năng lượng lý thuyết đạt 100%, trong khi pin Mặt trời chỉ đạt trên dưới 44%. Nguyên vật liệu và công nghệ chế tạo nano-antenna đơn giản hơn chế tạo pin Mặt trời rất nhiều, giá thành 1m2 nano-antenna chỉ khoảng 3 - 5USD, điều mà các công ty sản xuất pin Mặt trời hàng đầu thế giới chưa bao giờ dám mơ tới. Bên cạnh đó, nano-antenna còn “bắt” cả sóng nhiệt, các tia hồng ngoại, tử ngoại, Rơn-ghen,... đi qua, chứ không chỉ bắt các sóng ánh sáng và biến chúng thành điện.

Tuy nhiên, việc đưa nano-antenna vào thực tế sản xuất điện không phải không gặp những trở ngại nhất định. Thứ nhất, việc chuyển điện năng đã sản xuất từ tế bào nano-antenna ra ngoài hiện còn thất thoát nhiều. Thứ hai, công nghệ hồ quang sản xuất C60 hiện mới chỉ ở quy mô nhỏ, chưa từng tiến hành sản xuất ở quy mô công nghiệp. Các nhà nghiên cứu cho rằng, với tiến bộ công nghệ hiện nay, 2 khó khăn trên sẽ được giải quyết trong vòng 3 - 5 năm nữa.

Niềm lạc quan của tương lai gần

Việc đưa công nghệ nano-antenna vào sản xuất điện năng sẽ tạo ra một bước ngoặt về giá đối với loại hình năng lượng này. “Hãy thử tưởng tượng: nguyên liệu để sản xuất nano-antenna là than đá, đầu vào là ánh sáng Mặt trời, rác thải là vụn carbon lại trộn vào đất và trở về làm than đá. Tôi tin không có bất cứ công nghệ sản xuất điện nào lại rẻ và thân thiện với môi trường như thế”, tiến sĩ Sliucar của Hiệp hội Znanie (Kiến thức) Nga nói. Ông cho rằng, những sợi carbon với đường kính nhỏ hơn 100 nanomet sẽ khiến cho giá điện Mặt trời hạ xuống thấp hơn cả giá nhiệt điện, thủy điện và điện hạt nhân. “Chúng ta sẽ sử dụng năng lượng rẻ và thân thiện nhất với môi trường ấy trong vài ba năm tới”, ông nói.

Tuy nhiên, quãng đường dài cần bắt đầu từ những bước đi nhỏ. Tiến sĩ Novack của Trung tâm nghiên cứu Idaho (Mỹ) cho rằng, điện từ nano-antenna nên bắt đầu đưa vào sử dụng từ việc sạc pin điện thoại, chạy xe hơi và sưởi ấm căn hộ. “Điện nano-antenna không nhất thiết phải hòa vào hệ thống lưới điện quốc gia. Các gia đình và địa phương có thể tạo ra các mô hình tự sản - tự tiêu năng lượng này và theo tôi, đó cũng lại cách phù hợp nhất để tiêu thụ điện năng có được từ các nano-antenna”.

petrotimes.vn
Bạn thấy bài viết này thế nào?
Kém Bình thường ★ ★ Hứa hẹn ★★★ Tốt ★★★★ Rất tốt ★★★★★
Bài viết cùng chủ đề: Năng lượng tái tạo

Có thể bạn quan tâm

Tin mới nhất

Phụ tải tăng cao, NSMO tối ưu hóa các nguồn huy động

Phụ tải tăng cao, NSMO tối ưu hóa các nguồn huy động

Để đảm bảo cung ứng đủ điện trong các tháng mùa khô, trước tình hình phụ tải tăng cao, NSMO chỉ đạo huy động cao các nguồn nhiệt điện trong tháng 4/2025.
Bắc Giang tiết kiệm được hơn 8.700 kWh điện

Bắc Giang tiết kiệm được hơn 8.700 kWh điện

Sau một giờ tắt đèn, từ 20h30 – 21h30, thứ Bảy, ngày 22/3/2025, sự kiện Giờ Trái đất đã giúp tỉnh Bắc Giang tiết kiệm được hơn 8.700 kWh điện.
Quảng Ninh tiết kiệm 25.000 kWh điện từ sự kiện Giờ Trái đất 2025

Quảng Ninh tiết kiệm 25.000 kWh điện từ sự kiện Giờ Trái đất 2025

Sau một giờ tắt đèn, từ 20h30 – 21h30, thứ Bảy, ngày 22/3/2025, sự kiện Giờ Trái đất đã giúp tỉnh Quảng Ninh tiết kiệm được 25.000 kWh điện.
Giờ Trái đất 2025, cả nước tiết kiệm 448.000 kWh

Giờ Trái đất 2025, cả nước tiết kiệm 448.000 kWh

Theo NSMO, sau 1 giờ tắt đèn sự kiện Giờ Trái đất năm 2025 (từ 20h30 đến 21h30 ngày 22/3/2025), cả nước đã tiết kiệm lượng điện năng là 448.000 kWh.
Năng lượng mặt trời tăng tốc, ngành dầu khí lép vế?

Năng lượng mặt trời tăng tốc, ngành dầu khí lép vế?

Trong bối cảnh chuyển đổi năng lượng toàn cầu diễn ra mạnh mẽ, chi phí của năng lượng mặt trời giảm mạnh đã đặt ra thách thức lớn đối với ngành dầu khí.

Tin cùng chuyên mục

Nghịch lý dầu thô Mỹ: Dự trữ tăng, giá vẫn leo thang

Nghịch lý dầu thô Mỹ: Dự trữ tăng, giá vẫn leo thang

Trong vài tuần qua, thị trường dầu thô Mỹ đang đối mặt với tình huống nghịch lý, khi dự trữ dầu thô tăng, nhưng giá dầu lại không giảm mà ngược lại còn tăng.
Hà Nội hưởng ứng Giờ Trái đất, lan tỏa tinh thần sống xanh

Hà Nội hưởng ứng Giờ Trái đất, lan tỏa tinh thần sống xanh

Sáng 22/3, Sở Công Thương Hà Nội và các đối tác đã tổ chức phát động hưởng ứng Giờ Trái đất 2025 nhằm lan tỏa tinh thần sống xanh đến người dân Thủ đô.
Longform | EVNNPC: Chuyển đổi số tạo sức bật cho sản xuất

Longform | EVNNPC: Chuyển đổi số tạo sức bật cho sản xuất

Những năm gần đây, Tổng công ty Điện lực miền Bắc (EVNNPC) đã chủ động thay đổi nhận thức - thói quen trong việc thực hiện chuyển đổi số.
PC Bắc Giang hưởng ứng Giờ Trái đất 2025

PC Bắc Giang hưởng ứng Giờ Trái đất 2025

Để hưởng ứng Giờ Trái đất 2025, tỉnh Bắc Giang đang kêu gọi các các tổ chức, cá nhân cùng tắt đèn và các thiết bị điện không cần thiết từ 20h30-21h30 ngày 22/3.
PC Sơn La đạp xe hưởng ứng Giờ Trái đất 2025

PC Sơn La đạp xe hưởng ứng Giờ Trái đất 2025

Sáng 21/3, Công ty Điện lực Sơn La (PC Sơn La) đã tổ chức hoạt động đạp xe diễu hành hưởng ứng "Toàn dân tiết kiệm năng lượng hưởng ứng Giờ Trái đất năm 2025".
Đảm bảo cấp điện các sự kiện chính trị - xã hội quan trọng miền Trung - Tây Nguyên năm 2025

Đảm bảo cấp điện các sự kiện chính trị - xã hội quan trọng miền Trung - Tây Nguyên năm 2025

EVNCPC chủ động các phương án đảm bảo cung cấp điện phục vụ các sự kiện chính trị - xã hội quan trọng trên địa bàn miền Trung - Tây Nguyên năm 2025.
Mỹ sẽ gia hạn giấy phép hoạt động của Chevron tại Venezuela?

Mỹ sẽ gia hạn giấy phép hoạt động của Chevron tại Venezuela?

Chính quyền Tổng thống Mỹ Donald Trump đang xem xét việc gia hạn giấy phép cho tập đoàn năng lượng đa quốc gia Chevron tiếp tục khai thác dầu tại Venezuela.
Anh đẩy nhanh khoản đầu tư 5,2 tỷ USD nâng cấp lưới điện

Anh đẩy nhanh khoản đầu tư 5,2 tỷ USD nâng cấp lưới điện

Cơ quan quản lý năng lượng của Vương quốc Anh sẽ đẩy nhanh khoản đầu tư 4 tỷ Bảng Anh (5,2 tỷ USD) nhằm thúc đẩy phát triển lưới điện quốc gia.
PC Quảng Ninh hưởng ứng Chiến dịch Giờ Trái đất năm 2025

PC Quảng Ninh hưởng ứng Chiến dịch Giờ Trái đất năm 2025

Để hưởng ứng Giờ Trái đất 2025, hiện Công ty Điện lực Quảng Ninh đang gấp rút phối hợp với các cơ quan liên quan trong tổ chức thực hiện và tuyên truyền.
Sửa đổi Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Thúc đẩy kinh tế xanh

Sửa đổi Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: Thúc đẩy kinh tế xanh

Theo kế hoạch dự thảo Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ trình Quốc hội trong tháng 3, hiện Bộ Công Thương đã hoàn tất việc tiếp thu, chỉnh lý.
Giá dầu của Nga giảm sâu, đồng Rúp tăng mạnh

Giá dầu của Nga giảm sâu, đồng Rúp tăng mạnh

Giá dầu thô của Nga tính theo đồng Rúp cho đến thời điểm này của tháng 3 đang thấp hơn 24% so với mức mục tiêu ngân sách liên bang cho năm 2025.
Dự án Luật Năng lượng nguyên tử (sửa đổi) có gì mới?

Dự án Luật Năng lượng nguyên tử (sửa đổi) có gì mới?

Mục đích ban hành Luật Năng lượng nguyên tử (sửa đổi) nhằm tiếp tục thể chế hóa các chủ trương của Đảng, chính sách của Nhà nước về năng lượng nguyên tử.
EVNCPC: Tăng quản lý hành lang tuyến để đảm bảo an toàn trong vận hành

EVNCPC: Tăng quản lý hành lang tuyến để đảm bảo an toàn trong vận hành

Tổng Công ty Điện lực miền Trung (EVNCPC) yêu cầu các đơn vị thành viên tăng quản lý hành lang tuyến, đẩy mạnh tuyên truyền an toàn điện trong nhân dân.
Vì sao nhiều trạm LNG nổi tại châu Âu bị bỏ không?

Vì sao nhiều trạm LNG nổi tại châu Âu bị bỏ không?

Mặc dù giá cao và nhu cầu ở châu Âu tăng mạnh, thế nhưng các trạm nhập khẩu LNG nổi tại Pháp và Đức đã bị bỏ không nhiều tháng. Vậy lý do là gì?.
6 bài học cho Việt Nam từ chính sách năng lượng Australia

6 bài học cho Việt Nam từ chính sách năng lượng Australia

Tình trạng bất ổn lưới điện, thiếu hụt điện, khí đốt đang là thách thức trong quá trình chuyển đổi năng lượng Australia, mang lại nhiều bài học cho Việt Nam.
Quảng Ninh: Đẩy mạnh các giải pháp tiết kiệm điện

Quảng Ninh: Đẩy mạnh các giải pháp tiết kiệm điện

Nhờ phát huy hiệu quả các chương trình tiết kiệm điện, năm 2024, sản lượng điện tiết kiệm của Quảng Ninh đạt 134.533.191 kWh, tương đương tỷ lệ 2,05%.
Tiết kiệm hàng tỷ đồng nhờ sử dụng năng lượng hiệu quả

Tiết kiệm hàng tỷ đồng nhờ sử dụng năng lượng hiệu quả

Sử dụng đèn led tiết kiệm điện, lắp biến tần, tận dụng than nhiệt trị thấp để cung cấp nhiệt cho nồi hơi… đã giúp Than Núi Béo tiết kiệm trên 1 triệu kWh/năm.
Hoàn thành Đề án điều chỉnh Quy hoạch điện VIII trước ngày 20/3

Hoàn thành Đề án điều chỉnh Quy hoạch điện VIII trước ngày 20/3

Chiều 18/3, Phó Thủ tướng Bùi Thanh Sơn chủ trì cuộc họp rà soát Đề án điều chỉnh Quy hoạch điện VIII trước khi trình Thủ tướng Chính phủ.
Sự suy giảm nhu cầu dầu toàn cầu tác động gì đến Việt Nam?

Sự suy giảm nhu cầu dầu toàn cầu tác động gì đến Việt Nam?

Sự dư thừa nguồn cung đang tạo ra một cú sốc lớn trên thị trường, Việt Nam cũng không thể tránh khỏi ảnh hưởng khi nhu cầu dầu toàn cầu có dấu hiệu suy giảm.
Hà Nội hưởng ứng Giờ Trái đất năm 2025

Hà Nội hưởng ứng Giờ Trái đất năm 2025

Lễ phát động hưởng ứng Giờ Trái đất năm 2025 sẽ được Hà Nội tổ chức vào ngày 22/3/2025 tại khu vực Hồ Hoàn Kiếm - Hà Nội.
Mobile VerionPhiên bản di động