Năng lượng mặt trời nói riêng và các năng lượng tái tạo đang dần trở thành xu hướng của thế giới nhằm góp phần bảo vệ môi trường toàn cầu. Đối với pin năng lượng mặt trời, mặc dù có nhiều lợi ích nhưng công nghệ này cũng tồn tại nhiều vấn đề.

Theo đó, ngoài việc khó tái chế, trong quá trình vận hành cũng cần một lượng lớn nước để liên tụ làm sạch bề mặt các tấm pin mặt trời nhằm đảm bảo sản lượng của hệ thống. Theo tín toán của các chuyên gia tại nhóm nghiên cứu, việc rửa các tấm pin mặt trời tiêu tốn khoảng 10 tỷ gallon nước mỗi năm, đủ để cung cấp cho hai triệu người.

Nhằm giải quyết những hạn chế này, các nhà nghiên cứu tại MIT đã tạo ra một phương pháp làm sạch các tấm pin mặt trời bằng phương pháp tĩnh điện. Phương pháp mới có khả năng làm cho các hạt bụi bay ra khỏi bề mặt pin một cách hiệu quả mà không cần tới nước như phương pháp truyền thống.

Để kích hoạt hệ thống, một điện cực ở dạng thanh kim loại được dẫn qua bề mặt của tấm pin năng lượng mặt trời, truyền điện tích cho các hạt bụi. Sau đó, một điện tích khác được đặt vào chính tấm pin, có tác dụng đẩy bay các hạt bụi ra ngoài không khí.

Hệ thống có thể vận hành tự động bằng cách sử dụng một động cơ điện đơn giản và các thanh dẫn hướng dọc theo mặt bên của pin mặt trời. Nghiên cứu đã được mô tả trên tạp chí Science Advances vào hôm 11/3, trong một bài báo của nghiên cứu sinh MIT Sreedath Panat và Giáo sư kỹ thuật cơ khí Kripa Varanasi.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm do Panat và Varanasi thực hiện cho thấy sự sụt giảm sản lượng năng lượng từ các tấm pin xảy ra mạnh ngay khi bắt đầu quá trình tích tụ bụi và có thể mất tới 30% chỉ sau một tháng nếu không được làm sạch. 

Tính toán này cho thấy, ngay cả việc giảm 1% điện năng đối với các trang trại điện mặt trời 150 megawatt cũng gây thiệt hại khoảng 200.000 USD trong doanh thu hàng năm. Trên quy mô toàn cầu, sự sụt giảm 3 đến 4% sản lượng điện từ các nhà máy năng lượng mặt trời sẽ dẫn đến thiệt hại từ 3,3 tỷ đến 5,5 tỷ USD.

Nhiều cơ sở quang điện lớn nhất trên thế giới ở cả Trung Quốc, Ấn Độ, UAE và Mỹ nằm ở các vùng sa mạc. Nước dùng để làm sạch các tấm pin mặt trời này được dẫn bằng vòi phun nước áp suất cao từ xa và nó phải rất tinh khiết để tránh để lại cặn bám trên bề mặt. Phương pháp lau khô đôi khi được sử dụng nhưng ít hiệu quả hơn trong việc làm sạch bề mặt vì có thể gây xước vĩnh viễn, đồng thời làm giảm khả năng truyền sáng.

Làm sạch bằng nước chiếm khoảng 10% chi phí vận hành của các nhà máy năng lượng mặt trời. Do đó, hệ thống mới của MIT không những có thể giúp làm giảm đáng kể chi phí làm sạch cho các hệ thống pin năng lượng mặt trời, mà còn giúp cải thiện sản lượng điện tổng thể bằng cách cho phép vệ sinh tự động thường xuyên hơn.

Mai An