Các đợt nắng nóng đã diễn ra tại nhiều khu vực. Nhiều người cho rằng, nắng càng to, năng lượng mặt trời càng được sản sinh nhiều. Tuy nhiên, theo một nhà cung cấp năng lượng mặt trời của Mỹ, nhiệt độ quá cao cũng có thể gây hại cho các tấm pin mặt trời, làm giảm hiệu suất của chúng từ 10% đến 25%.
Nhiệt độ cực cao ảnh hưởng đến tấm pin mặt trời như thế nào?
Theo CED Greentech, một nhà cung cấp thiết bị năng lượng mặt trời tại Hoa Kỳ, nhiệt độ cao có thể "làm giảm đáng kể" khả năng sản xuất điện của các tấm pin mặt trời. Theo công ty, tùy thuộc vào vị trí lắp đặt, nhiệt độ cao có thể làm giảm hiệu suất của các tấm pin mặt trời từ 10% đến 25%.
Theo trang web năng lượng tái tạo EnergySage của Mỹ, các tấm pin mặt trời được thử nghiệm ở nhiệt độ 25°C và thường có phạm vi nhiệt độ hoạt động từ 15°C đến 35°C. Các tế bào quang điện – các thiết bị điện tử chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng được kết nối với nhau để tạo thành các tấm pin mặt trời – tạo ra năng lượng mặt trời hiệu quả nhất trong phạm vi nhiệt độ này.
Tuy nhiên, theo EnergySage, các tấm pin mặt trời có thể nóng đến 65°C. Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các tế bào quang điện.
Tại sao các tấm pin mặt trời lại hoạt động kém hiệu quả trong thời tiết rất nóng?
Để giải thích hiện tượng nghịch lý này, các nhà khoa học phải viện dẫn đến các định luật nhiệt động lực học - ngành khoa học nghiên cứu về nhiệt và cách nhiệt năng tác động lên vật chất.
Về cơ bản, dòng điện được tạo ra từ pin mặt trời xuất phát từ sự dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện (electron) bên trong mạch điện. Khi nhiệt độ môi trường tăng quá cao, các electron này sẽ hấp thụ nhiệt năng và chuyển động hỗn loạn một cách mạnh hơn. Sự "quá khích" của các electron vô tình làm giảm điện áp, đồng nghĩa với việc lượng điện năng thực tế sinh ra bị sụt giảm đáng kể.
Các con số thống kê kỹ thuật cho thấy một thực tế khắc nghiệt: Cứ mỗi độ C tăng lên vượt quá ngưỡng tiêu chuẩn, hiệu suất của tấm pin mặt trời sẽ bị kéo lùi khoảng 0,5 điểm phần trăm. Điều này có nghĩa là vào một ngày hè oi ả khi nhiệt độ mái nhà chạm ngưỡng cực đoan, một hệ thống năng lượng dù hiện đại đến đâu cũng không thể phát huy được tối đa năng lực vốn có của nó.
Giải pháp "giải nhiệt" cho hạ tầng năng lượng xanh
Đối mặt với thách thức từ biến đổi khí hậu, ngành công nghiệp năng lượng mặt trời không chọn cách đứng yên. Việc tính toán mức độ hấp thụ nhiệt của mái nhà hiện là một trong những bước bắt buộc trước khi tiến hành thiết kế và lắp đặt hệ thống.
Để giảm thiểu tác động tiêu cực của các đợt sóng nhiệt, nhiều giải pháp kỹ thuật đã được triển khai đồng bộ.
Tạo khoảng trống lưu thông khí: Thay vì ốp sát vào bề mặt, các tấm pin được lắp đặt cách mái nhà vài inch nhằm tạo ra một khoảng không cho gió lưu thông, giúp tản nhiệt tự nhiên.
Thay đổi vật liệu bề mặt: Sử dụng các vật liệu có màu sắc sáng và có khả năng phản xạ cao để giảm tối đa lượng nhiệt hấp thụ từ ánh sáng mặt trời.
Di dời linh kiện nhạy cảm: Các bộ phận điều khiển điện tử vốn dễ bị tổn thương bởi nhiệt độ cao sẽ được thiết kế lắp đặt ở khu vực có bóng râm phía sau các tấm pin.
Không chỉ riêng điện mặt trời, các nguồn năng lượng truyền thống và năng lượng hạt nhân cũng chịu chung số phận dưới vòng vây của nắng nóng. Các nhà máy nhiệt điện - dù chạy bằng than, khí đốt hay hạt nhân - đều cần một lượng nước khổng lồ để làm mát.
Xu hướng tăng nhiệt toàn cầu do khí thải nhà kính đang khiến các đợt sóng nhiệt xuất hiện với tần suất dày đặc hơn và cường độ khốc liệt. Trong bối cảnh đó, ngành năng lượng tái tạo buộc phải đẩy nhanh tiến trình đổi mới công nghệ. Các nhà nghiên cứu hiện không chỉ tìm cách tối ưu hóa khả năng chịu nhiệt cực đoan của pin mặt trời mà còn đang thử nghiệm các giải pháp đột phá, chẳng hạn như giúp pin mặt trời có thể sản sinh năng lượng vào ban đêm.
Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), năng lượng tái tạo được kỳ vọng sẽ cung cấp 4/5 lượng điện năng toàn cầu vào năm 2050. Mục tiêu này hoàn toàn có thể đạt được nhằm cắt giảm sâu rộng lượng khí thải carbon, song nó đòi hỏi một cú hích mạnh mẽ hơn nữa vào các giải pháp công nghệ mang tính đổi mới cốt lõi. Việc giúp các tấm pin "sống sót" và hoạt động bền bỉ trong những ngày hè rực lửa chính là bước đi đầu tiên trên hành trình đó.
