Bao nhiêu năng lượng, bấy nhiêu giải pháp
 |
| Mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo lớn nhất. |
Theo Juris Kalejs, thuộc Viện Kỹ nghệ điện và điện tử Mỹ (IEEE) và là Giám đốc công nghệ của Công ty năng lượng Mặt trời ở Lowell, Massachusetts, nước Mỹ thực sự là người tiên phong trong ngành công nghiệp năng lượng Mặt trời. Từng làm việc trong ngành công nghệ quang điện hơn 30 năm qua, Kalejs đã nhìn thấy những ý tưởng điên rồ xuất hiện rồi biến mất. Cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 1970 đã làm nảy sinh hàng chục ý tưởng trên trời. Nhưng điều đó không ngăn cản con người tiếp tục đổi mới. Đây chính là căn cứ để việc khai thác năng lượng Mặt trời tăng mạnh như ngày nay.
1. Nón tự quay
 |
| Các tấm pin của V3Solar có hình nón quay để tối ưu hóa sản xuất năng lượng. |
Năm 2012, Công ty V3Solar ở Los Angeles đã thông báo khởi động dự án các tấm pin năng lượng Mặt trời dạng hình nón có thể xoay tròn để tối đa hóa năng lượng thu được.
Tuy nhiên, Kalejs cho biết, ông hoài nghi về sự phức tạp của nó. “Nó trông giống như một tấm ảnh đẹp để trang trí mà ta có thể nhìn thấy ở một đài phun nước”, ông nói. Nhưng công ty cho biết, họ sẽ chỉ giới thiệu nguyên mẫu cho nhà đầu tư tiềm năng với một thỏa thuận không được tiết lộ.
2. Quả cầu tập trung năng lượng
 |
| Những quả cầu thủy tinh chứa đầy nước để tập trung năng lượng Mặt trời. |
Các nhà thiết kế khác lại tưởng tượng ra những hình dáng khác để thu năng lượng thay cho các tấm pin Mặt trời phẳng truyền thống. Nếu có dạng tròn thì có nghĩa là ta có thể thu được ánh sáng Mặt trời từ mọi hướng. Công ty quang học Kyosemi (Nhật Bản) từng giới thiệu khối cầu Sphelar gồm các quả cầu nhỏ như những tế bào năng lượng Mặt trời từ silicon và các điện cực được nối thành một mạng lưới. Còn André Broessel, một kiến trúc sư tại Công ty kiến trúc năng lượng Mặt trời Rawlemon ở Barcelona, cũng đã thiết kế các khối cầu thủy tinh bằng kính chứa đầy nước nhằm tập trung năng lượng Mặt trời.
Juris Kalejs coi ý tưởng của Broessel chỉ là một cách quảng cáo tới người tiêu dùng. Ông đã chỉ ra rằng, công nghệ tập trung năng lượng Mặt trời trong một hệ thống đường kính 20 ft (khoảng 6 m) là rất phức tạp và bạn cần phải thực hiện trên một quy mô lớn mới mang lại hiệu quả kinh tế.
3. Tế bào quang điện vi sinh
 |
| Những tấm pin Mặt trời nhỏ xíu đặt trên vi khuẩn có thể tạo ra quang hợp nhân tạo. |
Nhiều nhà khoa học đang tập trung theo hướng quang hợp nhân tạo bằng cách phát triển hệ thống chuyển hóa sáng Mặt trời, nước và CO2 thành ôxy và nhiên liệu thực vật. Thật không may, quang hợp chỉ cho dưới 1% hiệu quả so với 20 đến 30% của các tế bào năng lượng Mặt trời. Những rủi ro với các cây và vi khuẩn nhân tạo cũng khá cao vì một căn bệnh hoặc một loài nấm có thể quét sạch mọi thứ.
Các nhà nghiên cứu thuộc Trường Đại học East Anglia đã công bố, họ đang thực hiện việc quang hợp nhân tạo bằng cách đặt các tấm pin Mặt trời rất nhỏ lên vi khuẩn nhằm tạo ra hydro nhiên liệu. Theo Kalejs, cách tiếp cận này rất thú vị và tại các cuộc họp của Quỹ khoa học quốc gia Mỹ, người ta đã thảo luận sôi nổi về việc đặt các vật liệu quang hợp lên trên các tế bào sinh học.
4. Miếng dán quang điện
 |
| Miếng dán pin Mặt trời tái sử dụng có thể dễ dàng gắn với bất cứ thứ gì vững chắc. |
Trong một thời gian dài, các tế bào năng lượng Mặt trời mỏng, trong suốt đã có mặt trong danh sách những công nghệ hiệu quả. Một số công ty đã bắt đầu sản xuất những tấm pin Mặt trời linh hoạt hơn nhưng có giá cả hợp lý và dễ dàng sản xuất hơn, chất lượng cao hơn. Đầu năm nay, Đại học Stanford và Phòng thí nghiệm năng lượng Tái tạo quốc gia (Mỹ) đã đưa vào sử dụng các miếng dán tế bào năng lượng Mặt trời có thể dễ dàng gắn liền với bất cứ thứ gì vững chãi, như đồ chơi, mũ bảo hiểm, bóng bán dẫn và thậm chí cả thẻ kinh doanh. Tuy nhiên, lượng điện sản xuất ra vẫn còn khá nhỏ.
Kalejs cảnh báo rằng ánh sáng Mặt trời chiếu vào các vật liệu polyme làm cho công nghệ không ổn định, tuổi thọ của sản phẩm hiện nay còn ngắn. Các tế bào năng lượng Mặt trời hữu cơ có thể sẽ không thọ được hơn một hoặc hai năm.
5. Chai nạp điện
 |
| Chai nước nước nóng và một tuabin mini tạo ra điện cho điện thoại di động. |
Thùng rác của một người có thể là nguồn năng lượng Mặt trời cho người khác. Mới đây, Ryan Matsunaga, một blogger và cây bút về công nghệ, đăng tải các bước hướng dẫn cách chuyển đổi một chai nước thành một chiếc đèn năng lượng Mặt trời với giá 2 đôla. Các nhà thiết kế người Kenya đã từng phát động một chiến dịch Kickstarter xung quanh chai nước sạc điện, một cách để sạc điện thoại di động với một chai nước chứa đầy nước nóng và một tuabin mini. Mặc dù nguyên mẫu ban đầu chỉ đơn giản là có một sự khác biệt về nhiệt độ, các nhà thiết kế hy vọng sẽ tích hợp một chiếc đĩa năng lượng Mặt trời nhỏ có thể đun nóng nước với ánh sáng Mặt trời liên tục trong ngày.
6. Quần áo năng lượng
 |
| Để trở thành thực dụng, bộ quần áo này cần phải bền. |
Các tế bào năng lượng Mặt trời phải có xu hướng thời trang cao hơn chức năng, chúng cần có kiểu dáng đẹp và màu sắc hấp dẫn để các nhà thiết kế tích hợp chúng vào ví, dây chuyền, áo khoác và quần áo. Sạc điện thoại với một chiếc áo khoác có thành phần năng lượng Mặt trời có thể mất thời gian. Các công ty may mặc năng lượng Mặt trời đã xuất hiện rồi biến mất.
Kalejs cho rằng các vật liệu tế bào năng lượng Mặt trời hữu cơ đã xuất hiện một vài năm trước, dù trong cũng hợp thời trang, nhưng công nghệ thì không được như vậy. Một công ty đã đính các quả cầu năng lượng Mặt trời vào đồ trang sức và ông vẫn không thể hình dung nó sẽ thu hút người tiêu dùng như thế nào.
7. Đường giao thông
 |
| Các tấm năng lượng Mặt trời có thể được lắp đặt trên khoảng đất trống dọc đường. |
Các con đường và đường cao tốc luôn là nguồn thu hút cho sự đổi mới công nghệ năng lượng Mặt trời. Nhựa đường là một vật liệu tuyệt vời để hấp thụ và lưu trữ nhiệt, cùng với rất nhiều cơ sở hạ tầng có sẵn xung quanh. Vài năm trước, các kỹ sư và nhà hóa học tại Đại học Rhode Island đề xuất ý tưởng thu nhiệt Mặt trời từ những con đường. Đề xuất này bao gồm việc đặt tế bào quang điện linh hoạt trên các dải ngăn cách bê tông dọc theo đường cao tốc ngăn bê tông và lắp đặt các ống nước dưới lớp nhựa đường. Cũng trong thời gian đó, công ty năng lượng Mặt trời đường bộ muốn đặt trực tiếp các tấm pin Mặt trời trực trên đường phố.
Kalejs rất hoài nghi về ý tưởng này, gọi đó là một cách sử dụng các tấm năng lượng Mặt trời nghèo nàn. Tuy nhiên, các tấm năng lượng Mặt trời có thể được đặt dọc con đường, như cách đã thực hiện ở bang Oregon. Không thiếu đất cho việc này.
8. Sơn
 |
| Sơn làm từ graphene kết hợp với lớp mỏng nguyên tử kim loại mỏng có thể để quét lên các tòa nhà. |
Thật khó để sơn lên các tấm pin Mặt trời cổ điển, nhưng sẽ dễ thực hiện hơn nếu vẽ lớp quang điện trực tiếp lên bề mặt. Với các tiến bộ trong phát triển công nghệ tấm năng lượng Mặt trời mỏng và dẻo, các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc cho ra đời loại sơn Mặt trời. Vài năm trước, các nhà khoa học ở Đại học Notre Dame đã thử nghiệm với một loại sơn dán (giống như tên gọi Sun-Believable) có thể tạo ra điện khi ánh sáng Mặt trời chiếu.
“Ôxit titan hiện đang được sử dụng để làm các tế bào năng lượng Mặt trời có màu nhạy cảm (mang lại hiệu quả cao hơn 10%) có thể được đưa vào sơn”, ông Kalejs cho biết, khi so sánh với những ô cửa sổ sử dụng tế bào năng lượng Mặt trời trong suốt nơi mặt tiền các tòa nhà.
Các nhà khoa học tại Đại học Manchester (Anh) và Đại học Quốc gia Singapore đã kết hợp graphen với lớp nguyên tử kim loại mỏng để tạo ra một lớp hấp thụ năng lượng Mặt trời có thể sơn được lên các tòa nhà.
