Hai loại nhà máy
Có hai loại hệ thống nhiệt điện mặt trời: thụ động và chủ động. Một hệ thống thụ động không cần trang thiết bị, giống như khi nhiệt tỏa ra bên trong xe hơi của bạn khi xe đỗ ở ngoài nắng. Một hệ thống chủ động đòi hỏi một cách nào đó hấp thu và tập trung bức xạ mặt trời và sau đó dự trữ nó.
Một số nhà máy nhiệt điện mặt trời là các hệ thống chủ động, và trong khi vẫn có một vài loại khác nhau, nhưng chúng có một số tương đồng căn bản: Các gương phản xạ và tập trung ánh sáng mặt trời, và các bộ thu gom lấy năng lượng mặt trời và biến đổi nó thành năng lượng nhiệt. Một máy phát điện có thể được vận hành để phát điện từ năng lượng nhiệt này.
Sơ đồ nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng máng parabol.
Loại nhà máy nhiệt điện mặt trời phổ biến nhất, thuộc loại này có các nhà máy trong sa mạc Mojave ở California, sử dụng một thiết kế máng parabol để thu gom bức xạ mặt trời. Những bộ thu này được gọi là các hệ thu gom thẳng hàng, và hệ lớn nhất có thể phát ra 80 megawatt điện năng. Chúng được chế tạo có dạng nửa hình ống kiểu giống như cầu trượt của trẻ nhỏ, và có các bộ phản xạ hình parabol được lắp hơn 900.000 cái gương được canh hướng bắc-nam và có thể quay theo hướng mặt trời khi nó di chuyển từ đông sang tây trong ngày. Do hình dạng của nó, loại nhà máy này có thể đạt tới nhiệt độ hoạt động khoảng 400 độ C, tập trung các tia sáng mặt trời gấp 30 đến 100 lần cường độ bình thường của chúng lên trên chất-lỏng-vận-chuyển-nhiệt hoặc các ống chứa đầy nước/hơi nước. Chất lỏng nóng đó được dùng để tạo ra hơi nước, và hơi nước sau đó làm quay tuabin của máy phát điện.
Trong khi các thiết kế máng parabol có thể hoạt động ở mức công suất như nhà máy điện mặt trời, nhưng chúng thường khai thác dưới dạng tổ hợp lai mặt trời và nhiên liệu hóa thạch, bổ sung thêm kho nhiên liệu hóa thạch làm nguồn dự phòng.
Các máng parabol của cụm nhà máy nhiệt điện mặt trời Solnova 1, 3 và 4 thuộc hãng Abengoa Solar ở Tây Ban Nha. Được xây dựng hoàn tất vào năm 2010, mỗi nhà máy Solnova có thể 50 MW điện năng. Ảnh: Flickr.com
Nguyên lí của các nhà máy năng lượng mặt trời tập trung (CSP) thật đơn giản: các gương cong định nhật bắt lấy ánh sáng mặt trời và tập trung nó vào một ống thu năng lượng mặt trời. Một môi trường truyền nhiệt, chủ yếu là dầu, chảy qua cái ống này, và được làm nóng lên bởi bức xạ mặt trời tập trung. Môi trường này truyền nhiệt của nó sang nước, tạo ra hơi nước. Hơi nước làm quay tuabin của máy phát điện. (Ảnh: Flickr.com)
Các hệ thống tháp điện mặt trời là một loại khác nữa của hệ thống nhiệt điện mặt trời. Các tháp điện mặt trời hoạt động dựa trên hàng nghìn kính định nhật, chúng là những cái gương lớn, luôn hướng theo mặt trời và tập trung bức xạ mặt trời lên trên một bộ thu duy nhất lắp trên tháp. Giống như các máng parabol, chất lỏng truyền nhiệt hoặc nước/hơi nước được làm nóng lên trong bộ thu (mặc dù các tháp điện mặt trời có thể tập trung năng lượng mặt trời nhiều gấp 1500 lần), cuối cùng biến đổi thành hơi nước và được dùng để sản xuất điện với một tuabin và máy phát điện.
Các thiết kế tháp điện mặt trời vẫn đang trong giai đoạn phát triển nhưng có thể một ngày nào đó chúng sẽ được hoàn thiện để mang lại những nhà máy điện sản xuất khoảng 200 MW cho mỗi tháp.
Tháp điện mặt trời PS20 ở ngoại ô thành phố Seville, Tây Ban Nha. Nhà máy PS20 sản xuất điện đủ cấp cho 6000 hộ gia đình. Ảnh: Markel Redondo/Greenpeace.
Sơ đồ hoạt động của nhà máy tháp điện mặt trời.
Một hệ thống thứ ba là động cơ/đĩa mặt trời. So với máng parabol và tháp mặt trời, các hệ thống đĩa có công suất phát nhỏ hơn (chừng 3 đến 25 kilowatt). Có hai bộ phận chính: bộ tập trung năng lượng mặt trời (đĩa) và đơn vị biến đổi năng lượng (động cơ/máy phát điện). Hệ thống đĩa được lắp sao cho luôn hướng về phía mặt trời và thu lấy năng lượng mặt trời; nó có thể tập trung gấp khoảng 2000 lần mức cường độ bình thường. Một máy thu nhiệt, một loạt ống chứa một chất lỏng làm nguội (ví dụ như hydrogen hoặc helium), đặt nằm giữa hệ thống đĩa và động cơ. Nó hấp thu năng lượng mặt trời tập trung từ hệ thống đĩa, biến nó thành nhiệt và gửi nhiệt đến động cơ chuyển hóa nó thành điện năng.
Một trạm phát điện đĩa mặt trời ở Hermannsburg, NT, Australia. Ảnh: Flickr.com
Một đĩa mặt trời tự chế từ chão thu truyền hình vệ tinh thu nhiệt mặt trời để đun nấu. Ảnh: Flickr.com
Tổng hợp từ HowStuffWork.com và nhiều nguồn khác
