Ánh
Sáng Mặt
Trời - Nguồn Năng Lượng Vô Tận KS Nguyễn Văn Phảy |
Dẫn
nhập: Điện
là nhu cầu cần thiết để con người
xử dụng trong kỹ nghệ, công cộng, cũng như trong dân
chúng và khắp mọi nơi khi có nhu cầu. Con
người đă có nhiều sáng kiến để
chế tạo và phát sinh ra điện năng.
Nguồn năng lượng tạo ra điện
gồm có than đá, dầu đốt, khí đốt,
nước (thuỷ lực), gió (cánh quạt gió), ánh
sáng mặt trời và nguyên tử lực... Mỗi
loại nguồn năng lượng đều có
ưu điểm và khuyết điểm nhất là ô
nhiểm không khí bởi chất đốt sinh ra khí
Carbonic (CO2). Khí Carbonic sẽ làm hư hại nhiều
môi trường sống của loài vật. Nhưng
nguy hiểm nhất là điện nguyên tử lực
khi những ḷ nguyên tử bị tại nạn th́
chất phóng xạ nguyên tử sẽ lan ra khắp nơi
rất nguy hiểm đến tính mạng, đời
sống của con người và vạn vật. Ḷ
nguyên tử ở Chernobyl bị nỗ vào tháng 4 năm
1986 đă đưa đến nhiều tử vong và
cho đến hôm nay vẫn c̣n tác hại môi trường
quanh vùng. Ḷ nguyên tử ở Nhật Fukushima bị hư
hại v́ động đất năm 2011 đă gây tác
hại lên vạn vật. Ngày
nay nhiều quốc gia đă và đang có kế
hoạch dùng những nguồn năng lượng khác
vô tận để tạo ra điện thay thế
nguyên tử lực. Đó là hệ thống điện
lấy từ gió và điện lấy từ ánh sáng
mặt trời. Những Mô-đu điện mặt
trời được thiết kế ngoài cánh đồng,
trên các mái nhà… để lấy điện. Ngoài ra
người ta cũng dùng ánh sáng mặt trời để
biến năng lượng mặt trời thành
thuỷ năng (nước sôi bốc thành hơi) sinh ra cơ năng, có
nghĩa là làm quay Turbine được gắn liền với bộ phận
Dynamo (Stromerzeuger) để phát sinh ra điện. Chúng
ta hăy t́m hiểu xem điện mặt trời
được phát sinh ra như thế nào? 1)
Mặt
trời và năng lượng: Mặt
trời là một khí cầu sáng rực với
đường kính 1392 triệu km, lớn hơn
quả đất 333000 lần. Nó toả ánh sáng và
sức nóng khắp vũ trụ. V́ thế cho nên
tại mặt trời không có sự sống. Ở
quả đất chúng ta, từ động vật cho
tới thực vật đều cần tới ánh sáng
mặt trời. Năng lượng của ánh sáng
mặt trời ảnh hưởng nhiều đến
sự cấu tạo chất đường trong
thực vật cũng như làm cho cây cỏ cứng
cáp. Sinh tố D trong ánh sáng mặt trời rất
cần thiết cho con người và động
vật. Sức nóng của mặt trời đă
tạo ra sự vận
hành luân lưu nước trong hành tinh chúng ta đang
sống. Trên
bề mặt của mặt trời nhiệt độ
nóng vào khoảng 5700 độ Celsius. Tại trung tâm
điểm của mặt trời người ta ước
lượng khoảng 15 triệu độ Celsius (15
triệu ˚C). Nhiệt độ và áp suất bên
trong của mặt trời quá cao đến nỗi
những phản ứng hạt nhân khác biệt có
thể di động tự nhiên và biến mất.
Sự hoán chuyển chất Oxy đóng vai tṛ quan
trọng. Trong mặt trời những vật thể
đều trở thành năng lượng. Bốn
triệu tấn vật thể có thể biến
mất trong mỗi giây đồng hồ những
phản ứng nắng cháy. Mỗi gram vật thể
mặt trời cho ra 25 triệu Kilowatt giờ (KWh).
Mỗi giây đồng hồ (2 sec) năng lượng
do 4 triệu tấn vật thể sinh ra từ mặt
trời được truyền đi trong vũ
trụ. Trong 10 tỷ năm nó chỉ ṃn độ
0,07 % trọng lượng của nó. Năng lượng mặt trời truyền đến mặt đất trong ṿng 8 phút bằng những tia điện tử (elektromagnetische Strahlung) được xem như vận tốc ánh sáng (Lichtgeschwindigkeit). Mỗi năm, một mét vuông (m²) ở mặt đất sẽ hấp thụ ánh sáng mặt trời và phát sinh ra điện là 2200 Kilowatt giờ (KWh) điện năng mặt trời. Tại Âu Châu từ 800 đến 1700 KWh trên một mét vuông (m²). Tại Frankfurt am Main, Germany ở trên mái nhà rộng 100 m² hướng Nam hoặc Tây Nam sẽ nhận được khoảng 10.000 KWh.
2)
Biến Năng
như thế nào? Chúng
ta cần nên biết qua từ Photovoltaik
thường được dùng trong điện
mặt trời. Photovoltaik là danh từ dùng cho kỹ
thuật điện năng trong trường hợp
nầy. Nó là một danh từ tập hợp của
tiếng Hy Lạp (ánh sáng: Light) và tên của một
nhà tiền phương người Ư Alessandro Volta
trong viện nghiên cứu điện lực. Pin
điện
mặt trời (Solarzellen):
Những
pin điện mặt trời là những tấm tinh
thể (Kristallplatten) được cấu tạo
bằng những lớp Silizium (Silizium được
chế tạo bằng loại cát mịn). Một
lớp chống phản xạ ở trên bề mặt
của pin để ngăn cản sự phản
xạ những phân tử ánh sáng (Lichtteilchen) mà người
ta gọi là Photon. Trong thập niên 1950, Photovoltaik (viết tắc
PV) đă được nghiên cứu và phát triển
năng lượng trong việc sử dụng điện
năng trong kỹ thuật vệ tinh. (Satelittentechnik). 3)
Cấu
tạo hệ thống điện mặt trời:
Với kỹ thuật đơn giản, người
ta có thể xử dụng năng lượng mặt
trời một cách tiện lợi. Ở Việt Nam
ta, nếu điều kiện tài chánh tương
đối cho phép, trong tương lai người dân
thôn quê, vùng miền xa, có thể tự xử
dụng hệ thống điện mặt trời trong
nhà quanh năm. H́nh thể và địa dư Việt
Nam nằm gần đường xích đạo nên mùa
nắng dài hơn mùa mưa, rất tiện lợi cho
việc xử dụng điện mặt trời. Vào
mùa mưa th́ có hệ thống tích điện, hơn
nữa ban ngày vẫn có ánh sáng và điện vẫn
được phát sinh ở những pin điện mặt
trời. -
Tấm pin-điện
mặt trời (Solarmodul) -
Bộ
phận điều chỉnh (Laderregler) -
Bộ
phận tích điện (Batteriespeicher) -
Máy tiêu
thụ điện (Elektrische Verbraucher)
a)
Tấm pin
điện mặt trời: b)
Bộ phận điều chỉnh: c)
Bộ phận tích điện: (Kỹ sư Điện Tổng Quát và Viễn Thông tại
|