IEA dự báo khả quan về năng lượng tái tạo

Năm 2019, các công trình mới về năng lượng tái tạo trên toàn thế giới dự kiến sẽ tăng trở lại với mức tăng hai chữ số so với năm 2018, Cơ quan Năng lượng quốc tế (IEA) cho biết hôm 20-9-2019.

Năng lượng tái tạo tăng trở lại

Trong năm 2019, công suất điện mặt trời, điện gió và thủy điện trên toàn cầu có thể tăng lần lượt là 113,7 GW, 57,6 GW và 17,8 GW, theo ước tính mới nhất của IEA. Nhìn chung, các công trình lắp mới năng lượng tái tạo có thể tăng gần 200 GW trong năm 2019, cao hơn khoảng 12% so với năm 2018.

Điện mặt trời đang có sự tăng trưởng nhanh chóng, mức tăng công suất mới ước tính là 17% trong năm 2019, so với tốc độ lắp đặt vào năm 2018. Sự không chắc chắn ở thị trường khổng lồ Trung Quốc sẽ được bù đắp bởi sự tăng trưởng mạnh mẽ không chỉ ở châu Âu (đặc biệt là Tây Ban Nha) mà còn ở Việt Nam, Nhật Bản, Ấn Độ và Mỹ, IEA cho biết.


Một công trình điện mặt trời đang được lắp đặt ở Pháp.

Mặt khác, điện gió trên bờ đang có sự tăng trưởng mạnh nhất kể từ năm 2015 về công suất lắp đặt mới, với ước tính 52,9 GW được lắp đặt vào năm 2019, cộng với 4,7 GW công suất điện gió ngoài khơi, là nhờ thị trường Mỹ, nơi các nhà khai thác đang đẩy nhanh việc phát triển các dự án trước khi chính sách ưu đãi tín dụng, thuế ở cấp liên bang kết thúc.

Theo Kịch bản bền vững của IEA, công suất năng lượng tái tạo phải tăng trung bình hơn 300 GW/năm trong giai đoạn 2018 đến 2030 mới đáp ứng được các mục tiêu của Thỏa thuận Paris (giữ nhiệt độ trái đất không tăng quá 20C).

Sự phát triển của điện mặt trời và điện gió thường được nhấn mạnh, nhưng chúng vẫn chỉ chiếm 1,8% và 4,4% sản lượng điện toàn cầu trong năm 2017, theo dữ liệu mới nhất của IEA, trong khi đó than chiếm 38,3%, thủy điện chiếm 16,3%.

Sự đóng góp của ngành điện trong quá trình chuyển đổi năng lượng sang ít phát thải carbon là có vai trò quan trọng. Tuy nhiên, tỷ lệ năng lượng phi hóa thạch trong hỗn hợp điện toàn cầu vào năm 2018 vẫn không thay đổi so với mức đạt được 20 năm trước, theo đánh giá thống kê mới nhất về năng lượng thế giới của BP công bố vào tháng 6-2019.

Năm 2018, lần đầu tiên tăng trưởng công suất năng lượng tái tạo được lắp đặt đã “đình trệ” kể từ năm 2001, lý do vì sự thay đổi trong chính sách ưu đãi cho năng lượng mặt trời ở Trung Quốc, nhằm hạn chế chi phí và quản lý tốt hơn việc tích hợp sản xuất năng lượng mặt trời trong lưới điện. Tốc độ tăng tốc trên thị trường điện mặt trời ở Trung Quốc vẫn không chắc chắn trong năm 2019, IEA cho biết.

Ngày 19-9-2019, Chính phủ Nga thông báo quyết định chi 725 tỉ rúp (1,1 tỉ USD) cho chương trình phát triển năng lượng tái tạo đến năm 2050. Trong đó, 400 tỉ rúp sẽ chi vào giai đoạn

2025-2030, điện gió 222 tỉ rúp (3 GW), năng lượng mặt trời 148 tỉ rúp (2,2 GW) và 30 tỉ rúp cho thủy điện nhỏ (170 MW).

Năng lượng tái tạo – Bao nhiêu là đủ?

Sản lượng năng lượng tái tạo đã tăng gấp 4 lần trên thế giới trong 10 năm qua. Nhưng điều đó vẫn không ngăn được lượng khí thải tăng lên, theo một báo cáo được công bố trước hội nghị thượng đỉnh Liên Hiệp Quốc về khí hậu ngày 6-9-2019.

Đầu tư cho điện gió, điện sinh khối, thủy điện, nhất là điện mặt trời, đạt được hơn 2.500 tỉ USD từ năm 2010 đến nay nhờ chi phí giảm, theo báo cáo thường niên do Trường Tài chính và quản lý Frankfurt và Bloomberg Tài chính năng lượng mới (BNEF) phối hợp với Chương trình môi trường của Liên Hiệp Quốc (UNEP) thực hiện.

Theo báo cáo này, không tính các đập thủy điện lớn hơn 50 MW, năng lượng tái tạo hiện có công suất 1.650 GW (so với 414 GW năm 2009) và tạo ra 12,9% sản lượng điện toàn cầu vào năm 2018. Báo cáo liệt kê 30 quốc gia đã đầu tư hơn 1 tỉ USD vào năng lượng tái tạo trong giai đoạn này, đồng thời vẫn sử dụng rộng rãi nhiên liệu hóa thạch. Quốc gia đầu tư lớn nhất từ trước đến nay, Trung Quốc, nước phát thải CO2 lớn nhất thế giới, đã chi 760 tỉ USD cho năng lượng xanh kể từ năm 2010.

Kể từ năm 2009, chi phí để xây dựng các nhà máy điện mặt trời đã giảm 81% và điện gió trên bờ giảm 46%. Điều này giúp tăng khả năng cạnh tranh một cách ngoạn mục. Đối với Francoir d’Estais, thuộc UNEP, điều đó cho thấy sự chuyển đổi của ngành năng lượng đang được thực thi, nhưng nó không đủ nhanh để cho phép thế giới đáp ứng các mục tiêu về khí hậu và sự ấm lên của trái đất.

Năm 2018, năng lượng xanh đã giúp giảm được 2 tỉ tấn CO2 phát thải, báo cáo cho biết. Tuy nhiên, phát thải của ngành năng lượng nói chung cũng đã đạt mức kỷ lục 13,7 tỉ tấn CO2 tương đương, khiến thế giới càng rời xa các mục tiêu về khí hậu.

Theo Petrotimes.vn
https://nangluongquocte.petrotimes.vn/iea-du-bao-kha-quan-ve-nang-luong-tai-tao-551369.html

Tưởng giúp bảo vệ môi trường, xe điện lại có thể gây ra khủng hoảng ô nhiễm

Các nhà khoa học đã cảnh báo rằng nếu không nhanh chóng tái chế pin xe điện đúng cách thì chúng sẽ làm rò rỉ các hóa chất nguy hiểm vào môi trường.

Các nhà khoa học cảnh báo rằng pin xe điện bị loại bỏ đang tạo ra một núi rác thải khổng lồ có thể gây ra cuộc khủng hoảng ô nhiễm.

Xe điện được ca ngợi là một trong những công nghệ chính trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, nhưng một nghiên cứu mới tuyên bố rằng công nghệ tái chế đang vật lộn để theo kịp.

Điều này dẫn đến hàng ngàn tấn chất thải của pin chưa được xử lý tích tụ lại và có khả năng làm rò rỉ các hóa chất nguy hiểm vào môi trường.

Trong báo cáo, các nhà khoa học từ Đại học Birmingham kêu gọi các chính phủ và ngành công nghiệp phải “hành động ngay để phát triển một kế hoạch tái chế mạnh mẽ, có thể đáp ứng nhu cầu trong tương lai”.


Các nhà nghiên cứu cho biết hiện tại không có giải pháp nào để xử lý việc tái chế đúng cách những pin xe điện đã hết – Ảnh minh họa

Tiến sĩ Gavin Harper, tác giả nghiên cứu cho biết, nếu không có sự phát triển công nghệ tái chế lớn, hàng triệu chiếc xe điện được bán trong năm 2017 sẽ tạo ra 250.000 tấn chất thải pin chưa được xử lý trong suốt tuổi đời của chúng.

Ông nói thêm rằng, việc tái chế không hề đơn giản vì có sự đa dạng to lớn về hóa học, hình dạng và thiết kế của pin lithium-ion được sử dụng bởi xe điện. Để tái chế các pin này một cách hiệu quả, chúng phải được tháo rời và các dòng chất thải được phân tách thành các bộ phận cấu thành của chúng.

Cũng như lithium, pin cũng chứa một số kim loại có giá trị khác như coban, niken và mangan có thể được tái sử dụng, Tiến sĩ Harper cho biết.

Phân tích của Viện Faraday – viện nghiên cứu lưu trữ năng lượng điện hóa của Vương quốc Anh cho biết, nhu cầu về bộ pin xe điện có thể là cơ hội cho Vương quốc Anh.

Họ phát hiện ra rằng Vương quốc Anh có thể cần phải xây dựng 8 nhà máy Gigafactory (nơi sản xuất pin và động cơ xe điện) vào năm 2040 để phục vụ nhu cầu về pin xe điện.

Gigafactory là từ đầu tiên được sử dụng bởi chủ sở hữu Tesla Elon Musk để mô tả nhà máy khổng lồ sản xuất một lượng pin đáng kể được đo bằng giờ giga-watt.

Tiến sĩ Harper nói rằng Vương quốc Anh sẽ cần phát triển các nguồn cung cấp cho những vật liệu quan trọng cần thiết cho các loại pin này và vật liệu tái chế có thể đóng vai trò quan trọng.

Giáo sư Andrew Abbott, Đại học Leicester, cho biết: “Điện khí hóa chỉ 2% của đội xe ô tô toàn cầu hiện tại sẽ đại diện cho một dòng xe có thể trải dài quanh chu vi Trái đất – khoảng 140 triệu xe”.

Giáo sư Abbott cho biết việc tái chế pin sẽ tránh đặt gánh nặng lớn lên các bãi rác và giúp đảm bảo việc cung cấp nguyên liệu quan trọng cần thiết cho sản xuất pin trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu đề nghị phát triển các phương pháp sửa chữa và tái chế nhanh chóng, đặc biệt là việc lưu trữ pin điện quy mô lớn có khả năng không an toàn.

Đến năm 2040, các nhà nghiên cứu nói rằng Vương quốc Anh có thể có 8 nhà máy Gigafactory, tương tự như nhà máy Tesla được thấy ở đây, để sản xuất và tái chế pin xe điện.

Giáo sư Paul Christensen, thuộc Đại học Newcastle đang hợp tác với dịch vụ Cứu hỏa và Cứu hộ của Anh để phát triển các cách đối phó với các vụ cháy pin lithium-ion. Giám đốc Christensen nói: “Những pin này chứa lượng điện năng lớn và hiện tại chúng tôi vẫn chưa chuẩn bị kịch bản khi chúng đã hết.

Một trong những lĩnh vực nghiên cứu cho dự án này là xem xét tự động hóa và làm thế nào để có thể tháo dỡ pin một cách an toàn, hiệu quả và thu hồi các vật liệu có giá trị như lithium và coban.

Nhưng cũng có một vấn đề an toàn công cộng cần giải quyết khi pin EV đời thứ hai trở nên phổ biến rộng rãi hơn. Những gì chúng ta cần là một cái nhìn khẩn cấp về toàn bộ vòng đời của pin – từ việc đào các vật liệu lên khỏi mặt đất cho đến xử lý chúng một lần nữa ở khâu cuối cùng”.

Theo Hương Giang (vietq.vn/dailymail)
http://vietq.vn/tuong-nhu-giup-bao-ve-moi-truong-nhung-xe-dien-lai-co-the-gay-ra-mot-cuoc-khung-hoang-o-nhiem-d165669.html

Pin mặt trời “Peropkit”: Tương lai của tương lai

Pin mặt trời là tương lai của ngành năng lượng, peropkit là tương lai của pin mặt trời. Peropkit được Tạp chí “Science” xếp vào 10 đột phá hàng đầu trong năm 2013 do có triển vọng tuyệt vời trong lĩnh vực chế tạo các tấm pin mặt trời.

Pin mặt trời

Các tấm pin mặt trời (PV) phổ biến nhất hiện nay được lắp ráp từ các tế bào quang điện được chế tạo trên cơ sở của nguyên tố silic (Si).

Pin mặt trời tạo ra điện nhờ hiệu ứng quang điện. Hiệu ứng này được nhà vật lý người Pháp Alexander Edmond Becquerel (con trai của nhà vật lý Antoine Cesar Becquerel và cha của nhà vật lý Antoine Henri Becquerel – người đã nhận giải thưởng Nobel và phát hiện ra phóng xạ) phát hiện lần đầu tiên vào năm 1839. Hơn 100 năm sau, việc sản xuất pin mặt trời đã đạt được bước đột phá trong phòng thí nghiệm của Bell, để tạo ra loại pin mặt trời phổ biến nhất.

Theo ngôn ngữ của vật lý chất rắn, pin mặt trời được tạo ra trên cơ sở chuyển đổi dạng p-n trong tinh thể silic. Sự chuyển đổi này được tạo ra bằng cách thêm một lượng nhỏ các khuyết tật khác nhau vào các khu vực khác nhau của mạng tinh thể. Giao diện giữa các khu vực này sẽ tạo ra sự chuyển đổi. Ở phía n, các electron mang dòng điện và ở phía p – là các lỗ trống không có electron. Trong các khu vực liền kề với giao diện, sự khuếch tán của các điện tích sẽ tạo ra điện thế bên trong. Khi một photon có đủ năng lượng đi vào một tinh thể, nó có thể đánh bật một electron ra khỏi nguyên tử và tạo ra cặp lỗ-electron mới. Electron vừa được giải phóng đó sẽ bị hút về phía các lỗ nằm ở phía bên kia của giao diện, nhưng vì điện thế bên trong của nó, nó không thể vượt qua được giao diện. Nhưng nếu các electron đó được cho đi qua một đường mạch bên ngoài, chúng sẽ chuyển động theo đường đó và tạo ra dòng điện. Đi đến phía bên kia, chúng sẽ tái hợp lại với các lỗ. Quá trình này tiếp tục xẩy ra khi có ánh sáng mặt trời.

Năng lượng cần thiết để giải phóng một electron liên kết được gọi là khoảng cách giải. Đây là điểm mấu chốt để hiểu tại sao các tế bào quang điện vốn có hiệu suất giới hạn. Khoảng cách dải là một tính chất không đổi của tinh thể và các tạp chất của nó. Các tạp chất được điều chỉnh sao cho khoảng cách dải của pin mặt trời gần với năng lượng photon từ phổ nhìn thấy.

Năng lượng photon được lượng tử hóa. Một photon có năng lượng nhỏ hơn khoảng cách dải (ví dụ, từ phần hồng ngoại của phổ) không thể tạo ra sóng mang điện tích. Nó chỉ đơn giản làm nóng tấm pin. Hai photon hồng ngoại cũng sẽ không kích hoạt được dòng điện, ngay cả khi tổng năng lượng của chúng là đủ. Một photon có năng lượng quá cao (ví dụ, từ vùng tử ngoại) sẽ đánh bật một electron, nhưng năng lượng dư thừa sẽ bị lãng phí.

Hiệu suất PV được định nghĩa là lượng điện nhận được chia cho năng lượng của ánh sáng trên một PV. Một phần đáng kể của năng lượng ánh sáng sẽ bị mất đi. Vì vậy, hiệu suất của PV không thể đạt tới 100%. Khoảng cách dải của pin mặt trời silicon là 1,1 eV. Theo sơ đồ của phổ điện từ, phổ nhìn thấy được nằm trong vùng cao hơn một chút, do đó, bất kỳ ánh sáng nhìn thấy được nào cũng sẽ cung cấp cho chúng ta điện. Nhưng điều này cũng có nghĩa là một phần năng lượng của mỗi photon bị hấp thụ sẽ bị mất đi và chuyển thành nhiệt.

Kết quả là, ngay cả với một tấm pin mặt trời lý tưởng được sản xuất trong điều kiện hoàn hảo, hiệu suất tối đa theo lý thuyết sẽ là khoảng 33%. Đối với các tấm PV có sẵn trên thị trường, hiệu suất thường ~20%.

Khoáng vật peropkit

Peropkit có công thức hóa học là CaTiO3 (titanat canxi) – một khoáng vật tương đối hiếm trên trái đất. Các tinh thể của peropkit có hình khối lập phương. Các tinh thể thường được gắn dọc theo các mặt của hình khối. Tùy thuộc vào các tạp chất, peropkit có màu khác nhau (đen xám, đen, nâu đỏ, đỏ lục bình, đỏ cam và vàng mật ong), có độ cứng 5,5÷6, mật độ: 3,97÷4,0 g/cm3. Trong thành phần của peropkit, nguyên tố canxi (Ca) có thể được thay thế bằng xeri (Ce), nguyên tố titan (Ti) – bằng niobi (Nb) và tantan (Ta), và có thể có các tạp chất khác, dẫn đến sự hình thành các khoáng vật cùng họ khác là papillit, disanalit và loparit.

Peropkit được Gustav Rosa phát hiện vào năm 1839 tại dãy núi Ural và được ông đặt tên để vinh danh một chính khách Nga là Bá tước L. A. Peropsky – một người sưu tầm khoáng vật. Khoáng vật peropkit có thể được tìm thấy ở bất kỳ lục địa nào trên Trái đất và trong các đám mây của ít nhất một ngoại hành tinh. Những vật liệu tổng hợp có cấu trúc tinh thể và có cấu trúc hóa học tương tự như peropkit tự nhiên cũng được gọi là peropkit.

Peropkit được tìm thấy chủ yếu trong đá phiến talc và chlorite; ở dạng vi cấu trúc trong đá có nguồn gốc núi lửa (đá bazan melilit, dung nham bazan). Các mỏ peropkit được phát hiện ở Urals (Nga), ở Tyrol (Áo), ở Thụy Sĩ, ở Phần Lan.

Cấu trúc của peropkit: A- canxi; B- titan; C- ôxy.

Peropkit là một khoáng vật gốc của titan, niobi và một số nguyên tố khác. Peropkit cũng rất nổi tiếng về cấu trúc tinh thể của nó. Các nguyên tử titan trong peropkit được đặt tại vị trí của một mạng tinh thể bị biến dạng yếu. Ở trung tâm của hình khối là các nguyên tử canxi. Các nguyên tử oxy hình thành các khối tám mặt gần như đều đặn xung quanh các nguyên tử titan, được kéo giãn ra một chút và hơi nghiêng so với các vị trí lý tưởng.

Trong số các hợp chất có cấu trúc của peropkit thường gặp là các oxit, các halogen, hợp chất intermetallic. Các vật liệu có các tính chất siêu dẫn nhiệt độ cao, chất dẫn ion, cũng như nhiều vật liệu từ tính và dẫn điện đều có cấu trúc của peropkit (hoặc của các hợp chất của peropkit). Tùy thuộc vào các nguyên tố thành phần, peropkit thể hiện các tính chất hữu ích khác nhau, chẳng hạn như tính siêu dẫn, độ kháng từ rất cao và các tính chất quang điện. Việc sử dụng peropkit trong pin mặt trời có triển vọng rất lớn. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của peropkit trong các nghiên cứu tại phòng thí nghiệm đang tăng lên rất nhanh.

Các kết quả nghiên cứu về peropkit

Khi nói về peropkit, hầu hết chúng ta thường hiểu đó là cả một nhóm các chất có cấu trúc tinh thể ba phần giống nhau. Cấu trúc tinh thể này lần đầu tiên được phát hiện trong canxi titanate. Các chất như vậy hiếm khi được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng tinh khiết. Nhưng, ta có thể rất dễ thu được các chất như vậy từ rất nhiều các hợp chất khác và tinh thể peropkit có thể được “nuôi trồng” một cách nhân tạo. Mỗi một phần của cấu trúc peropkit có thể được tạo ra từ các nguyên tố khác nhau (như chì, bari, lantan, v.v…). Điều này cho phép tạo ra được rất nhiều “máy bắt photon” có thành phần khác nhau. Các nghiên cứu đã cho thấy, hợp chất của peropkit với một số kim loại kiềm cho phép tạo ra các tế bào quang điện có hiệu suất tới 22%. Tiềm năng về hiệu suất của các tế bào quang điện dựa trên cơ sở các hợp chất của peropkit được xác định tới 31%.

Việc ứng dụng peropkit trên thực tế không hề đơn giản. Ngay khi được phủ lên lớp màng mỏng, peropkit sẽ tinh thể hóa rất nhanh và gây khó khăn cho việc tạo ra một lớp nguyên tố đồng đều trên một diện tích rộng. Trong khi đó, nhiệm vụ chính trong chế tạo PV là tạo ra một diện tích lớn để hứng ánh sáng mặt trời nhưng vẫn phải duy trì được hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao.

Vào tháng 6 năm 2018, Toshiba đã sản xuất thử nghiệm được pin mặt trời màng mỏng peropkit với diện tích bề mặt lớn nhất và hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao nhất.

Bí mật lớn nhất về tính hấp dẫn của peropkit đã được phát hiện là khả năng phát triển các tinh thể có kích thước đến mili mét trên một màng mỏng một cách nhanh chóng và dễ dàng mà không có các khuyết tật. Đây là kích thước tinh thể được coi là lớn và lý tưởng để chế tạo ra các tấm pin mặt trời. Các tinh thể peropkit cho phép các điện tử chuyển động theo tinh thể mà không bị nhiễu.

Các nghiên cứu về peropkit hiện nay đều nhắm tới mục đích tăng hiệu suất chuyển hóa năng lượng bằng cách loại bỏ các khuyết tật trong cấu trúc của mạng tinh thể. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra cả một lớp nguyên tố có mạng tinh thể lý tưởng. Các nhà nghiên cứu của MIT (Massachusetts Institute of Technology) gần đây đã đạt được tiến bộ lớn trong lĩnh vực này. Họ đã khắc phục được các khuyết tật trong mạng tinh thể của peropkit bằng cách chiếu chúng bằng ánh sáng. Phương pháp này có hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp đã biết (dùng hóa học và dùng điện) nhờ không tiếp xúc với màng mỏng.

Việc chế tạo PV trên cơ sở peropkit đơn giản hơn so với sử dụng silic, nhưng peropkit lại có tốc độ phân rã nhanh hơn. Các nhà nghiên cứu đang tập trung giải quyết vấn đề phân rã này. Một nghiên cứu chung của Trung Quốc và Thụy Sỹ đã đưa ra được một phương pháp mới để tạo ra một tế bào quang điện từ peropkit, loại bỏ được sự cần thiết phải di chuyển các lỗ. Tế bào này là một lớp có tính dẫn bằng lỗ xuống cấp, nên vật liệu ổn định hơn nhiều.

Phòng thí nghiệm của Berkeley đã cho hay, tế bào quang điện peropkit khi đạt được hiệu suất lý thuyết là 31% vẫn có thể có giá thành rẻ hơn so với silic. Các nhà nghiên cứu đã đo độ quang dẫn và hiệu suất chuyển đổi của các bề mặt của các hạt khác nhau bằng kính hiển vi nguyên tử. Họ đã phát hiện ra rằng, các bề mặt khác nhau có hiệu suất rất khác nhau. Vì vậy, họ tin rằng có thể tìm ra phương pháp sản xuất các màng mỏng mà trên đó chỉ các bề mặt có hiệu suất cao nhất được kết nối với các điện cực. Điều này có nghĩa là sẽ chế tạo ra được các tế bào quang điện có hiệu suất tới 31% để làm nên cuộc cách mạng mới trong lĩnh vực điện mặt trời.

Các nhà nghiên cứu của Toshiba đã chia các phần cần thiết để tạo ra PV peropkit thành các lớp là dung dịch chì iodua – PbI₂, và methyl ammonium hydroiodide – MAI. Đầu tiên, người ta phủ lớp nền bằng dung dịch PbI₂, và sau đó bằng dung dịch MAI. Nhờ vậy, người ta đã điều chỉnh được tốc độ tăng trưởng của tinh thể trên màng mỏng, và đã tạo ra được ra một lớp phẳng, mỏng có diện tích lớn.

Các tế bào quang điện peropkit dựa trên thiếc.

Công nghệ sản xuất PV peropkit của Toshiba.

Theo công nghệ trên, người ta tạo ra các loại “mực” từ các thành phần cấu thành của peropkit và bôi chúng lên bề mặt của màng mỏng (phim).

Triển vọng ứng dụng của ​peropkit

Mặc dù còn quá sớm để nói về các chỉ số kinh tế cụ thể của việc sử dụng peropkit, vì việc sử dụng rộng rãi vật liệu này trong các tấm pin mặt trời được dự đoán sau năm 2025, khoáng vật peropkit vẫn được coi là có đủ các điều kiện tiên quyết để thay thế silic trong một tương lai không xa.

Theo các chuyên gia của Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia của Mỹ (NREL), việc sản xuất các tấm PV peropkit sẽ rẻ hơn 10 lần so với silic. Lý do quan trọng, để sản xuất pin mặt trời silic thịnh hành, việc xử lý vật liệu ở nhiệt độ hơn 1400 độ cần phải có thiết bị tinh vi. Trong khi đó, peropkit có thể được kiểm soát trong dung dịch lỏng ở nhiệt độ 100 độ bằng thiết bị đơn giản.

PV peropkit do Toshiba chế tạo có diện tích 703 cm2, và đạt hiệu suất 12%.

Có hai ưu điểm khác của tế bào quang điện peropkit – tính linh hoạt và độ trong suốt. Nhờ đó, các PV peropkit có thể được lắp đặt ở nhiều nơi khác nhau: trên tường, trên nóc xe cộ, tòa nhà, trên cửa sổ và thậm chí trên quần áo.

Bằng cách điều chỉnh độ dày của lớp peropkit, ta có thể kiểm soát được độ trong suốt của PV peropkit để lắp đặt chúng cho nhiều mục đích khác nhau. Ví dụ, nó có thể được sử dụng trong việc che nhà kính: các thực vật sẽ vẫn nhận được đủ lượng photon cần thiết và nhà kính vẫn cung cấp được điện. Theo hướng này, các thí nghiệm xác định tỷ lệ ánh sáng hợp lý để cung cấp cho thực vật và để chuyển đổi thành điện năng đã được tiến hành ở Nhật Bản.

Một lĩnh vực ứng dụng khả thi khác là lắp các PV peropkit cho các ô tô chạy điện. Mặc dù chúng ta đang ở giai đoạn đầu của con đường này, nhưng đã có những thành tựu đầu tiên. Các nhà khoa học của Viện Western Reserve thuộc Đại học Cayes (Ohio, Hoa Kỳ) đã thử nghiệm sử dụng PV dựa trên peropkit để sạc lại pin cho xe điện. Họ đã kết nối 4 PV dựa trên peropkit với pin lithium. Khi kết nối để sạc pin lithium-ion cỡ nhỏ bằng đồng xu, nhóm các nhà khoa học đã đạt được hiệu suất chuyển đổi là 7,8%, bằng một nửa so với pin mặt trời màng mỏng thông thường.

Những dải ruy băng từ các PV peropkit có thể sẽ được dùng để trang trí cho áo sơ mi hoặc áo khoác. Việc ứng dụng peropkit trên chất nền polyurethane cho hiệu suất hấp thụ ánh nắng mặt trời đạt 5,72%.

Ở Nga, ở qui mô phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã tiến xa hơn với peropkit. Các kết quả nghiên cứu ở Nga còn cho thấy, vật liệu peropkit có thể là một nguồn phát tốt và phù hợp để tạo ra ánh sáng. Các nhà khoa học của Viện Thép và Hợp kim Matxcơva (MISiS) và Đại học Công nghệ Thông tin, Cơ học và Quang học St. Petersburg đã phát triển một PV peropkit có thể hoạt động đồng thời như pin và đèn LED. Cơ sở của ứng dụng này là halogen peropkit. Để chuyển đổi chức năng, chỉ cần thay đổi điện áp cung cấp cho thiết bị: ở mức đến 1.0 V, nguyên mẫu sẽ hoạt động như một pin mặt trời và nếu cung cấp hơn 2.0 V, chế độ LED sẽ được bật.

Trong tương lai, các nhà khoa học có thể phát triển các màng thủy tinh có 2 tính năng: tạo ra năng lượng vào ban ngày và phát ra ánh sáng vào ban đêm. Trong trường hợp này, để giữ được độ trong suốt của kính, độ dày màng thủy tinh tối đa không vượt quá 3 micron.

Ngoài ra, các halogen polimer tổ hợp của bismuth và antimon được các nhà khoa học của Viện Hóa học vô cơ mang tên A.V. Nikolaev, Viện Vật lý hóa học (thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga) nghiên cứu và phát triển có thể trở thành nguyên lý chung cho việc chế tạo các chất bán dẫn trong tương lai. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Nga cho phép chế tạo được những tấm pin mặt trời có hệ số chuyển đổi năng lượng cao kỷ lục. Các chất bán dẫn này của Nga khác với chất bán dẫn tương tự (do các nhà khoa học Trung Quốc nghiên cứu năm 2018) ở chỗ chúng không chứa nguyên tố chì độc hại.

Nhóm Kỹ thuật phân tử vật liệu chức năng (GMF) của Thụy Sỹ đã đưa ra bảng so sánh dễ hiểu như sau về tương lai của PV peropkit so với các loại PV khác:

Các loại PV mặt trời

CdTe

CIGS

c-Si

Peropkit

Chi phí vật liệu thô

thấp

trung bình

thấp

thấp

Chi phí vật liệu cuối cùng

thấp

cao

cao

thấp

Chi phí chế tạo

trung bình

trung bình

cao

thấp

Thời gian hoàn vốn năng lượng

trung bình

cao

cao

thấp

Chi phí năng lượng so sánh

trung bình

cao

cao

thấp

Hiệu suất

trung bình

trung bình

cao

cao

Mức độ độc hại

trung bình

trung bình

thấp

cao

Tính đa dạng/phong phú

thấp

thấp

cao

cao

Nguồn: Nhóm Kỹ thuật phân tử vật liệu chức năng (GMF), Thụy Sĩ

Ghi chú:

1/ CdTe – một hợp chất tinh thể ổn định, được hình thành từ cadimi và telluri, được sử dụng làm vật liệu bán dẫn trong quang điện cadmium telluride và thường được kẹp với cadmium sulfide tạo thành một PV tiếp giáp p-n.

2/ CIGS – vật liệu bán dẫn gồm đồng, indi, gali và selen (một dung dịch rắn của đồng indium selenide và đồng gallium selenide).

3/ C-Si- crystalline silicon.

Bảng trên cho thấy, về hầu hết tất cả các khía cạnh, peropkit đều vượt trội so với các đối thủ cạnh tranh, bao gồm giá thành điện trung bình trong suốt vòng đời của pin mặt trời (chi phí LCOE). Nhược điểm duy nhất là việc xử lý các tấm PV đã qua sử dụng do độc tính của các hợp chất peropkit.

Tóm lại, peropkit có thể giúp mở rộng tương lai của năng lượng mặt trời không chỉ do tính kinh tế của nó, mà còn do phạm vi ứng dụng rộng hơn nhiều (ngoài công nghiệp, đô thị và nông nghiệp, các tấm PV dựa trên peropkit có thể được sử dụng ngay cả trong cuộc sống hàng ngày, đặc biệt là sản xuất đồ điện tử mini, đồ gia dụng và thậm chí cả quần áo). Một khi phạm vi ứng dụng càng rộng, độ mở thị trường càng cao, peropkit sẽ càng đáp ứng được mong đợi của chúng ta hôm nay là làm giảm đáng kể giá thành điện mặt trời.

Theo nangluongvietnam.vn

http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang-luong-tai-tao/pin-mat-troi-peropkit-tuong-lai-cua-tuong-lai.html

Đảo năng lượng mặt trời hút CO2 tạo ra Methanol

Mới đây, Tạp chí Học viện Khoa học quốc gia Hoa Kỳ đã đăng tải một báo cáo khoa học mới tới từ các nhà nghiên cứu tại Na Uy và Thụy Điển, được coi là tia hy vọng mới cho nhân loại khi ghép cả triệu tấm pin mặt trời để tạo thành những trang trại năng lượng mặt trời (NLMT) trên mặt nước.

Điều đặc biệt, những trang trại NLMT nổi sẽ giải quyết được 3 vấn đề: Năng lượng, khí nhà kính và việc phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Công nghệ này sẽ dùng để xây dựng những nhà máy sản xuất ethanol quy mô lớn trên mặt nước, vì thế được xây ở vùng biển lặng sóng và ít gặp bão. Họ đưa ra những vị trí “đắc địa” như ngoài khơi Nam Mỹ, phía Bắc Ôxtrâylia, Vịnh A Rập và các vùng biển Đông Nam Á.

Để giảm được hậu quả của việc nóng lên toàn cầu, cần phương pháp cắt giảm khí thải CO2 từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, trong tương lai gần, những nhiên liệu lỏng chứa các bon sẽ vẫn là phương thức sản xuất năng lượng quan trọng. Vậy nên nhóm nghiên cứu cho ra mắt sự kết hợp của những công nghệ có sẵn, sử dụng NLMT để tái chế CO2 thành nhiên liệu lỏng” – Báo cáo khoa học chỉ ra.


Các tấm NLMT tạo điện, cùng lúc đó điện phân nước để tách ra hydro.

Theo các nhà nghiên cứu, những trang trại NLMT nổi cũng tương tự như các bè nuôi cá. Họ tính ra con số tương đối của 70 trang trại như vậy sẽ phủ được khoảng 1,3 km2 diện tích mặt biển. Các tấm NLMT tạo điện, cùng lúc đó điện phân nước để tách ra hydro. Số hydro đó sẽ tương tác với carbon dioxide trong nước biển, tạo ra methanol.

Nhóm các nhà khoa học cho rằng, ở quy mô đủ lớn, phương pháp này sẽ khiến việc sản xuất năng lượng tái tạo cạnh tranh được với ngành tinh chế nhiên liệu hóa thạch. Thời điểm hiện tại, họ đang bắt tay vào chế tạo những nguyên mẫu đầu tiên, nhằm chứng minh những ý tưởng nằm sau báo cáo khoa học mới được đăng tải là khả thi. Dự tính, cần 3,2 triệu hòn đảo nổi như thế để bù lại được lượng CO2 thải ra từ nhiên liệu hóa thạch.

Một trang trại NLMT nổi có thể tạo ra được 15.000 tấn methanol/năm, từng đó là đủ để vận thành một chiếc Boeing 737 di chuyển được 300 chuyến khứ hồi trên quãng đường 3.400 km. “Chúng tôi muốn tận dụng nhiên liệu cho máy bay, xe tải đường dài, tàu thủy hạng nặng và các hệ thống tàu chạy ray không dùng điện. Tuy nhiên, đây không phải là giải pháp có thể giải quyết mọi thứ mà chỉ là một trong số rất nhiều cách thức nên làm để chống lạibiến đổi khí hậu. Do đó, cần phải tìm thêm phương thức cách nhiệt nhà riêng, tạo ra động cơ tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn và nên đi xe điện” – Bruce Patterson, nhà vật lý học tại Đại học Zurich – một trong số những tác giả của nghiên cứu cho hay.

Theo Đức Anh/tapchimoitruong.vn

Nhựa sinh học, nguyên liệu mới trong sản xuất của ngành nhựa

Polyme là các phân tử được tìm thấy dưới các dạng cao su và nhựa. Các loại polyester và polymer chúng ta dùng hầu hết là sản phẩm từ nhựa tổng hợp. Hầu hết các nhựa tổng hợp có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa thạch và không có khả năng phân hủy sinh học.

Trong khi đó, nguồn nguyên liệu hóa thạch cũng có giới hạn. Với giá dầu tăng cao và mối đe dọa của sự biến đổi khí hậu hiện nay, sản phẩm nhựa sinh học sẽ là một trong những sự lựa chọn thay thế nhựa truyền thống đồng thời góp phần nâng cao sức khỏe và bảo vệ môi trường.

Ảnh minh họa

Nhựa sinh học có nguồn từ thực vật (polylactic acid (PLA)) từ ngô, lúa mì, củ cải, v.v có khả năng tự hủy được dùng trong sản xuất bao bì thực phẩm, dụng cụ ăn uống và nhiều sản phẩm khác. Phát triển sản xuất các sản phẩm nhựa sinh học đang là hướng phát triển mới cho ngành nhựa thế giới do các nước phát triển như Mỹ, EU, Nhật Bản, v.v đang có nhu cầu tiêu thụ lớn đối với loại sản phẩm này. Tuy nhiên, bảo đảm an ninh lương thực sẽ là vấn đề thách thức đối với công nghệ mới này.

Việc sử dụng các nguyên liệu như mùn cưa, dăm, bào, bột gỗ, v.v vào sản xuất tạo các sản phẩm hỗn hợp có giá trị kinh tế cao đang được nhiều nước áp dụng. Hiện nay, Thailand, Malaysia, Đài loan, Trung Quốc, v.v đã sản xuất được những sản phẩm có giá trị kinh tế cao từ hỗn hợp nhựa bột gỗ, mùn cưa, dăm bào, v.v. Một số tập đoàn lớn như Krauss Maffei- Berstorff, Battenfeld, Cincinati, v.v. đã giới thiệu các thiết bị gia công tấm thanh từ vật liệu composite nhựa- gỗ với những sản phẩm đa dạng về hình dáng, phong phú về màu sắc và tiện ích trong sử dụng nội thất và ngoài trời.

Quan điểm phát triển ngành nhựa Việt Nam là phải đạt hiệu quả cao và bền vững, gắn liền với bảo vệ môi trường. Chất thải phải được quản lý và xử lý nghiêm ngặt, theo quy định của pháp luật trước khi thải ra môi trường. Công nghệ sản xuất phải đạt trình độ tiên tiến, đồng bộ và áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn vào sản xuất nhằm giảm chất thải và nguyên nhiên liệu tiêu thụ.

Do đó việc nghiên cứu sử dụng nhựa sinh học, hỗn hợp nguyên liệu trong sản xuất các sản phẩm nhựa để tiết kiệm, hạ giá thành sản phẩm hiện đang là mối quan tâm của các doanh nghiệp nhựa Việt Nam.

Theo Thúy Huỳnh/scp.gov.vn (17/10/2019)

Mỗi lít xăng thải bao nhiêu kg CO2 vào bầu khí quyển?

Thống kê cho thấy 1 lít xăng thải ra hơn 2kg CO2 vào bầu khí quyển từ động cơ ô tô. Trung bình với mỗi xe ô tô, một bình xăng thải ra hơn 100kg CO2 vào bầu khí quyển.

Thông tin từ Tuần lễ Ngoại giao Khí hậu châu Âu 2019 cho biết, đi phương tiện công cộng sẽ tốt hơn là đi ô tô cá nhân. Giữa máy bay và tàu hỏa, máy bay thải ra nhiều CO2 hơn, vì vậy, nếu di chuyển dưới vài trăm km, hãy cân nhắc dùng tàu hỏa thay vì máy bay.

Khói xe bao gồm hỗn hợp những loại khí nào

1. Carbon dioxide: Đây là thành phần “quen mặt” nhất trong khí thải động cơ xe. Đây là sản phẩm phụ của những phản ứng đốt cháy nguyên liệu. Khí carbon dioxide là chất gây nên “hiệu ứng nhà kính”. Khí carbon dioxide sẽ gây độc tùy theo hàm lượng của chúng. Mức độ ảnh hưởng có thể biến đổi từ nhức đầu, xây xẩm, run rẩy, cảm giác bị kim chích, khó thở, đổ mồ hôi, tăng nhịp tim, tăng huyết áp, bất tỉnh hoặc… không bao giờ tỉnh. Mức độ của khí carbon dioxide được tính như sau:

– 250-350 ppm (parts per million-phần triệu): ở không khí ngoài trời bình thường.

– 350-1.000 ppm: trong những phòng có sự trao đổi khí tốt giữa bên trong và bên ngoài.

– 1.000-2.000 ppm sẽ gây ra sự uể oải, buồn ngủ, đờ đẫn, kém tập trung, tăng nhịp tim và có thể bị nôn ói.

– Trên 5.000 ppm sẽ gây mất oxy và hậu quả là gây tổn hại não vĩnh viễn, bất tỉnh, tử vong.

2. Carbon monoxide (CO): Khi hít phải khí CO ở mức 667 ppm thì CO sẽ làm chuyển đổi 50% haemoglobin vận chuyển oxy thành carboxyhemoglobin. Phân tử carboxyhemoglobin không có chức năng mang oxy đến tế bào. Ngay sau khi tiếp xúc với CO, bạn sẽ bị nhức đầu, nôn mửa, mệt mỏi và dẫn đến tử vong.

3. Nitric oxides (NO và NO2): Ở liều lượng nhỏ, các nitric oxides đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự liên lạc giữa các tế bào. Tuy nhiên, ở liều cao, các nitric oxides sẽ gây hại hệ mạch máu. Thai phụ hít các nitric oxides thường xuyên sẽ gây nên dị dạng thai nhi, biến đổi DNA và các chứng bệnh đa xơ cứng.

4. Sulfur dioxide: Gây rối loạn hô hấp

5. Các phần tử cực nhỏ: Các thành phần “lạ” này sẽ gây hại mô phổi và phát triển một số dạng ung thư.

6. Các hợp chất hydrocarbons đa vòng: gây tổn hại lên da và hệ tự miễn của cơ thể.

Khói, bụi xe gây nhiều bệnh tật

Nhìn nhận về vấn đề này, BS Huỳnh Tấn Tiến – Chủ tịch Hội Y học Dự phòng TP.HCM, nguyên giám đốc Trung tâm Bảo vệ sức khỏe lao động và môi trường TP.HCM – nói khí thải từ xăng dầu và bụi bặm do xe cộ gây ra ảnh hưởng rất lớn đến đường hô hấp của người dân.

Trong khí thải xăng dầu còn có những chất rất độc, có thể gây ung thư hoặc gây kích thích như benzen, acid H2S, CO, cacbon… Một số chất độc khác còn có thể ngấm vào máu gây ảnh hưởng đến toàn cơ thể.

Người già, trẻ em đang mắc các bệnh hô hấp mãn tính như bệnh phổi tắc nghẽn, bệnh hen suyễn… khi hít phải nhiều khí thải độc hại từ xe cộ dễ có nguy cơ làm bệnh bùng phát, thậm chí tử vong do chít hẹp đường thở nếu không có thuốc cắt cơn hoặc đi cấp cứu kịp thời.

Vì vậy, để tránh những trường hợp tử vong do hít phải khói xe, quan trọng là nên phổ biến rộng rãi về tác hại của khói xe cho công chúng. Không nên nổ máy xe trong phòng kín. Không nên dùng động cơ xe để lấy ánh sáng hoặc mở máy lạnh.

Theo Khánh Ly/moitruong.com.vn (1/11/2019)