Giới thiệu các nhà máy điện mặt trời (phần 2)

3. Dish-Stirling power plants (Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling)

Trong khi nhà máy điện hình máng và tháp vẫn chỉ kinh tế khi được sử dụng với những ứng dụng cỡ vài MW, thì nhà máy điện mặt trời với tên gọi hệ thống đĩa-động cơ Stirling có thể được sử dụng cho nhu cầu nhỏ hơn – ví dụ, để cung cấp điện cho các khu dân cư hay các ngôi làng ở vùng xa xôi hẻo lánh. Với hệ thống này một gương cầu lõm với kích cỡ lớn sẽ tập trung ánh sáng vào một điểm tập trung, gọi là tâm điểm. Để chắc rằng ánh sáng được tập trung đủ mạnh, gương này sẽ được điều khiển dựa trên nhiều trục quay để có thể dõi theo một cách chính xác sự di chuyển của mặt trời.

Một bộ nhận sẽ được cài đặt ở tâm điểm. Bộ nhận này sẽ truyền nhiệt vào tâm của hệ thống: động cơ Stirling. Động cơ này sẽ chuyển hóa nhiệt thành động năng và chạy máy phát, tạo ra điện.

Một động cơ Stirling có thể được điều khiển không chỉ bởi nhiệt của mặt trời mà còn nhiệt sinh ra bởi quá trình đốt nóng. Khi được kết hợp với các buồng đốt sinh học, những nhà máy này có thể sản xuất ra điện vào buổi tối hay trong điều kiện thời tiết xấu. Và sự sử dụng khí sinh học cũng tạo ra các phân tử cacbon.

Nhà máy đầu tiên loại này đã được xây dựng tại Ả rập Sau đi, Mỹ hay Tây Ban Nha (hình vẽ). So với nhà máy điện máng và tháp, thì giá cho mỗi số điện loại này tương đối cao. Giá thành sẽ giảm đi tương đối nếu được lắp đặt với yêu cầu công suất lớn.

Nhà máy 10 kW ở Almeria Tây Ban Nha

4. Solar chimney power plants (Nhà máy điện mặt trời có ống khói) 

Có một sự khác biệt lớn giữa nhà máy điện có ống khói với những nhà máy điện đã nói đến ở trên. Trong khi nhà máy điện nhiệt mặt trời hoạt động dựa trên việc tập trung ánh sáng thì nhà máy điện có ống khói lại dựa trên nhiệt độ của không khí. Những khu thu thập được xây dựng bởi diện tích mặt phẳng lớn cái được bao phủ bởi một mái bằng kính hay nhựa. Một ống khói cao sẽ được đặt ở giữa khu vực đó, và những mái hấp thụ đặt vuông góc với ống khói. Không khí có thể di chuyển tự do dưới mái khổng lồ. Mặt trời làm ấm không khí dưới mái kính. Không khí này tiếp đến sẽ di chuyển lên phía trên, chạy qua những phần dốc của mái và cuối cùng có tốc độ rất nhanh chảy qua ống khói. Dòng không khí di chuyển sẽ điều khiển tua bin gió, cái điều khiển máy phát tạo ra điện. Mặt đất dưới những mái kính có thể dự trữ nhiệt nên nhà máy điện này vẫn có thể tạo ta điện thậm chí sao khi mặt trời đã lặn. Nếu những ống nước được đặt ở dưới đất, sẽ trữ đủ nhiệt để có thể giúp nhà máy cung cấp đủ điện trong tất cả các giờ. Đầu thập niên 80, một nhà máy điện nhỏ loại này với công suất định mức khoảng 50 kW đã được xây dựng gần Manzanares Tây Ban Nha. Mái thu nhận của nhà máy này có đường kính trung bình là 122 mét và chiều cao trung bình là 1,85 mét. Ống khói cao 195 m và đường kính là 5 mét. Nhà máy điện này bị phá hủy vào năm 1988 sau khi một trận bão đã quật đổ ống khói. Mặc dù vậy, tất cả những bài kiểm tra lên kế hoạch đã được hoàn tất và những nhà máy điện nghiên cứu sẽ được trông đợi. Đó là thành công đầu tiên của loại nhà máy này. Bởi hiệu suất của nhà máy điện ống khói khi so sánh với các kỹ thuật khác vẫn rất thấp, những nhà máy này đòi hỏi một diện tích đất đai lớn. Hơn nữa, hiệu suất tăng lên tỷ lệ thuận với chiều cao của tháp. Do vậy, để kinh tế, nhà máy điện này phải có một kích cỡ nhỏ. Ví dụ, những dự án nhà máy mới hiện đang được thảo luận ở Úc. Một nhà máy điện với công suất khoảng 200 MW với chiều cao tháp 1000 m, đường kính 180 m và đường kính của khu vực thu ánh sáng bằng 6000 m. Sẽ rất khó khăn để phỏng đoán liệu việc xây dựng nhà máy điện với cống suất lớn có được lợi về kinh tế hay không. Nhưng dựa vào tầm nhìn dài hạn, nhà máy điện ống khói ở những vùng sa mạc trên thế giới có tiềm năng để tạo ra sự cạnh tranh về kinh tế với những nhà máy điện truyền thống khác.

Điện mặt trời theo quy mô lớn

5. Concentring Photovoltaic power plants (Nhà máy điện mặt trời sử dụng pin quang điện) 
Pin quang điện có thể hoạt động bằng cách tập trung ánh sáng mặt trời. Điểm chính ở đây là sự tập trung này có thể tiết kiệm được vật liệu làm pin mặt trời một cách đáng giá. Nếu mặt trời được tập trung khoảng 500 lần, kích cỡ của pin mặt trời có thể sẽ giảm đi 500 lần. Giá thành của pin mặt trời do đó sẽ không còn là vấn đề cần quan tâm nữa. Điều đó có nghĩa rằng vật liệu, cái thường khá đắt nếu không có sự tập trung năng lượng mặt trời sẽ có thể được sử dụng. Các pin tập trung thường có hiệu suất cao hơn những cấu trúc pin truyền thống.

Các tấm pin mặt trời hứng nắng

Có nhiều cách để tập trung: pin tập trung có thể được lắp đặt tại tâm điểm của máng hình parabol hay gương cầu lõm. Một trong những vấn đề chính là hiệu suất làm lạnh, bởi đối năng lượng điện của pin mặt trời, một lượng nhiệt hao phí lớn sẽ được tạo ra. Một kỹ thuật khác có thể được sử dụng. Những thấu kính Fresnel tập trung ánh sáng vào pin tập trung, cái chỉ có cỡ vài mili mét. Một tấm tấm đồng phía sau tấm pin sẽ tích tụ về phía sau. Một cấu trúc tập trung bao gồm nhiều pin song song. Nhiều cấu trúc tiếp đến sẽ được lắp đặt cùng nhau ở thiết bị theo dõi để hướng cấu trúc một cách tối ưu nhất về phía mặt trời.