khoahockythuatthegioi1: May 3, 2010

Cung cấp điện lực cho trên 100,000 căn nhà bằng ánh sáng mặt trời

Các nguồn điện năng
Các nhà máy điện sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau để cung cấp điện cho đủ mọi giới trong nước. Tại Hoa Kỳ này, tỷ lệ bách phân của một số các nguồn năng lượng chủ yếu được sử dụng để tạo nên điện lực, tính đến hết năm 2008 và theo tài liệu thống kê của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ là như sau: Than đá: 48.9%; khí đốt thiên nhiên: 20.00%, nguyên tử: 19,30%, thủy điện 7,10%: dầu hỏa: 1,60%.; tổng cộng cho từng ấy nguồn là coi như 98%. “Các nguồn năng lượng khác” để tạo nên điện lực là trên dưới 2 %. (Bên Pháp thì nguồn điện năng từ nguyên tử lực là 76,10%, còn nguồn sử dụng than đá rất thấp: 3,90% )
Nắng và gió
Ba nguồn năng lượng chủ yếu trong số các nguồn nặng lượng “khác” để tạo nên điện lực là từ sức gió, từ ánh sáng mặt trời và từ sức nóng dưới lòng đất. Tạo nên điện năng từ sức gió thì đối với người bình thường hầu như ai nấy cũng đã có một ý niệm, cho dù có lơ mơ đến mấy, khi gặp dịp đi đó đi đây ra ngoài thành phố, thấy xa xa trong tầm mắt những cột hay tháp được dựng lên cạnh các ngôi nhà kiểu nông trại, và trên ngọn cột hay “tháp” thì có một cây quạt thật to, với ba cánh quay khá uể oải theo sức gió bình thường. Ở một phạm vi quy mô hơn, và cũng đối với nguồn năng lượng tạo điện lực từ sức gió thì đối với dân miền Nam hay Bắc Cali. Chẳng hạn, những ai từ miệt Nam đi San José hoặc từ San José xuôi Nam, chạy xe trên xa lộ 5, khúc phía Nam của đường đèo 152, nhìn ra những ngọn đồi giữa khoảng sa mạc hoang vu về hướng Tây, nếu để ý thì sẽ thấy một giàn các ngọn tháp cao ngất ngưởng trên nền trời với những cây quạt ba cánh quay từ tốn theo sức gió vào một ngày trời quang mây tạnh. (Gặp những ngày giông bão lớn thì một là người ta chẳng lai vãng trên đường lộ làm gì nếu như không cần thiết, và hai là vạn nhất có phải đi đâu ra các vùng hẻo lánh đó thì lo mà chạy cho kịp đến nơi mình muốn đến chứ chả còn tâm trí đâu mà để ý quan sát coi xem những cánh quạt kia vào những ngày gió lớn như thế thì chúng quay ra sao, nhưng nếu không “nhanh như chong chóng” thì cũng không khoan thai như những ngày thường!) Nguyên tắc tạo nên điện năng nhờ sức gió tương đối giản dị: Gió thổi quay cánh quạt, trục của cánh quạt khi quay theo quạt thì khởi động một máy phát điện (“generator”) tạo nên nguồn điện (theo như sơ đồ trong Hình 1 đính kèm ).
Ðối với nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời để tạo nên điện năng thì đối với ta lại càng quen mắt hơn nữa. Giản dị nhất là những cái đèn cắm dọc theo lối đi dẫn vào nhà mà ta ra ngoài “Home Depot” mua về để cắm lên bờ cỏ dọc theo lối đi tráng xi-măng hay “bê-tông” dẫn vào ga-ra hay vào nhà. Ban ngày, những miếng kính loại “đặc biệt” tiếp nhận ánh sáng mặt trời, tạo nên nguồn điện được nạp vào một bình điện bên trong cây đèn. Chiều tối đến, một loại “kính đặc biệt” khác, loại “photo electric”, được gắn nơi đèn, có khả năng “phản ứng” theo độ sáng xung quanh, kích động vào bình điện và đèn bật sáng khi trời tối.
Ðể tạo nguồn điện sử dụng cho các tư gia thì cũng vẫn theo nguyên lý chủ yếu đó mà ngày nay nếu để ý thì ta thấy những tấm kính loại “đặc biệt” đó phủ lên từng mảng lớn trên mái nhà, chỉ có điều là đến khi trời tối hoặc lúc nào cần sử dụng điện trong nhà thì người ta bật chốt mở điện (“công-tắc”) .
“Solar Một”, “Solar Hai”
Ở đoạn trên, ta có đề cập đến cảnh những cánh quạt gió dọc theo một đoạn đường của xa lộ “I-5” ở Cali. Vậy thì cũng tại Nam Cali., những ai có dịp đi Las Vegas bên tiểu bang láng giềng Nevada và chạy xe trên xa lộ 15 thì mười năm trước đây - nếu như để ý - cũng đã thấy ngoài khu sa mac kế cận thành phố Barstow một cái tháp cao vọi, chẳng khác gì một ngọn hải đăng mà nếu gặp lúc nắng sớm hay nắng chiều thì cũng phản chiếu ánh sáng chói lòa chả khác gì một ngọn hải đăng về đêm ngoài bờ biển. Chỉ có khác với ngọn hải đăng là thay vì chiếu ánh sáng ra ngoài trời thì nó lại có “phận sự” là tiếp thu ánh sáng từ ngoài vào. Không phải ánh sáng ngoài không gian trong ngày mà là ánh sáng mặt trời qua trung gian của 1818 tấm kính phản chiếu, mỗi tấm to ngang ngửa với những biển quảng cáo dựng trên các cột trụ dọc theo các xa lộ mà ta vẫn quen mắt. Các tấm kính đó được bố trí theo hàng lớp cố định, theo những độ nghiêng nhất định nào đấy , và được rải ra quanh cái ngọn tháp kia. Nhiệm vụ của chúng là phản chiếu ánh sáng mặt trời sao cho từng ấy nguồn ánh sáng phản chiếu từ 1818 tấm kính đó hội tụ về một hệ thống kính quanh ngọn tháp. Thuật ngữ kỹ thật của nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời đó được mệnh danh trong tiếng Anh là “Concentrating Solar Power”, “năng lực hội tụ từ ánh sáng mặt trời”, dưới ký hiệu tắt của nó là “CSP”.
Nguyên lý căn bản của hệ thống này (sơ đồ đính kèm qua Hình 2) là như sau:
- Hệ thống các mặt kính tập trung ánh nắng phản chiếu vào bộ phận tiếp thu tất cả các nguồn ánh sáng đó trên ngọn tháp.
- Chất lỏng được nung nóng trong bộ phận tiếp thu nêu trên tạo nên hơi nóng.
- Áp suất của hơi nóng được truyền qua một máy “tua-bin” (“turbine”) tác động vào một máy phát điện để tạo nên nguồn điện.
Từ năm 1982 cho đến năm 1988, tại vùng sa mạc giáp ranh với thành phố Barstow nói trên đã có một công trình thí nghiệm ở mức độ quy mô và theo như phương thức vừa nêu, gọi là “Solar One,” với tiềm năng tạo ra 10 “Megawatt” điện, đã thực sự có khả năng phát ra 38 triệu “ki-lô watt/giờ”. Ấy là chuyện thí nghiệm, bởi theo tài liệu của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ thì các hệ thống phát điện dựa vào ánh sáng mặt trời như thế để phục vụ nhu cầu thương mại, do các công ty tư nhân đảm trách, có khả năng cung cấp đến 200 “Megawatts”, tức 200 triệu “watts” điện năng.
Và trung tâm thí nghiệm “Solar One” đó là những thiết bị mà trước 2000 người ta vẫn có thể thấy xa xa, ngoài sa mạc, gần thành phố Barstow trên xa lộ 15 của California nối liền với Nevada.
Sau đợt thí nghiệm của trạm “Solar One” từ 1982 đến 1988 như đã ghi, thì cũng trong vùng sa mạc “Mojave Desert” đó ở California, người ta cải biến dự án “Solar One” thành dự án “Solar Two” bằng cách gia tăng số mặt kính phản chiếu ánh sáng mặt trời, gọi là “heliostats”. Không còn là 1818 tấm nữa mà tăng lên thành 1926 tấm, với số 108 tấm ở vòng ngoài số đã có sẵn, có diện tích cho mỗi tấm được gia tăng , bằng 95 mét vuông. Tổng số diện thích cho Solar One nơi vùng sa mạc đó đã là 82.750 mét vuông.
Và bấy giờ thì “Solar Two” mới cò khả năng phát ra được 10 “megawatts”, tức 10.000.000 “watts”.
Nhưng thay vì dùng nước hay dầu được đun nóng như trước kia để tao hơi chuyển động “tua-bin” cho máy phát điện thì với “Solar Two” người ta sử dụng 60 % “sodium nitrate” và 40 % “potassium nitrate” để sức nhiệt lược tiếp thu từ ánh sáng mặt trời đun nóng hỗn hợp đó thành chất lỏng nhằm tạo hơi để lấy áp suất của nó mà chuyện động hệ thống “tua-bin”. Quá trình này là nhằm giải quyết mục tiêu tồn trữ năng lượng vào những lúc không có ánh sáng mặt trời hoặc gặp những ngày có mây mù. Chất muối được đun lỏng có thể cho phép người ta tồn trữ năng lượng bằng cách đem chứa nó vào các bồn lớn như các bồn chứa xăng dầu để rồi sử dụng trở lại về đêm, khi không còn ánh sáng mặt trời.
Dự án “Solar Two” đã kết thúc với thành quả mỹ mãn vào năm 1999, (và sau đó thì viện đại học University of California, Davis - UCDavis - biến cải nó thành đài viễn vọng kính “Cherenkov Telescope” vào năm 2001 để đo các tuyến “Gamma” xâm nhập vào khí quyển)
Từ thí nghiệm đến làm thật
Tại California người ta ước tính là hiện đang có không dưới 80 dự án thiết lập các trung tâm phát điện dựa vào ánh sáng mặt trời kiểu như vừa được mô tả.
Hiện đang có một dự án như thế còn trong quá trình được thiết lập một cách cụ thể, tại một địa điểm nơi vùng Tây Nam, nhắm cung cấp điện cho ít nhất là 100.000 căn nhà, với sự hợp tác của hai công ty “Solar Reserve” có trụ sở chính ở Santa Monica và công ty “Rocketdyne” ở Canoga Park, cả hai cùng đều ở Nam Cali. Một đàng lo chuyện vốn liếng là chủ yếu còn một đàng - “Rocketdyne” - thì lo chuyện kỹ thật. Danh xưng của “Rocketdyne” có chữ “rocket” là “hỏa tiễn” trong đó. Thì đúng nó là công ty từ xưa vẫn chuyên về kỹ thuật phản lực và từ đó nới rộng tầm nghiên cứu qua một số mặt khác phục vụ ngành khoa học không gian. Sau Ðệ Nhị Thế Chiến, nó được thiết lập để nghiên cứu về cái hỏa tiễn “V2” của Ðức Quốc Xã. Về sau này nó là công ty phát triển hệ thống cung cấp điện do ánh sáng mặt trời cho “Trạm không gian quốc tế” - “International Space Station” - hiện vẫn đang bay lơ lửng trên quỹ đạo. Nó làm ra hệ thống phản lực cho tàu con thoi không gian ố “space shuttle,” và lực đẩy cho thiết bị thám sát mặt trăng - “lunar module.” Tại sao “Solar Reserve” lại dựa vào chuyên ngành kỹ thuật của một công ty có kinh nghiệm về hỏa tiễn? Là bởi cái bộ phận tiếp thu ngần ấy nguồn ánh sáng mặt trời từ cả nghìn tấm kính phản chiếu kia cũng sẽ có khả năng tụ nhiệt ở bên trong ít nhất là 1000 độ F, chả khác gì bên trong đầu một hỏa tiễn khi chịu sức ma sát, sức ép của không khí trên đường bay khi chưa ra khỏi khí quyển hay khi trở vào khí quyển.
Câu hỏi được đặt ra: Nếu thành quả thí nghiệm thời thập niên 80 ở Cali. mà khả quan như vậy thì tại sao từ ngày đó người ta không cứ cái đà đó “làm tới” mà để đến mãi tận ngày hôm nay mới lại lôi các dự án đã thành công đó để “bổn cũ soạn lại”? Có hai nguyên do: Các tính toán về mặt giá cả và các mặt “dân tình thế thái” đối với những khía cạnh môi sinh, mội trường.
Thời đó giá ga thiên nhiên chỉ bằng một phần mười so với giá biểu ngày nay; bởi thế mà xài ga thời đó xem chừng rẻ hơn xài điện. Ðầu tư vốn liếng - không nhỏ - để cung cấp thêm điện năng trong lúc thiên hạ thích xài ga hơn thì còn kiếm ăn được cái chỗ nào? Kế đấy thì mười năm trước đây thiên hạ cũng chưa đến nỗi quan tâm như bầy giờ đối với các mặt môi trường, môi sinh! Và nói đến đấy thì với các đồ án thiết lập những trung tâm phát điện trong tương lai, kiểu như cái người ta đang rục rịch triển khai, thì cũng đã bắt đầu có những ý kiến xoay quanh mấy vấn đề như sau:
Lại những vấn đề có liên quan đến môi sinh
Ðặt cả mấy nghìn tấm kính to tướng như vậy để hứng rồi phản chiếu ánh sáng mặt trời thì diện tích đất đai cần thiết đâu có phải là nhỏ? Hạng bét thì diện tích đó cũng phải gấp đôi cái “Square Mile Park” ở vùng Orange County tại Cali., tiếp giáp với khu “Little Saigon”. Cái công viên đó là một dăm vuông thì đất đai dành cho dạng trung tâm phát điện kia phải là hai đam vuông, ảnh hưởng đến mội trường sinh thái xung quanh là rõ ràng.
Thứ đến, có trung tâm phát điện thì sẽ phải có các đường dây tải điện, trước hết là cao thế - “high voltage”. Lại ảnh hưởng đến môi trường, sinh thái, như dân cư ai có nhà gần các đường dây điện cao thế thì đã từng biết.
Rồi lại phải sử dụng nước để giải nhiệt cho các bộ phận của hệ thống phát điện đó; mà đất Cali. thì không sẵn nước.
Phía các nhà chuẩn bị đầu tư thì tất nhiên họ cũng có những lời biện bác của họ; chẳng hạn như:
Xài muối đun thành thể lỏng thì sẽ chỉ xài một phần mười lượng nước nếu như hơi nước được sử dụng để cho chạy “tua-bin” chỉ là nước thuần túy.
Mấy nghìn tấm kính kia thì nó hướng cả lên trời và hội tụ ánh sáng vào bộ phận tiếp thu trên cái tháp cao chót vót kia thì đâu có làm chói mắt ai dưới mặt đất?...
Một phim xi-nê thuộc loại đã trở thành “Classic' trong kho phim ảnh của Mỹ là phim “The ten commandments” do cố nam diễn viên Charlton Heston thủ vai ông Mô-se. Trong phim có đoạn ông Mô-se trên đường đưa dân Do Thái ra khỏi Ai Cập, trước khi đến Hồng Hải, thì bị đạo quân của vua Pharaon Ai Cập kéo quân đuổi theo. Người dưới trướng của ông Mô-se có nhiệm vụ cầm quân bèn dàn quân trước một bờ vực thẳm trong khi quân của ông Pharaon Ai Cập thì rầm rộ kéo đến, cát bụi tung trời, đến phía bờ vực đối diện. Quân Do Thái đứng hướng về ánh mặt trời, trong khi quân của vua Ai Cập ào tới với ánh mặt trời từ phía sau lưng. Thế đất bằng cho nên từ xa quân của vua Ai Cập chưa kịp thấy bờ vực. Phía bên này, quân Do Thái chờ cho đến khi người và ngựa của kỵ binh Ai Cập kéo gần đến thì bèn nhất loạt đưa những tấm khiên có một mặt bằng kim khí lên để chúng có tác dụng như những tấm gương hắt ánh sáng chói lòa của mặt trời về phía đám kỵ binh Ai Cập. Phía bên kia bị hoa mắt, chỉ lo lấy tay che mắt cho nên không còn để ý đến bờ vực, do đó mà không biết cơ man nào là người và ngựa ngã xuống vực sâu. (Không chết hết, bởi sau đó khi đuổi tiếp xuống đến Hồng Hải, rồi ông Mô-se đưa cây gậy của ông lên cho biển khép trở lại thì bấy giờ quân Ai Cập lại chết thêm một mớ nữa; khiến các nhà khảo cổ, các nhà sử học, các nhà thần học cho đến nay vẫn cứ thắc mắc xem cái hôm bi thảm cho quân của Ai Cập đó thì ông vua Ramses kia của Ai Cập có chết trong Hồng Hải hay không.)
Mai kia mà ở đất Cali này hay một nơi nào khác mà có những trung tâm phát điện nhờ năng lượng của ánh sáng mặt trời thì trước hết, đám con cháu của vua Pharaon Ai Cập khi xưa, trên những chuyến máy bay sắp sửa hạ cánh rồi chợt nhìn xuống mà thấy cả nghìn tấm kính phản chiếu áng sáng mặt trời từ dưới đất lóe lên thì thể nào cũng lại phải một phen kinh hoàng.

http://vietinpdx.com/index.php?mod=article&cat=phatminhmoi&article=538

Tiết lộ những tòa nhà thông minh, kỳ vĩ nhất thế giới

Sự phát triển bền vững đã trở thành một trong những chủ đề chính trên toàn thế giới. Để tận dụng tối đa nguồn năng lượng, bảo vệ môi trường và thay đổi cho phù hợp với đà phát triển chung của xã hội, các kiến trúc sư đã thiết kế ra những tòa nhà sinh thái có kết cấu kỳ vĩ và bay bổng, vượt xa biên giới của những khuôn khổ sẵn có.

Tòa nhà năng lượng mặt trời của Dubai.
Thế nhưng những kiến trúc sư có óc sáng tạo phi thường của Dubai vẫn muốn tạo ra nhiều “phép lạ” mới bằng cách xây dựng thêm một tòa nhà sử dụng năng lượng mặt trời to lớn cho thành phố này.

Tòa nhà mang tên Graft Lab có hệ thống kính và các thanh thu năng lượng mặt trời trên tất cả bề mặt ngoài. Cụm công trình hỗn hợp sử dụng hệ thống thu năng lượng mặt trời ở phía nam với các trục tự động có bề mặt tiếp xúc tối đa.

2. Nhà máy nước ngọt hình bong bóng ở Tây Ban Nha

Nhà máy nước ngọt này bao gồm một loạt các tầng tháp hình cầu bằng kính chồng lên nhau. Từ bên ngoài, nó trông giống như một cột bong bóng xà phòng khổng lồ. Các vòm kính của tòa tháp đóng một vai trò quan trọng trong việc biến nước biển thành nước ngọt thông qua hệ thống lọc bằng cây ngập mặn.
Nhà máy nước ngọt hình bong bóng ở Tây Ban Nha.
Khi các rừng ngập mặn phía dưới hút nước biển rồi tự “tóat mồ hôi”, hơi nước của nó sẽ bốc hơi và ngưng tụ thành sương rồi thu vào trong các bể nước ngọt.

3. Tòa nhà One & Ortakoy tại Istanbul

Công trình kiến trúc đa chức năng và phúc tạp này mang tên One & Ortakoy nằm ở Thủ đô Istanbul của Thổ Nhĩ Kỳ. Những mái vòm hình cánh cung uốn lượn của tòa nhà sẽ được bao phủ bởi hệ thống cây xanh và hoa rất đẹp. Phía dưới của tòa nhà được xây dựng bằng đá tự nhiên với kiến trúc cầu kỳ mô phỏng tòa nhà như một núi đá thực thụ.
Tòa nhà One & Ortakoy tại Istanbul.
Mục đích của việc xây dựng công trình này, ngoài việc gần gũi với thiên nhiên còn để chứng tỏ khả năng làm nên những tác phẩm kiến trúc cầu kỳ và phức tạp của các kiến trúc sư và kỹ sư xây dựng của Thổ Nhĩ Kỳ.

4. Trường trung học Marcel Sembat, Pháp

Trường trung học Marcel Sembat ở Sotteville-les-Rouen của Pháp nằm bên cạnh một công viên sẽ được xây dựng để gần như biến mất vào trong cây và cỏ của môi trường xung quanh.
Trường trung học Marcel Sembat, Pháp.
Các dự án mở rộng bao gồm một nhà hàng, ký túc xá sinh viên, nhà ở cán bộ và hội thảo. Mái nhà sẽ được bao phủ bởi một lớp cây xanh và được coi là vật liệu cách nhiệt tự nhiên và hiệu quả nhất đối với môi trường.

5. Tháp nước chọc trời mang nước ngọt đến Sudan

Trong sa mạc Sudan rộng lớn, nước ngọt trở thành một trong những nguồn tài nguyên quý giá. Trớ trêu thay, vùng sâu dưới bề mặt khô nóng của đất nước này là hồ nước ngầm lớn nhất thế giới. Hồ nước sẽ thay đổi cuộc sống người dân nếu nó được khai thác và đưa vào sử dụng hiệu quả.
Tháp nước chọc trời mang nước ngọt đến Sudan.
Công ty kiến trúc H3AR của Ba Lan đã nghĩ ra giải pháp xây dựng tháp nước chọc trời mang nước ngọt từ lòng đất lên cho người dân Sudan. Công trình được lấy cảm hứng từ tháp nước và cây của bản địa. Những tòa tháp sẽ có một nhà máy xử lý nước, bệnh viện, trường học và một của hàng thực phẩm ngay ở bên trong.

6. Tháp hứng mưa thông minh

Làm thế nào để một tòa nhà có khả hứng nước mưa nhiều nhất có thể? Các kiến trúc sư tài năng đã thiết kế ra một tòa nhà có thể tự cung cấp nước sinh hoạt thông qua hệ thống máng hứng mưa bên ngoài.
Tháp hứng mưa chọc trời.
Những vòng máng khổng lồ sẽ bao quanh toàn bộ tòa nhà để hứng mưa rồi dẫn nước vào bể chứa ngầm dưới lòng đất. Bể chứa này sẽ có chức năng lọc và xử lý nước rồi đưa nước vào để sử dụng trong nhà vệ sinh, máy giặt, vệ sinh và tưới cây trồng của tòa nhà. Trên mái nhà còn có một bể hứng mưa khổng lồ để tận dụng tối đa khả năng chứa nước mưa.

Sau đây là 6 công trình kiến trúc thân thiện với môi trường được thiết kế với quy mô hoành tráng và kỳ vĩ có thể truyền cảm hứng cho bạn:

1. Tòa nhà năng lượng mặt trời của Dubai

Thành phố Dubai vốn nổi tiếng là công trường khổng lồ của thế giới với những tòa tháp chọc trời như Burj Dubai, những khách sạn 7 sao xa hoa lộng lẫy hay những hòn đảo nhân tạo hình cây cọ đẹp đến mê hồn.

Hoài ThưfVTC (Theo Xinhua)
http://vietinpdx.com/index.php?mod=article&cat=khampha&article=4852

khoahockythuatthegioi1

Tiến sỹ THÍCH THIỆN MỸ

Monday, May 3, 2010

Cung cấp điện lực cho trên 100,000 căn nhà bằng ánh sáng mặt trời

Nắng châu Phi sẽ trở thành năng lượng cho châu Âu

Tiết lộ những tòa nhà thông minh, kỳ vĩ nhất thế giới

Blog Archive

Labels

About Me