Phát minh "tạo điện sạch vào ban đêm" có thể rung chuyển ngành điện toàn cầu

Các kỹ sư tại Đại học California, Davis (Mỹ) đã phát minh ra một thiết bị tận dụng hiệu ứng làm mát tự nhiên của bầu trời đêm để tạo ra năng lượng bền vững.

Công nghệ mới lạ này có khả năng cách mạng hóa cách chúng ta tạo ra điện, đặc biệt là ở những vùng xa xôi hoặc không có lưới điện.

Phát minh này là một loại máy móc được gọi là động cơ Stirling.

Chìa khóa vận hành của động cơ Stirling nằm ở chênh lệch nhiệt độ mà nó khai thác. Không giống như các động cơ khác đòi hỏi chênh lệch nhiệt độ lớn, động cơ Stirling có thể hoạt động hiệu quả ngay cả với chênh lệch nhiệt độ tương đối nhỏ, chẳng hạn như chênh lệch giữa một tách cà phê nóng và môi trường xung quanh.

Thông thường, động cơ Stirling được kết nối trực tiếp với nguồn nhiệt ở một bên và môi trường mát hơn ở bên kia.

“Nếu bạn chỉ đặt nó lên bàn, nó sẽ không tự tạo ra năng lượng vì mọi mặt đều có cùng nhiệt độ”, tác giả cho biết.

Cách tạo ra điện cực kỳ độc đáo

Nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Davis đã cải tiến động cơ Stirling để tạo ra năng lượng bằng cách tận dụng hiệu ứng làm mát tự nhiên xảy ra sau khi mặt trời lặn. Ở những vùng như sa mạc, nơi không khí khô và bầu trời trong xanh, mặt đất vẫn giữ được nhiệt hấp thụ vào ban ngày, nhưng không khí có thể trở nên mát hơn đáng kể. Hiện tượng này tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt đất ấm và không khí lạnh bên trên.

Đội ngũ kỹ sư đã cải tiến động cơ Stirling bằng một tấm vật liệu cách nhiệt được thiết kế đặc biệt, giúp cách nhiệt giữa hai vùng nhiệt độ này.

Sau đó họ đặt động cơ Stirling (về cơ bản là một piston dẫn động bánh đà) lên tấm vật liệu đóng vai trò như một ăng-ten tỏa nhiệt và đặt toàn bộ động cơ trên mặt đất ngoài trời vào ban đêm. Mặt đất đóng vai trò là mặt ấm của động cơ, còn ăng-ten dẫn luồng khí lạnh từ không gian.

Thiết kế này cho phép động cơ tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ, tạo ra một lượng công suất đáng kể ngay cả khi không có ánh sáng mặt trời.

Một năm thử nghiệm ban đêm cho thấy thiết bị Stirling nhỏ này thực sự có thể tạo ra ít nhất 400 miliwatt công suất cơ học trên mỗi mét vuông. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết bị này trong thực nghiệm để cấp điện trực tiếp cho quạt và cũng kết nối nó với một động cơ điện nhỏ để tạo ra dòng điện.

Các thí nghiệm cho thấy hoàn toàn có thể tạo ra nguồn điện hữu ích từ bầu trời đêm. Bằng cách tận dụng sự chênh lệch nhiệt độ tự nhiên, thiết bị này mang đến một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các nguồn năng lượng truyền thống, có khả năng chuyển đổi khả năng tiếp cận năng lượng ở những khu vực có độ ẩm thấp và bầu trời quang đãng.

UC Davis đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế tạm thời liên quan đến công trình này. Công trình này được mô tả trên tạp chí Science Advances ngày 12 tháng 11.