Các nhà nghiên cứu từ MIT và Đức đã đề xuất một cách để làm cho các mảng năng lượng mặt trời tập trung trở nên khả thi hơn, dựa trên những manh mối đáng ngạc nhiên do chính Thiên nhiên để lại.
Đầu năm 2012, các nhà nghiên cứu tại MIT đã công bố một thiết kế có thể tạo ra mảng năng lượng mặt trời tập trung khả thi và hữu ích hơn. Việc sử dụng các cơ sở sản xuất năng lượng mặt trời đa gương này đã bị cản trở bởi những vùng đất rộng lớn mà họ yêu cầu. Tuy nhiên, số tiền chi trả cũng có thể lớn, nếu chúng ta có thể làm cho họ đúng. Những người đề xuất cho rằng các nhà máy năng lượng mặt trời tập trung có thể cung cấp tới một phần tư năng lượng của thế giới vào năm 2050. Trong nỗ lực cải thiện hiệu quả, một nhóm tại MIT do Alexander Mitsos dẫn đầu đã đề xuất sắp xếp các gương theo thiết kế dựa trên hình học tinh tế của một hoa hướng dương.
Tháp năng lượng mặt trời PS10 gần Seville, Tây Ban Nha
Cho đến nay, rất tốt, nhưng thiết kế có sai sót của nó. Vấn đề chính với loại cây này là làm thế nào để hướng lượng ánh sáng mặt trời phản xạ tối đa về phía hồ chứa. Một vấn đề là bạn muốn giảm thiểu lượng ánh sáng phản xạ chỉ chiếu vào mặt sau của thiết bị gương liền kề, thay vì đi đến tháp. Điều rõ ràng cần làm là để khoảng trống mỗi gương ở một khoảng cách lớn hơn. Tuy nhiên, các gương càng cách xa nhau thì chúng càng ở xa tháp. Điều này dẫn đến việc năng lượng tiếp cận tháp ít hơn vì một lượng đáng kể các tia phản xạ chỉ đơn giản là bị hấp thụ trong không khí. Vì vậy, bạn muốn sắp xếp các gương càng gần tháp càng tốt mà không bị chúng cản trở nhau.
Thiên nhiên từ lâu đã giải được một câu đố tương tự cho một trong những người bắt nắng ban đầu của nó, đó là hoa hướng dương. Một bông hoa hướng dương, những bàn đạp nhỏ được tìm thấy ở phần bên trong của bông hoa, được sắp xếp theo những đường cong được gọi là Fermat tựa xoắn ốc. Những bông hoa này được đặt cách nhau theo tỷ lệ vàng, do đó đảm bảo không chỉ vẻ đẹp thẩm mỹ của chúng, mà cả những bông hoa không bao giờ được tìm thấy ngay phía sau nhau.
Bảng điều khiển hiện tại so với thiết kế hướng dương, lịch sự của MIT
Đội ngũ Alexander Mitsosát muốn áp dụng thiết kế tương tự này cho các gương xung quanh các tháp năng lượng mặt trời. Trong bài báo gần đây của mình, được công bố trên tạp chí Năng lượng mặt trời, Mitsos cho thấy việc thực hiện thiết kế hướng dương sẽ chỉ tăng hiệu quả khiêm tốn 0,36%, nhưng giảm đáng kể lượng đất cần một cho nhà máy 15,8%. Đây là thiên tài sử dụng Fermat chanh xoắn ốc trong một thiết kế cho một tháp năng lượng mặt trời tập trung, giống như tháp PS10 gần Seville. Các gương có thể được đặt gần nhau mà không chặn nhau!
Điểm mấu chốt: Alexander Mitsos và nhóm của ông tại MIT, hợp tác với Đại học RWTH Aachen ở Đức, đã tạo ra một thiết kế mới cho năng lượng mặt trời tập trung mảng gương, dựa trên hình dạng của một bông hoa hướng dương. Các nhà khoa học đã tìm đến một nhà máy năng lượng mặt trời tập trung hiện có - tháp PS10 gần Seville, Tây Ban Nha - và cho biết cách bố trí mới của họ sẽ làm tăng hiệu quả của nhà máy một chút, đồng thời giảm đáng kể lượng đất cần thiết cho mảng gương.