Quay trở lại với project của em, em sẽ trả lời câu hỏi của anh Nghĩa một cách tỉ mỉ. Đầu tiên là câu hỏi này:
riêng Phương cho anh hỏi,
Bình thường thì để cung cấp đủ electricity cho 1 ngôi nhà thì solar panel có diện tích xấp xỉ 1 mái nhà. Với hệ thống này, solar panel chỉ bằng 1 màn hình ti vi 25 inch.
ý em là em có thể đạt đc hiệu suất tương đương với 1 panel nhỏ hơn?
Đúng, em có thể đạt được hiệu suất tương đương với 1 panel nhỏ hơn. Đây là 1 design mà em chưa thấy Nocera đề cập tới, mà thật ra trên thế giới cũng chưa nơi nào có cả (ít nhất là sau khi em đã google hàng vài trăm lần tìm kiếm về photovoltaic design).
Đầu tiên em muốn làm rõ solution của Nocera là như thế này
- PV là Photovoltaic, pin mặt trời.
- Power Controller là bộ điều khiển công suất, dùng để điều chỉnh dòng điện khi đạt tới 1 tham số setpoint cụ thể nào đó bằng cách thay đổi mức công suất phân phối cho tải.
- Electrolyzer là bình điện phân (trang 13 của bản presentation của Nocera)
- Compressor là bộ nén khí
- H2 Reservoir là bình chứa khí H2, sơ đồ này còn thiếu O2 Reservoir, bình chứa khí O2, không thể chứa chung 2 khí được vì như thế sẽ tạo ra Brown Gas, gây cháy nổ)
- PEMFC: Proton exchange membrane fuel cell, pin nhiên liệu sử dụng nhiên liệu là O2 và H2. Sơ đồ cơ bản ở
đây
- Inverter DC/AC: Biến tần dùng để chuyển từ điện 1 chiều sang xoay chiều.
Để cho dễ hình dung hơn, anh hãy tưởng tượng về sau trong nhà anh có 1 phòng như thế này để sản xuất điện cho cả nhà
Nocera đã có Electrolyser với giá thành rẻ, nhưng để có toàn bộ hệ thống rẻ thì còn phải có PEMFC và PV đồng thời giá thành cũng phải hạ. Trong cả hệ thống thì có 2 bộ phận quan trọng là cái PV (Photovoltaic) này
và cái Electrolyser này
Sau đây, em mời anh theo dõi ý tưởng của Trần Tâm Phương:
Nhập Electrolyser và PV vào làm 1
Đầu tiên, chúng ta quay trở lại kiến thức vật lí lớp 11, chương Quang Học, phần Thấu Kính. Có tính chất quan trọng của thấu kính hội tụ (chiết suất thấu kính > chiết suất môi trường)
- Khi tia sáng tới từ vô cùng đi qua thấu kính hội tụ thì ảnh sẽ đi qua
tiêu cự F
Tiêu cự của thấu kính được tính trên chiết suất và bán kính của thấu kính
Dung dịch chứa Co2+ và HPO42- có chiết suất n=1.5, từ đó ta tính được nếu ánh sáng mặt trời đi qua 1 thấu kính làm bằng kính mỏng có chiết suất n=1.5 thì tia sáng sẽ hội tụ tại điểm spot như hình vẽ sau
Vậy thì tại điểm spot, ta đặt 1 tấm PV, lúc đấy thì cường độ ánh sáng sẽ mạnh hơn nhiều lần so với 1 tầm PV phẳng.
Đồng thời, bởi vì trong thấu kính là dung dịch Co2+ và HPO4 2- nên có thể đặt electrodes trực tiếp ngay mặt sau của thấu kính để tách H2 và O2.
Cụ thể hơn hình mô phỏng cái photovoltaic- electrolyser sẽ như sau
-Glass or Plexiglass là kính trong suốt rất mỏng, chiết suất sấp xỉ bằng chiết suất môi trường ngoài để ánh sáng khúc xạ ở mức thấp nhất có thể.
- Porous Membrane là màng lọc để tách khí H2 và O2 (membrane tách dựa trên molecules size difference)
-Light-harvesting semi-conductor là 1 tấm photovoltaic với bề ngang hẹp nhưng khả năng hấp thụ ánh sáng cực mạnh (preferrable material sẽ là Silicon nanowires, có thể mass-produced với giá thành thấp)
-Stainlesssteel or Conducting plastic chính là electrodes, chạy toàn bộ tấm bản, vì hình vẽ không phải vẽ ra để minh họa cho ý tưởng của em nên ghi không chính xác. Thật ra electrodes ở đây là carbon được bao phủ bởi lớp Colbalt(III) phosphate kết tủa tạo thin film trên bề mặt.
- Aqueous electrolyte là dung dịch nước chứa Co2+ và HPO4 2- có chiết suất n=1.5. Ánh sáng đi qua dung dịch sẽ bị khúc xạ và hội tụ tại semi-conductor.
Như vậy, ta đã hợp được Photovoltaic và Electrolyser thành 1 hệ thống nhỏ gọn hơn, hiệu suất tương đương, đồng thời sẽ tránh bị thâm hụt năng lượng trong quá trình truyền tải từ Photovoltaic đến Electrolyser. Em chưa tính cụ thể về chi phí vì hiện giờ đang work on it. Tuy nhiên em chắc chắn
Daniel Nocera không suy nghĩ đến ý tưởng này \:d/
Tiếp theo, câu hỏi thứ hai của anh
tại sao lại phải lòng vòng như thế. process này có hiệu suất 80% (con số này em đưa ra), trong khi sử dụng trực tiếp năng lượng điện có đc từ solar panel, có hơn ko?
Không thể sử dụng trực tiếp từ solar panel được vì solar panel là electricity harvestor trực tiếp và là continuous process khi trời sáng, off process khi trời tối , trong khi nhu cầu sử dụng điện thì biến đổi. Bắt buộc phải storage năng lượng để khi cần mới đưa vào sử dụng.
Anh có thể nghĩ đến phương pháp storage khác như tụ điện, rechargable battery... với hiệu suất >90%, tuy nhiên giá thành của tụ điện và pin ở mức độ lớn như vậy sẽ rất đắt. Và như em nói, cái gì đắt thì ta không dùng.
Trade-off của em ở đây là đổi high efficiency với low price.
P/S: Tất cả những thông tin vừa trình bày trên đây được tổng hợp bởi Trần Tâm Phương, thông qua rất nhiều tài liệu (khoảng >300 papers) đồng thời ứng dụng của các kĩ thuật khác nhau. Tôi không phải là người sáng tạo ra từng kĩ thuật, tuy nhiên tôi cam đoan credit về việc tổng hợp và ứng dụng vào ý tưởng này là của tôi. Bất kì câu hỏi nào xin liên hệ trực tiếp với Trần Tâm Phương.
)
