Tham dự Tech Lounge

Tham dự Tech Lounge


Chế tạo hệ thống pin mặt trời mới dựa trên đặc tính tự nhiên của hoa hướng dương

shinbehv
17/8/2012 7:20Phản hồi: 35
Chế tạo hệ thống pin mặt trời mới dựa trên đặc tính tự nhiên của hoa hướng dương
sunflower-452-2.jpg
Hoa hướng dương có một đặc tính đặc biệt: hướng trực tiếp về phía ánh sáng

Nếu là một người thân thuộc với Hà Nội, hẳn bạn đã một lần đi trong sớm tinh sương để ra chợ Quảng Bá mua một bó hướng dương thật to, hay có lỡ thiếu tiền thì cũng có thể qua phố Chùa Bộc buổi sáng ngắm xe hàng rong chở loài hoa đẹp đẽ ấy. Với chúng ta như vậy là một trải nghiệm tuyệt vời rồi (đem hoa tặng bạn gái mà lại), nhưng các nhà khoa học tại đại học Wiscosin-Madison (WISC, Hoa Kỳ) còn tìm thấy ở loài hoa này một đặc tính tự nhiên độc đáo để phát triển các hệ pin mặt trời mới với hiệu năng cao.

Trong khi hiệu suất quang điện bị hạn chế do đặc tính của vật liệu thì để nâng cao tỉ lệ năng lượng ánh sáng chuyển thành dòng điện, các pin mặt trời hiện nay được thiết kế dựa trên nguyên tắc chủ động. Cụ thể, hệ thống pin sẽ xác đinh vị trí mặt trời dựa theo tọa độ GPS tại nơi đặt và thời gian, sau đó các mô tơ sẽ xoay để hướng các tấm panel theo phương tối ưu nhất dựa trên kết quả lập trình có sẵn. Tuy nhiên, nhược điểm của phương thức này là nó không cho hiệu quả cao nếu bị tác động của các yếu tố thời tiết. Ví dụ như trời có mây, mưa, nhiệt độ, độ ẩm và ảnh hưởng của địa hình có thể gây tán xạ ánh sáng và khiến sự điều chỉnh của hệ pin không chính xác.

Khoa học sinh ra là để giúp con người hiểu về tự nhiên. Vì thế nếu chúng ta chưa nắm rõ và áp dụng thuần thục những những quy luật của tạo hóa thì tốt nhất là nên bắt chước theo nó. Quan sát hoạt động của hoa hướng dương các nhà nghiên cứu ở WISC thấy nó có một đặc điểm sinh học mà không nhiều sinh vật khác sở hữu: tính hướng sáng. Nhờ khả năng đó, loài thực vật này sẽ xoay các tán lá của nó để nhận được nhiều ánh sáng mặt trời nhất. Xuất phát từ đó, giáo sư Hongrui Jiang cùng các cộng sự đã nảy ra ý tưởng thiết kế các tấm pin mặt trời dựa trên phương thức bị động động. Nói cách khác, hệ thống lấy năng lượng từ ánh sáng sẽ căn cứ xem ở góc độ nào thì ánh sáng chiếu trực tiếp tới thiết bị từ đó điều chỉnh các tấm panel quay theo đúng hướng đó.

Ngoài những thành phần cơ bản như các hệ thống năng lượng khác, thiết kế của nhóm nghiên cứu tại WISC bao gồm một bộ phận điều khiển cơ học cấu thành từ nhiều cần truyền động (Actuator). Mỗi Actuator bao gồm phần vật liệu đàn hồi tinh thể lỏng (liquid crystalline elastomer LCE) và các ống carbon nanotube. Mục đích của các ống carbon là tạo ra cơ chế hấp thụ dải rộng bức xạ với các bước sóng khác nhau: từ vùng ánh sáng nhìn thấy tới vùng hồng ngoại. Trong khi đó, LCE có thể bị co giãn và thay đổi tính chất quang học dưới tác dụng của nhiệt độ.

Khi ánh sáng ở phương mạnh nhất chiếu qua các tấm panel, nó sẽ được hội tụ vào hệ thống cơ học nhờ một chiếc gương đặc biệt. Giả sử chùm sáng chiếu đến một Actuator X có cường độ lớn nhất, các ống carbon nanotube tại đó sẽ hấp thụ năng lượng và biến nó thành nhiệt. Do hệ thống nóng lên nên phần vật liệu LCD sẽ co lại, sự co làm quay các tấm panel sao theo phương tối ưu nhất đề thu được nhiều ánh sáng. Khi mặt trời di chuyển hoặc các yếu tố khác làm thay đổi phương truyền sáng, nhiệt độ ở Actuator X sẽ giảm đi và LCE ở đây sẽ nở ra, trong khi tại các Actuator Y LCE co lại. Quá trình đó diễn ra liên tục nên lúc nào các tấm panel cũng thu được nhiều ánh sáng nhất. Được biết góc quay của hệ thống pin lên tới 180 cho phép nó hoạt động tốt trong cả ngày.

Ưu điểm của thiết bị do WISC chế tạo là nó không sử dụng các motor hay mạch tiêu thụ điện nên nó không tiêu hao năng lượng trong quá trình chạy. Hơn nữa kết quả đo đạc cho thấy với cùng một loại vật liệu, hiệu suất quang điện trên các tấm pin tăng thêm 10% so với khi áp dụng phương thức hoạt động chủ động. Do đó, hệ thống mới sẽ tạo ra nhiều điện năng hơn để phục vụ cho các tải tiêu thụ ngoài.

Video ngắn về hệ thống tại WISC

Hiện các nhà khoa học đang tiếp tục phát triển để cho ra các vật liệu rẻ và áp dụng nó trên các hệ thống panel lớn hơn. Khi đó tổng lượng điện tạo ra sẽ tăng một cách đáng kể. Phát biểu về thành quả nghiên cứu của mình, tiến sĩ Hongrui Jiang cho biêt: chúng tôi chỉ làm theo chính xác những gì mà tự nhiên đã thực hiện.

35 bình luận
Chia sẻ

Xu hướng

cái này mình tưởng có lâu rồi nhỉ!!!😁

ps: hôm nay bội thực tin về apple thắng sam trên đất mỹ!!😕
Quá đỉnh. Càng ngày càng có nhiều cái để bàn

Sent from my SHW-M250K using Tinhte.vn
Hoa hướng dương hướng về mặt trời
Là đặc tính từ nhiên của tạo hoá.
KHCN hiện nay và từ lâu rồi đã nghiên cứu từ thực vật đến
Động vật dể áp dụng thực tế cuộc sống cho con người.
Cái này cứ gặp mưa hoài thì nản nhỉ
m chỉ quan tâm hạt hoa hướng dương 😁, không ngờ mấy nhà khoa học lại học tập nó, đây là xu hướng bắt chước tự nhiên của các sáng chế hiện nay, mẹ tự nhiên luôn đúng và luôn có giải pháp tốt hơn cho các vấn đề
cài này thì việt nam mình cũng nghiên cứu rồi 😃
satthu01
ĐẠI BÀNG
12 năm
Tất cả sẽ tự động hóa hết :X tuyệt
có nghĩa là các tấm gương xoay theo hướng mặt trời à
còn lâu mới có mà dùng
nhìn cục pin lấy ý tưởng từ hoa cảm thấy lãng mạn ghê 😁 thật đẹp 😃
Hoa hướng dương ghét mặt trời
vietcuongs
ĐẠI BÀNG
12 năm
làm gì có cục pin giống hoa, chỉ là tự động xoay theo hướng của ánh sáng mặt trời thui, chắc tối rụp xuống đất...
mjnhduc9xcb
ĐẠI BÀNG
12 năm
Thông minh vậy sao chơi :eek:
Hy vọng trong tương lai giá thiết bị loại này sẽ rẻ đi để mọi nơi có thể tận dụng đc nguồn năng lượng thiên nhiên này để góp phần bảo vệ môi trường của chúng ta!
Mua hoa hướng dương tặng bạn gái đc à? Em mới biết vụ này 😁
kimlong_ot
ĐẠI BÀNG
12 năm
mình luôn ao ước mình sẽ có 1 ngôi nhà hoàn toàn dùng năng lượng sạch. Mong là công nghệ vật liệu phát triển thật nhanh
n3_bmt
TÍCH CỰC
12 năm
vậy là game plane vs zombie cũng dựa vào cái này😁
@thunga_2512 Đêm rồi không ngủ mà lọ mọ làm gì vậy nè
@thunga_2512 Trả hỉu nhận ngay 10k để làm gi 😆
Mình thì ước có 1 vươn hoa năng lượng mặt trờỉ khoang 2km vuông là đủ dùng đõ tốn tiền điện hehe
@pooh.prince Bạn tưởng tượng đc 2km vuoong to ntn ko ? Bao nhiêu điện đó bạn làm gì cho hết 😆
@mr_zero1188 Thừa thì cho mấy người hàng xóm dùng ké phờ gi (mình là người có tiền mà) haha giấc mơ viển vông

Xu hướng

Bài mới









  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2024 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: Số 70 Bà Huyện Thanh Quan, P. Võ Thị Sáu, Quận 3, TPHCM
  • Số điện thoại: 02822460095
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019