Lợi ích của vật liệu nano với ngành tích trữ năng lượng và năng lượng mặt trời
Một công trình nghiên cứu do Ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (IEC) cùng Viện nghiên cứu hệ thống và đổi mới Fraunhofer của Đức tiến hành, đã xác nhận những lợi ích to lớn của công nghệ nano có thể mang lại cho ngành năng lượng, đặc biệt các lĩnh vực tích trữ năng lượng và năng lượng mặt trời.
Hiệu suất của các vật liệu cải tiến và chi phí chế tạo giảm là hai trong số những ích lợi thực sự mà công nghệ nano đã mang đến cho các lĩnh vực này. Ngoài ra, việc tăng công suất tích trữ của pin và thời gian sử dụng của tế bào mặt trời, cũng như nhu cầu sử dụng pin ắc quy cho xe chạy điện đều có thể được giải quyết nhờ vào sự phát triển tiếp theo của công nghệ nano.
Vật liệu nano
Các công nghệ vật liệu nano có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, gồm: “điện tử hữu cơ và mạch điện tử in”, “màng phủ nano”, "nano-composite", "nano-chất lỏng", "chất xúc tác nano", "nanocarbon" và "điện cực nano".
Nhờ sử dụng công nghệ nano, việc sản sinh năng lượng của các tế bào năng lượng mặt trời silicon tinh thể, cũng như các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ đã có thể phát huy hiệu quả, hiệu suất tăng lên đáng kể. Quy trình sản xuất cần ít nguyên liệu hơn và có khả năng sinh lợi nhiều hơn.
Công suất tích trữ năng lượng sẽ cải thiện đáng kể với việc sử dụng vật liệu nano vào các loại pin liti-ion. Kể từ đầu những năm 1990 cho đến nay, đây là công nghệ pin ắc quy quan trọng nhất để tích trữ năng lượng. Nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu về xe chạy điện không ngừng gia tăng, và sự thành công của xe chạy điện cũng liên quan trực tiếp đến hiệu suất pin, kéo dài thêm đoạn đường xe chạy.
Tiến sĩ Björn P. Moller thuộc Viện Fraunhofer, người lãnh đạo dự án và phụ trách công trình nghiên cứu này cho biết, tất cả các lĩnh vực công nghệ trên đều có quy mô ứng dụng lớn trong sản xuất năng lượng mặt trời và tích trữ năng lượng, không giống như nhiều lĩnh vực khác, nơi mà công nghệ nano không thể tạo ra đột phá.
Theo dự báo đến năm 2035, tỷ lệ nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất năng lượng toàn cầu sẽ giảm xuống còn 75%. Vì vậy, năng lượng tái tạo phải tham gia đóng góp nhiều hơn cho sản xuất năng lượng tổng thể. Do đó, với sự trợ giúp của công nghệ nano, các tế bào năng lượng mặt trời sẽ phải được phát triển mạnh hơn nữa và việc tích trữ năng lượng cũng sẽ được cải thiện.
TS Moller cho biết, công nghệ nano thậm chí còn là chìa khóa dẫn đến thành công trong một số lĩnh vực, có khả năng rất lớn giúp làm giảm thiểu tính gián đoạn của năng lượng tái tạo.
Vai trò của công nghệ nano trong giải quyết thách thức năng lượng
Để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu theo dự báo sẽ gia tăng 30% vào năm 2035 và để làm tăng đáng kể lượng năng lượng tái tạo hòa vào lưới điện, sự đóng góp của công nghệ nano, bao gồm cả vật liệu nano mới, là rất to lớn và có thể là then chốt cho sự hòa nhập năng lượng tái tạo với tích trữ năng lượng thành công.
Kết quả nghiên cứu về ứng dụng công nghệ nano trong các lĩnh vực năng lượng mặt trời và tích trữ năng lượng cung cấp các dữ liệu làm cơ sở cho việc lập kế hoạch sử dụng năng lượng mặt trời và tích trữ, tổ chức và điều tiết việc sử dụng điện năng được sản xuất ra.
Vật liệu nano
Các công nghệ vật liệu nano có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, gồm: “điện tử hữu cơ và mạch điện tử in”, “màng phủ nano”, "nano-composite", "nano-chất lỏng", "chất xúc tác nano", "nanocarbon" và "điện cực nano".
Nhờ sử dụng công nghệ nano, việc sản sinh năng lượng của các tế bào năng lượng mặt trời silicon tinh thể, cũng như các tế bào năng lượng mặt trời hữu cơ đã có thể phát huy hiệu quả, hiệu suất tăng lên đáng kể. Quy trình sản xuất cần ít nguyên liệu hơn và có khả năng sinh lợi nhiều hơn.
Công suất tích trữ năng lượng sẽ cải thiện đáng kể với việc sử dụng vật liệu nano vào các loại pin liti-ion. Kể từ đầu những năm 1990 cho đến nay, đây là công nghệ pin ắc quy quan trọng nhất để tích trữ năng lượng. Nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nhu cầu về xe chạy điện không ngừng gia tăng, và sự thành công của xe chạy điện cũng liên quan trực tiếp đến hiệu suất pin, kéo dài thêm đoạn đường xe chạy.
Tiến sĩ Björn P. Moller thuộc Viện Fraunhofer, người lãnh đạo dự án và phụ trách công trình nghiên cứu này cho biết, tất cả các lĩnh vực công nghệ trên đều có quy mô ứng dụng lớn trong sản xuất năng lượng mặt trời và tích trữ năng lượng, không giống như nhiều lĩnh vực khác, nơi mà công nghệ nano không thể tạo ra đột phá.
Theo dự báo đến năm 2035, tỷ lệ nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất năng lượng toàn cầu sẽ giảm xuống còn 75%. Vì vậy, năng lượng tái tạo phải tham gia đóng góp nhiều hơn cho sản xuất năng lượng tổng thể. Do đó, với sự trợ giúp của công nghệ nano, các tế bào năng lượng mặt trời sẽ phải được phát triển mạnh hơn nữa và việc tích trữ năng lượng cũng sẽ được cải thiện.
TS Moller cho biết, công nghệ nano thậm chí còn là chìa khóa dẫn đến thành công trong một số lĩnh vực, có khả năng rất lớn giúp làm giảm thiểu tính gián đoạn của năng lượng tái tạo.
Vai trò của công nghệ nano trong giải quyết thách thức năng lượng
Để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu theo dự báo sẽ gia tăng 30% vào năm 2035 và để làm tăng đáng kể lượng năng lượng tái tạo hòa vào lưới điện, sự đóng góp của công nghệ nano, bao gồm cả vật liệu nano mới, là rất to lớn và có thể là then chốt cho sự hòa nhập năng lượng tái tạo với tích trữ năng lượng thành công.
Kết quả nghiên cứu về ứng dụng công nghệ nano trong các lĩnh vực năng lượng mặt trời và tích trữ năng lượng cung cấp các dữ liệu làm cơ sở cho việc lập kế hoạch sử dụng năng lượng mặt trời và tích trữ, tổ chức và điều tiết việc sử dụng điện năng được sản xuất ra.
Theo Cục TT KH&CN QG (SJ)
