Lợi dụng nhiệt tỏa ra trong quá trình nguội đi của Trái Đất, kháng-pin Mặt Trời có thể tạo ra điện.

Pin Mặt Trời vẫn được tung hô là một trong những công nghệ quan trọng nhất ngành sản xuất năng lượng nhờ khả năng, trên lý thuyết, là tạo ra được lượng năng lượng vô tận. Trong thực tế, pin Mặt Trời chỉ hoạt động vào ban ngày, thậm chí cần ánh nắng đủ nhiều để nó có thể sản xuất được điện năng. Để giải quyết vấn đề “tạo năng lượng sạch trong đêm”, các nhà khoa học tìm ra được một giải pháp mới.

Thứ công nghệ mới có tên anti-solar panel, tạm dịch là kháng-pin Mặt Trời. Nó không sử dụng ánh nắng để vận hành, mà có thể tạo điện từ nhiệt do Trái Đất thải ngược lại bầu khí quyển trong quá trình nguội đi mỗi đêm. Điện sinh ra từ nhiệt thông qua một máy phát nhiệt điện.

Máy phát có thể biến nhiệt thành điện thông qua hiệu ứng nhiệt điện: khác biệt nhiệt độ giữa hai chất dẫn/chất siêu dẫn có thể tạo nên khác biệt trong điện áp của chúng, tức là có tiềm năng tạo ra điện. Một nhóm các nhà khoa học tới từ Đại học Stanford đã lợi dụng hiệu ứng này để tạo ra 2,2 watt điện trên mỗi mét vuông kháng-pin Mặt Trời; họ lắp đặt hệ thống trên một mái nhà thử nghiệm nhằm chứng minh công nghệ này hoạt động được.

Con số 2,2 watt không nhiều, nhưng vẫn là con số đáng lưu tâm khi xét tới việc hệ thống kháng-pin Mặt Trời chỉ sử dụng nhiệt mà Trái Đất sinh ra trong đêm để tạo điện. Theo lời các nhà khoa học đứng sau hệ thống này, các tấm kháng-pin Mặt Trời có thể thắp sáng các thành phố vào ban đêm với chi phí thấp.

Nhóm nghiên cứu này không phải những người đầu tiên thử nghiệm công nghệ kháng-pin Mặt Trời: hồi đầu năm nay, một nhóm nghiên cứu nữa tới từ Đại học California, Davis chế tạo pin năng lượng có thể tạo ra điện vào ban đêm mà không cần tới ánh sáng Mặt Trời.

Jeremy Munday, tác giả nghiên cứu này cho hay: "Bạn có năng lượng nhiệt từ Mặt Trời truyền tới Trái Đất và pin năng lượng Mặt Trời sẽ thu lấy năng lượng đó. Vì vậy về cơ bản, bạn cần hai vật thể có nhiệt độ khác nhau và một số cách để chuyển đổi nguồn năng lượng đó. Những gì mà thiết bị này vận hành vào ban đêm cũng tương tự như vậy. Chúng ta cần một cơ thể nóng như Trái Đất và một cơ thể lạnh như không gian vũ trụ. Vì sức nóng lan truyền từ Trái Đất ra ngoài không gian. Do đó chúng ta có thể lấy nguồn nhiệt đó và chuyển đổi nó thành điện năng".

Còn các nhà khoa học Stanford tự tin rằng hệ thống kháng-pin Mặt Trời của họ hiệu quả hơn những thử nghiệm trước đây, có thể tạo ra lượng năng lượng gấp 120 lần những hệ thống cũ. Họ nhấn mạnh việc tăng quy mô hệ thống dễ dàng, khi mà máy phát nhiệt điện chỉ là một phần nhỏ của trạm năng lượng.

Thiết bị thử nghiệm việc tạo ra điện thông qua nhiệt tỏa ra từ cơ thể.

Kháng-pin Mặt Trời có thể “sống tốt” tại những nơi nhiều nắng, bởi lẽ ngay cả khi nắng tắt, nhiệt lượng trong không khí vẫn rất nhiều, đủ để vận hành máy phát. Tuy nhiên, ở thời điểm hiện tại, công nghệ này vẫn mang nhiều tính giả thuyết.

“Chúng tôi đang phát triển một máy phát điện cho mọi người - có thể cung cấp điện cho những nơi đang phát triển, những vùng nông thôn xa trung tâm”, nhóm nghiên cứu tại Stanford nói. Thế nhưng cả nghiên cứu của họ lẫn của nhóm tới từ Đại học California, Davis vẫn chưa phải nguồn điện đáng tin cậy trong tương lai gần: hệ thống của Jeremy Munday mới chỉ tạo ra một phần nhỏ điện so với một tấm pin năng lượng Mặt Trời thông thường, và anh Munday cũng nhận định rằng năng lượng Mặt Trời là thành quả của hàng thập kỷ nghiên cứu, trong khi đó kháng-pin Mặt Trời vẫn là công nghệ trong thuở trứng nước.

Nhưng nếu tiến trình phát triển diễn ra suôn sẻ, thì những tấm năng lượng kháng-pin Mặt Trời này có thể giải quyết được vấn đề bỏ phí nguồn nhiệt ở các dây chuyền sản xuất công nghiệp. Thậm chí, ta còn có thể lắp đặt chúng trên mái nhà, không khác gì công nghệ pin Mặt Trời hiện tại mà lại có tiềm năng sản xuất điện 24/7.

Ngành công nghiệp năng lượng vẫn sẽ còn chứng kiến nhiều đột phá trong tương lai, bạn cứ chờ mà xem.

Devmater Academy via Genk