Hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp mới

Một hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp với khí tự nhiên vừa được nghiên cứu và phát triển nhằm tăng hiệu suất sản xuất điện của các nhà máy điện sử dụng khí tự nhiên thêm 20%.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch vô hạn nhưng bất lợi của nó là chi phí cao và chỉ có thể làm việc khi có ánh sáng mặt trời.

Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương của Cục Năng lượng vừa tiến hành một phương pháp giải quyết được cả hai vấn đề này bằng cách phát triển một hệ thống năng lượng mặt trời/khí đốt kết hợp. Biện pháp này làm tăng hiệu quả và giảm lượng khí thải carbon của các nhà máy điện sử dụng khí tự nhiên.

Hệ thống PNNL này sử dụng một tấm gương parabol để tập trung ánh sáng mặt trời vào một lò phản ứng hóa học đặt cùng với các khe hẹp rộng 8,1mm.

Ánh sáng mặt trời làm nóng khí tự nhiên trong các khe bên cạnh một chất xúc tác làm phân hủy các phân tử khí thành một hỗn hợp gồm có hydro và carbon dioxide, được gọi là khí tổng hợp hay syngas.

Kết nối với lò phản ứng này là một bộ chuyển đổi nhiệt được dùng để thu thập khí thải và tái chế rồi chuyển cho lò phản ứng để thúc đẩy quá trình này cho đến khi 60% ánh sáng mặt trời được chuyển hóa thành năng lượng hóa học.

Các cuộc thử nghiệm cho thấy hệ thống này tăng hiệu quả hoạt động của các nhà máy điện sử dụng khí tự nhiên thêm 20%.

Kĩ sư Bob Wegeng của PNNL, người chỉ đạo dự án, cho biết: “Hệ thống của chúng tôi sẽ cho phép các nhà máy điện sử dụng ít khí gas hơn cho việc sản xuất cùng một lượng điện. Đồng thời, hệ thống cũng làm giảm bớt lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính xuống mức có thể cạnh tranh được với các nhà máy điện sử dụng năng lượng hóa thạch truyền thống".

Đương nhiên, hệ thống này cũng sẽ hoạt động tốt hơn ở khu vực có nhiều ánh sáng mặt trời. Bên cạnh đó, khí tổng hợp cũng có thể sử dụng để sản xuất nhiên liệu tổng hợp cho các loại xe.

PNNL cũng lên kế hoạch để thử nghiệm hệ thống này tại cơ sở của nó ở Richland, Washington như là một phần của chương trình để nâng cao hiệu quả cho hệ thống và giảm giá điện xuống còn 6 cent cho 1kW/h vào năm 2020 để có thể cạnh tranh với các nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch truyền thống.

Ngoài ra, các phương pháp nhằm sản xuất hàng loạt hệ thống này sẽ được phát triển tại Viện Microproducts Breakthrough, một cơ sở nghiên cứu và phát triển ở Corvallis, bang Oregon. Trong khi đó, đối tác công nghiệp Solar Thermo Chemical LLC lại lên kế hoạch để sản xuất và bán hệ thống sau khi phát triển.