Khi các phương pháp năng lượng truyền thống tăng chi phí và gây thiệt hại cho môi trường, các nhà nghiên cứu của bang Pennsylvania đang chuyển sang hai nguồn tài nguyên tái tạo chưa được sử dụng đúng mức là mặt trời và không gian bên ngoài để tìm giải pháp tạo ra điện và làm mát các cấu trúc một cách thụ động.
Tín dụng: Báo cáo tế bào Khoa học vật lý (2024). DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.101876
Được dẫn dắt bởi Linxiao Zhu, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí, nhóm đã phát triển và thử nghiệm chiến lược làm mát và năng lượng kép, đồng thời thu năng lượng mặt trời trong pin mặt trời và hướng nhiệt ra khỏi Trái đất thông qua làm mát bức xạ. Họ đã công bố giải pháp năng lượng hiệu quả hơn từng thành phần riêng lẻ vào ngày 13 tháng 3 trên tạp chí Cell Reports Physical Science.
Làm mát bằng bức xạ hoạt động bằng cách gửi ánh sáng hồng ngoại trực tiếp vào không gian bên ngoài ngay lập tức mà không làm nóng không khí xung quanh. Zhu đã sử dụng máy ảnh nhiệt để giúp giải thích khái niệm này.
Ánh sáng hồng ngoại mang nhiệt, vô hình chỉ có thể được nhìn thấy qua camera nhiệt, sử dụng màu sắc để hiển thị nhiệt độ mà vật thể phát ra. Ví dụ, cơ thể con người phát sáng màu cam hoặc đỏ biểu thị nhiệt độ cao hơn, trong khi cửa sổ vào ngày lạnh có màu xanh lam, biểu thị nhiệt độ thấp hơn. Bức xạ nhiệt hồng ngoại, còn được gọi là bức xạ vật đen, là năng lượng mà con người và vật thể tỏa ra khi chúng nguội đi.
Zhu cho biết: “Trong quá trình làm mát bằng bức xạ, ánh sáng hồng ngoại tỏa ra từ một mảnh kính trong suốt, có hàm lượng sắt thấp. “Ánh sáng bật ra khỏi kính, xuyên qua bầu khí quyển mà không làm nóng không khí xung quanh và đáp xuống không gian bên ngoài mà chúng ta gọi là vũ trụ lạnh giá.”
Quá trình này lần lượt làm mát bề mặt của bộ làm mát bức xạ. Khả năng làm mát đó sau đó có thể được hướng tới một vật thể, như bên trong tòa nhà hoặc tủ lạnh.
Làm mát bằng bức xạ ban ngày đã được phát minh cách đây một thập kỷ và đang được phát triển như một phương pháp làm mát không carbon mới nổi. Là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Stanford vào năm 2014, Zhu phục vụ trong nhóm nghiên cứu lần đầu tiên phát triển phương pháp làm mát bằng bức xạ vào ban ngày.
Tác giả đầu tiên Pramit Ghosh, nghiên cứu sinh tiến sĩ về kỹ thuật cơ khí tại bang Pennsylvania, cho biết: “Vào ban đêm và ban ngày, bộ làm mát bức xạ hoạt động như một máy điều hòa không khí tự nhiên 24/7”. "Ngay cả trong ngày nóng, bộ làm mát bức xạ vẫn lạnh khi chạm vào."
Bên dưới bộ làm mát bức xạ, các nhà nghiên cứu đặt một tấm pin mặt trời để vào ban ngày, ánh sáng mặt trời đi qua bộ làm mát bức xạ trong suốt và được hấp thụ vào pin mặt trời để tạo ra điện.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hệ thống của họ vào mùa hè năm ngoái tại Trung tâm Trải nghiệm Bền vững của Viện Phát triển Bền vững bang Pennsylvania. Họ nhận thấy lợi ích tổng hợp của việc phát điện và làm mát từ hệ thống khai thác kép có thể vượt qua mức tiết kiệm điện của pin mặt trời trần tới 30%. Nói cách khác, việc thu thập các tài nguyên cùng nhau thành một cặp sẽ vượt quá hiệu suất của việc chỉ sử dụng một trong hai tài nguyên.
Zhu cho biết: “Dựa trên những kết quả thử nghiệm này, việc sử dụng hai máy thu hoạch cùng nhau có tiềm năng vượt trội đáng kể so với pin mặt trời trần, vốn là công nghệ năng lượng tái tạo quan trọng”.
Lợi ích khác là kích thước của thiết bị: vì hai máy gặt được xếp chồng lên nhau nên chúng chiếm không gian tối thiểu trên mái nhà hoặc trên mặt đất.
Ghosh nói: “Tại cùng một thời điểm và cùng một địa điểm, chúng ta có thể cùng nhau khai thác những nguồn tài nguyên tái tạo này, 24 giờ một ngày”.
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
