ĐỨC PHÁT TRIỂN THÀNH CÔNG ‘SIÊU PIN MẶT TRỜI TÀNG HÌNH’

Sự cần thiết cân bằng giữa yếu tố thẩm mỹ tòa nhà và hiệu suất năng lượng

Việc cân bằng giữa yếu tố thẩm mỹ và hiệu suất năng lượng từ lâu đã là một thách thức đối với các nhà nghiên cứu năng lượng mặt trời. Bởi, các mô-đun quang điện tích hợp trong kiến trúc cần phải có màu sắc giống như các vật liệu xây dựng truyền thống nhưng vẫn phải tạo ra lượng điện năng tối đa.

Lấy cảm hứng từ cấu trúc quang tử 3D trên đôi cánh xanh lấp lánh của loài bướm Morpho, các nhà khoa học tại Viện Các hệ thống năng lượng mặt trời Fraunhofer ISE (Đức) đã phát triển các tấm pin mặt trời có màu, có thể tích hợp gần như vô hình vào mặt ngoài của tòa nhà mà vẫn duy trì hiệu suất cao.

Kết quả nghiên cứu cân bằng

Năm 2024, Viện Tâm lý học thuộc Đại học Freiburg (Đức) và Viện các hệ thống năng lượng mặt trời Fraunhofer ISE đã cùng thực hiện một nghiên cứu về mức độ chấp nhận xã hội đối với quang điện tích hợp trong tòa nhà (BIPV). Kết quả cho thấy sự chấp nhận của công chúng đối với BIPV trong khu vực đô thị nhìn chung rất cao. Các tòa nhà hiện đại có hệ thống PV cũng được đánh giá tích cực hơn so với các công trình lịch sử.

Nghiên cứu cũng chỉ ra, khi các mô-đun PV được thiết kế để hòa hợp với mái nhà hoặc mặt tiền, khiến chúng gần như vô hình thì mức độ chấp nhận xã hội tăng lên đáng kể, đến mức không còn sự khác biệt giữa các loại công trình.

"Một phát hiện quan trọng của nghiên cứu là sự chấp nhận của xã hội đối với hệ thống PV phụ thuộc chủ yếu vào loại công trình và ấn tượng thị giác. Hai yếu tố này có ảnh hưởng lớn hơn nhiều so với các biến số cá nhân như giá trị cá nhân, quan điểm chính trị hay mối quan tâm về môi trường", các tác giả kết luận.

Cung cấp đa dạng các loại mô-đun PV có tính thẩm mỹ khác nhau

Song, một nghiên cứu về mức độ chấp nhận của xã hội đối với quang điện tích hợp trong tòa nhà (BIPV) cho thấy, đối với các công trình hiện có, việc sử dụng các mô-đun PV có màu sắc hài hòa với tổng thể kiến trúc sẽ hợp lý hơn so với việc dùng PV như một điểm nhấn kiến trúc.

Do đó, đối với ngành công nghiệp PV, việc cung cấp đa dạng các loại mô-đun PV có tính thẩm mỹ khác nhau là rất quan trọng để phù hợp với nhiều kiểu công trình hiện hữu.

Thế nhưng, các sản phẩm BIPV có màu sắc là hiệu suất năng lượng còn hạn chế. Việc đơn giản như sơn lên tấm kính che của mô-đun PV khiến các sắc tố màu cản trở ánh sáng mặt trời, làm hạn chế lượng ánh sáng đến với các tế bào năng lượng.

Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu tại Fraunhofer ISE đã tìm cảm hứng từ thiên nhiên và chọn loài bướm Morpho làm hình mẫu.

Các cấu trúc quang học 3D trên cánh bướm cho phép tạo ra một ấn tượng màu sắc đậm nét và ổn định theo mọi góc nhìn nhờ vào hiệu ứng giao thoa có tổn thất cơ bản thấp. Từ đó, các nhà khoa học đã thành công trong việc sử dụng quy trình chân không để tạo ra cấu trúc bề mặt tương tự ở mặt sau của tấm kính che các tấm pin mặt trời. Tùy vào cấu trúc vi mạch, có thể sản xuất các tấm kính che với đa dạng màu sắc cũng như các mảng màu.

Hệ thống lớp phủ được phát triển cho các tấm pin mặt trời có màu nay đã vượt qua mô hình sinh học về mặt tính chất. Các phép đo độc lập xác nhận rằng các tấm pin mặt trời có màu với lớp phủ cấu trúc thay vì lớp sơn thông thường có thể đạt được khoảng 95% công suất của một tấm pin không được phủ màu tương đương.

Giải pháp này có thể được áp dụng cho tất cả các công nghệ năng lượng mặt trời thương mại tiêu chuẩn hiện nay cũng như những công nghệ có thể xuất hiện trong tương lai, đồng thời được sản xuất công nghiệp với chi phí thấp.

Liên tục phát triển và có tiềm năng lớn

Hiện nay, 75% công suất điện mặt trời lắp đặt tại Đức nằm trên các tòa nhà. Thị trường điện mặt trời trên các công trình xây dựng đang liên tục phát triển và có tiềm năng rất lớn.

Để quá trình chuyển đổi năng lượng ở Đức thành công, cần khoảng 400GW công suất PV được lắp đặt vào năm 2045. Với tiềm năng kỹ thuật lên tới 1.000GW, điện mặt trời trên các tòa nhà có thể đóng góp đáng kể vào quá trình khử carbon trong lĩnh vực xây dựng và cơ sở hạ tầng mà không cần chiếm thêm diện tích đất.

Theo đó, việc “sử dụng kép” những bề mặt đã được phủ kín này không chỉ hấp dẫn các khu đô thị trên khắp thế giới mà còn cho phép tạo ra điện với chi phí thấp ngay tại nơi có nhu cầu sử dụng.

MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP KÊU GỌI NỐI LẠI KHÍ ĐỐT NGA

Ngành công nghiệp Đức phụ thuộc khí đốt giá rẻ Nga

Trong 3 năm nỗ lực thoát khỏi phụ thuộc khí đốt Nga ở châu Âu, tác động rõ rệt nhất được nhận thấy ở Đức - nền kinh tế lớn nhất khu vực.

Ngành công nghiệp Đức phụ thuộc khí đốt giá rẻ của Nga. Khi giá năng lượng tăng cao, nhiều nhà sản xuất ở Đức buộc phải chuyển sản xuất ra nước ngoài.

Christian Gunther - người đứng đầu một trong những nhà máy công nghiệp hóa chất lớn nhất nước Đức đặt tại Leuna - cho rằng, cách duy nhất để phục hồi với những ngành như của ông là tiếp tục mua khí đốt Nga.

Trong cuộc phỏng vấn với Bloomberg, ông nhấn mạnh, nếu đạt được hòa bình ở Ukraina "chúng ta phải đảm bảo rằng những thiệt hại khác do cuộc xung đột này gây ra cũng sẽ được khắc phục”. Trong đó, việc quay trở lại dùng khí đốt Nga sẽ là diễn biến hợp lý.

Manuela Grieger - cựu Chủ tịch Công đoàn công nhân InfraLeuna - cũng ủng hộ việc sử dụng khí đốt Nga vì lo ngại cho tương lai của ngành công nghiệp ở Đức nếu giá khí đốt vẫn ở mức cao. “Chúng ta cần hòa bình. Chúng ta thực sự cần hòa bình để các đường ống dẫn khí được mở lại, để an ninh nguồn cung được cải thiện và có giá cả hợp lý" - bà nói.

Ủng hộ nối lại dòng khí đốt

Bloomberg chỉ ra, nếu xung đột Nga - Ukraina kết thúc, dòng khí đốt Nga cung cấp cho châu Âu có thể được nối lại. Các nhà lãnh đạo sẽ quyết định liệu có dùng lại khí đốt Nga hay không.

Những tuyến đường ống dẫn khí khả thi để nối lại khí đốt Nga cho châu Âu gồm khôi phục lại tuyến vận chuyển qua Ukraina hoặc sử dụng nhánh chưa bị hư hại của đường ống Nord Stream 2. Nord Stream 2 là đường ống dẫn khí nối trực tiếp giữa Nga và Đức đi qua Biển Baltic.

Có sự ủng hộ chính trị ngày càng tăng ở Đức về việc nối lại sử dụng khí đốt Nga. Bộ trưởng Kinh tế bang Sachsen-Anhalt - ông Sven Schulze - cho biết, thỏa thuận hòa bình Nga - Ukraina có thể thay đổi đáng kể thái độ đối với năng lượng từ Nga.

"Nếu chúng ta có thể đạt được hòa bình và xây dựng lòng tin lâu dài rằng châu Âu không bị Nga đe dọa, chúng ta cũng phải cởi mở thảo luận về nguồn cung cấp khí đốt của Nga trong tương lai. Tôi nghĩ loại trừ vĩnh viễn việc nối lại nguồn cung khí đốt Nga sẽ là một sai lầm" - ông Sven Schulze nói.

Bộ Kinh tế Đức lên tiếng

Người phát ngôn của Bộ Kinh tế Đức từ chối bình luận trực tiếp về những đồn đoán về sự trở lại của dòng khí đốt từ Nga. "Việc thoát khỏi phụ thuộc khí đốt Nga có tầm quan trọng chiến lược với chính phủ Đức về mặt chính sách an ninh và là ưu tiên hàng đầu" - người phát ngôn lưu ý.

Theo Jonathan Stern - nghiên cứu viên nổi tiếng tại Viện Nghiên cứu Năng lượng Oxford - cho rằng, sự trở lại phần nào của khí đốt Nga sẽ giúp giảm giá khí đốt ở châu Âu cũng như tạo ra cầu nối cho đến khi khí tự nhiên hóa lỏng có mặt trên thị trường từ năm 2026. “Về lâu dài, điều này sẽ phụ thuộc vào loại thỏa thuận hòa bình và mức độ tuân thủ của cả hai bên” - ông lưu ý thêm.

Thỏa thuận hòa bình giữa Nga và Ukraina cần nhiều tháng để hoàn tất. Tiếp sau đó, để có thể nối lại khí đốt Nga, cần các cuộc thảo luận kéo dài giữa Gazprom và các đối tác Ukraina về những chi tiết của hoạt động trung chuyển mới, nếu có.

Nguồn: Lao Động; Vietnamnet