Tiềm năng trong tương lai: Tòa nhà tự tạo ra năng lượng vận hành cho chính chúng

Derya Baran (đầu tiên từ trái sang), trợ lý giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại KAUST cùng nhóm của mình đã thành lập công ty khởi nghiệp Iyris, chuyên phát triển quang điện tích hợp trong tòa nhà nhằm duy trì độ trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy. Ảnh: Sarah Munshi.

Hãy tưởng tượng những tòa nhà chọc trời cao chót vót - những tòa nhà có diện tích bề mặt bằng kính lớn - đang miệt mài làm việc để tạo ra năng lượng cho con người và cộng đồng xung quanh. Điều này liệu có khả thi không, và làm thế nào điều đó sẽ tốt hơn thế hệ ngoại vi?

Đến năm 2025, 68% dân số thế giới dự kiến ​​sẽ sống ở các khu vực thành thị, theo Triển vọng Đô thị hóa Thế giới của Liên Hợp Quốc (sửa đổi năm 2018). Khi dân số tập trung ở các thành phố, các nguồn năng lượng thay thế phải được xem xét để đảm bảo lưới điện không bị quá tải và việc sử dụng năng lượng vẫn bền vững.

Iyris, được ra mắt thông qua bộ tăng tốc khởi động KAUST, phát triển quang điện tích hợp trong tòa nhà cho các ứng dụng trong nhà và mặt tiền cũng như cửa sổ cho các tòa nhà và nhà kính duy trì độ trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy, trong khi vẫn đảm bảo chất lượng thẩm mỹ của kính. Các tấm pin mặt trời được làm từ một loại polymer hữu cơ giống như sơn, trong suốt và được phủ từng lớp lên thủy tinh.

Pin mặt trời làm từ polyme hữu cơ truyền thống thường đắt hơn và kém hiệu quả hơn silicon - vật liệu cốt lõi trong pin quang điện (PV). Vật liệu mà Iyris sử dụng giống sơn hơn. Các điện cực và dây siêu mỏng dạng mạng lưới bao bọc bên trong lớp màng mỏng được tạo ra sau đó được phủ bằng một tấm kính khác. Đó là một giải pháp tích hợp hoàn hảo và sản xuất rẻ hơn hầu hết các vật liệu PV.

Công nghệ này giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của các tòa nhà tới 25% trong khi tạo ra năng lượng, với các đặc tính hấp thụ tia hồng ngoại bổ sung để quản lý nhiệt.

Mặc dù công nghệ này ban đầu được phát triển cho các nhà kính với mục đích sản xuất nông nghiệp, nhưng các bài học kinh nghiệm liên quan đến hiệu quả năng lượng, công nghệ cảm biến và chuyển hướng năng lượng cho thấy tiềm năng rất lớn cho môi trường đô thị. Các tòa nhà chọc trời bằng kính lớn và các bề mặt khác trong môi trường đô thị có thể cung cấp quy mô cần thiết cho các thành phố của tương lai.

Nhu cầu làm mát sẽ trở nên quan trọng hơn khi trái đất phải đối mặt với tác động của biến đổi khí hậu. Đồng thời, chúng ta cần xem xét tác động của điều này đối với việc sử dụng năng lượng, đặc biệt là khi mọi người đổ xô đến môi trường đô thị và mật độ dân số tăng lên. Các giải pháp như Iyris giúp giải quyết cả hai mặt của vấn đề này bằng cách tăng hiệu quả sử dụng năng lượng trong khi tạo ra điện năng.

Nghiên cứu Iyris là một ví dụ về sự cống hiến của KAUST trong việc thu hẹp khoảng cách giữa khoa học và ứng dụng, đưa nghiên cứu từ một ý tưởng thành một giải pháp hữu hình, có thể mở rộng. Đây là một sản phẩm của công cụ tăng tốc khởi nghiệp KAUST Taqadam, đã có hơn 78 công ty khởi nghiệp kể từ khi ra mắt vào năm 2016.

Nghiên cứu của KAUST tập trung vào giải quyết các vấn đề cấp bách nhất của nhân loại, đặc biệt là những thách thức liên quan đến thực phẩm, nước, năng lượng và môi trường. 

Link: https://www.greenbiz.com/article/turning-skyscrapers-urban-energy-generators

Trần Hà biên dịch