Chúng ta có vài lý do tốt
để hoàn toàn chuyển sang dùng năng lượng mặt trời.
Nó rẻ hơn,
và tất nhiên bền vững hơn
những nhà máy năng lượng truyền thống
sử dụng nguồn tài nguyên không cải tạo được như than.
Vậy tại sao không thay thế chúng bằng năng lượng mặt trời?
Vì có một yếu tố khiến
loại năng lượng này trở nên rất khó đoán:
sự che phủ của mây.
Khi tia nắng mặt trời chiếu xuống Trái Đất,
một số được khí quyển Trái Đất hấp thụ
một vài phản xạ lại ra ngoài không gian,
phần còn lại đến được bề mặt Trái Đất.
Những tia không bị chệch hướng được gọi là bức xạ trực tiếp.
Những tia bị mây làm chệch hướng được gọi là bức xạ phân tán.
Và những tia lúc đầu bị phản xạ bởi mặt phẳng,
như toà nhà bên cạnh,
trước khi chiếu tới hệ thống năng lượng mặt trời
được gọi là phản bức xạ.
Nhưng trước khi nghiên cứu
tác động của mây và sự sản xuất điện,
cùng xem hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào.
Đầu tiên là những tháp mặt trời
gồm một tháp trung tâm
được bao quanh bởi những tấm gương rộng
để lần theo tia nắng và chỉ tập trung
những tia đi thẳng vào một điểm duy nhất trên tháp
Sức nóng sinh ra từ đây
mạnh đến nỗi có thể đun sôi nước
tạo ra hơi nước để vận hành tuabin truyền thống
cuối cùng là tạo ra điện.
Nhưng khi nhắc đến hệ thống năng lượng mặt trời,
ta thường nói đến những tấm quang điện
hay còn gọi là tấm mặt trời,
hệ thống được sử dụng phổ biến nhất
để tạo ra năng lượng mặt trời.
Photon từ tia nắng va vào bề mặt tấm năng lượng,
giải phóng electron để khơi nguồn dòng điện.
Những tấm năng lượng có thể được sử dụng cho mọi loại bức xạ,
trong khi tháp năng lượng chỉ có thể thu những bức xạ trực tiếp,
và đó là lí do mây trở nên quan trọng
vì dựa trên loại hình và vị trí so với mặt trời,
nó có thể làm tăng hoặc giảm
lượng năng lượng được sinh ra.
Ví dụ như, một vài đám mây tích tụ trước mặt trời
có thể làm giảm hiệu suất trong tháp năng lượng
xuống gần 0 do sự phụ thuộc vào tia trực tiếp.
Với tấm năng lượng, mây cũng có thể làm giảm
lượng năng lượng sinh ra, nhưng không nhiều đến vậy.
bởi tấm năng lượng có thể hấp thụ nhiều loại bức xạ.
Tuy nhiên, tất cả đều phụ thuộc vào vị trí chính xác của mây.
Dựa vào phản xạ hay hiện tượng được gọi là Mie rải rác,
tia mặt trời có thể được dồn lên phía trước bởi mây
để tăng thêm 50% lượng bức xạ mặt trời
đến được tấm năng lượng.
Sự gia tăng này nếu không được kiểm soát tốt,
có thể sẽ phá hỏng tấm năng lượng.
Tại sao nó lại quan trọng?
Vâng, bạn sẽ không muốn dừng bài học
chỉ vì đám mây lướt ngang tấm năng lượng trên mái nhà.
Ở tháp năng lượng, những thùng muối nóng chảy hoặc dầu
có thể được dùng để dự trữ lượng nhiệt dư thừa
và sử dụng khi cần thiết,
đó là cách xử lý
bức xạ biến động để quá trình sản xuất điện
vận hành trơn tru.
Nhưng với tấm năng lượng,
hiện tại, không có cách nào hợp túi tiền
để dự trữ năng lượng dư.
Do đó, phải nhờ đến nhà máy truyền thống
vì để giải quyết biến động
từ nhà máy năng lượng mặt trời,
luôn cần có sẵn điện dư
từ những nguồn truyền thống.
Tại sao những nhà máy này lại chỉ
được dùng như dự phòng
thay vì như nguồn năng lượng chính?
Đó là vì không thể cho một công nhân
ở nhà máy hạt nhân hoặc than đốt
vận hành quy trình sản xuất điện
phụ thuộc vào số đám mây trên trời.
Thời gian phản ứng có thể bị chậm lại.
Thay vào đó, để thích ứng với biến động,
những nhà máy năng lượng luôn sản sinh.
một số điện dư.
Vào những ngày trời quang,
lượng điện dư có thể bị lãng phí,
nhưng khi trời nhiều mây,
đó lại là cách bù lấp thiếu hụt.
Ta đang phụ thuộc vào điều này
để duy trì nguồn năng lượng.
Thế nên, nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến dự báo
chuyển động và tụ hợp của mây từ hình ảnh vệ tinh
hoặc máy ảnh hướng lên trời
để tối đa hoá năng lượng từ nhà máy
và giảm thiểu lượng năng lượng lãng phí.
Nếu ta có thể hoàn thiện nó,
bạn có thể thưởng thức video này
nhờ vào duy chỉ ánh mặt trời,
bất kể thời tiết
Dù là mặt trời đang chiếu rọi
bạn vẫn có thể hào hứng ra ngoài khám phá
và nhìn ngắm mây trôi.