Tạo ra nguồn điện từ bầu trời đêm

Điện mặt trời là một hướng phát triển tích cực trong việc cung cấp năng lượng cho các nhu cầu tư nhân và công cộng. Nhưng có một thực tế bất khả kháng: Vào ban đêm, trong những ngày nhiều mây và mưa thì không có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời không thể là nguồn điện chính yếu.

Chính vì thế, bằng cách khai thác sự chênh lệch nhiệt độ giữa Trái đất với vũ trụ, sản phẩm đầu tiên của thiết bị đã sản xuất đủ điện vào ban đêm để thắp sáng một đèn LED nhỏ. Vào một ngày không xa, phiên bản lớn hơn của máy phát điện ban đêm này có thể chiếu sáng phòng, sạc điện thoại hoặc cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử khác ở những vùng sâu vùng xa hoặc ít tài nguyên nơi thiếu điện vào ban đêm khi các tấm pin mặt trời không hoạt động.

Bộ phận chính của đèn ngủ mới là máy phát nhiệt điện, sản xuất điện khi một bên của máy phát mát hơn bên còn lại. Mặt hướng lên trời của máy phát điện được gắn vào một tấm nhôm được bịt kín, bên dưới lớp vỏ trong suốt và được bao quanh bằng lớp cách nhiệt. Tấm này giữ mát hơn không khí xung quanh bằng cách tỏa bất kỳ nhiệt nào mà nó hấp thụ dưới dạng bức xạ hồng ngoại. Bức xạ đó có thể nén lại qua lớp vỏ trong suốt và bầu không khí hướng về phía cái lạnh của vũ trụ.

Trong khi đó, đáy của máy phát được gắn vào một tấm nhôm được làm ấm liên tục bởi không khí xung quanh. Vào ban đêm, khi không còn hơi nóng của ánh mặt trời, tấm trên cùng có thể mát hơn một vài độ C so với đáy của máy phát điện.

Kỹ sư Wei Li tại Đại học Stanford và các đồng nghiệp đã chạy thử bản mẫu 20 cm của thiết bị vào một đêm thoáng mát tháng 12 ở Stanford, Calif. Máy phát điện tạo ra công suất lên tới khoảng 25 milliwat trên mỗi mét vuông của thiết bị – đủ để chiếu sáng một bóng đèn nhỏ, hoặc bóng đèn LED. Nhóm nghiên cứu ước tính rằng với những cải tiến thiết kế hơn nữa, như cách nhiệt tốt hơn cho tấm lạnh trên cùng, có thể thúc đẩy tạo ra công suất lên đến ít nhất 0,5 W/ m2.

Một số kĩ sư cơ khí của đại học Columbia không liên quan đến ngành nghề này nói “ quả là một ý tưởng thông minh, máy phát điện sẽ ít hơn nhiều so với các tấm pin mặt trời- cái tạo ra ít nhất 100 W/ m2. Nhưng máy phát điện vào ban đêm này có thể hữu ích cho nguồn điện dự phòng khẩn cấp hoặc năng lượng cho những người sống bên ngoài lưới điện- Yang nói.

Shanhui Fan, một kỹ sư điện ở Đại học Stanford, người đã vận hành thiết bị nói rằng: “ một bóng đèn thông thường có thể tiêu thụ một vài watt điện”. Vì vậy, một thiết bị- chiếm một vài mét vuông diện tích mái nhà, có thể thắp sáng một căn phòng với năng lượng từ bầu trời đêm

Aaswath Raman, một nhà khoa học và kỹ sư cơ khí tại UCLA, cũng hình dung cách thức sử dụng máy phát điện của họ để giúp cung cấp năng lượng cho các trạm thời tiết ở vùng sâu vùng xa hoặc các cảm biến môi trường khác. Điều này có thể đặc biệt hữu ích ở các vùng cực nơi không thấy ánh sáng mặt trời trong nhiều tháng liền, Raman nói. “Nếu bạn có một số đường truyền tải điện thấp và bạn cần cung cấp nguồn điện cho nó trong ba tháng bóng tối, đây có thể là một cách tốt.”