Thu năng lượng mặt trời là quá trình thu và lưu trữ năng lượng bức xạ từ Mặt trời. Năng lượng mặt trời này gồm ánh sáng và năng lượng nhiệt. Tấm pin mặt trời mà bạn thấy trên mái nhà là ví dụ cụ thể về thu năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, các phương pháp và kỹ thuật thu năng lượng mặt trời không chỉ có ở tấm pin. Hãy cùng xem 5 công nghệ thu năng lượng mặt trời đang được áp dụng.

1. Vật thể đen. Bức xạ điện từ từ Mặt trời cùng với tia hồng ngoại của nó bị hấp thụ mạnh bởi màu đen. Các vật thể, vật chứa hay thiết bị màu đen có khả năng hấp thụ hiệu quả và phát ra mọi bước sóng của quang phổ bức xạ điện từ. Năng lượng mặt trời thông qua bức xạ này, chuyển đổi thành năng lượng nhiệt. Phương pháp này sử dụng để sưởi ấm nhà cửa và thường dùng nhất cho mục đích đun nước trong công nghiệp.

2. Năng lượng nhiệt muối nóng chảy. Phương pháp này sử dụng bức xạ điện từ để làm tan chảy muối. Muối nóng chảy sau đó chuyển đến bộ trao đổi nhiệt để đun nóng nước, biến thành hơi nước. Hơi nước được dẫn qua turbine hơi, làm quay máy phát điện, tạo ra điện. Ở các nhà máy điện muối nóng chảy, có hệ thống gương phản xạ chuyển hướng ánh sáng mặt trời đến một điểm duy nhất, gọi là tháp điện hay tháp trung tâm. Tháp này thu thập năng lượng từ các gương phản xạ, đủ để làm tan chảy muối ở nhiệt độ hơn 800 độ C. Muối nóng chảy này sau đó lưu trữ trong bể cách nhiệt, cho phép sử dụng năng lượng ngay cả khi Mặt trời đã tắt nắng.

3. Tấm pin điện mặt trời. Đây là phương pháp thu năng lượng mặt trời để sản xuất điện phổ biến nhất hiện nay. Các photon từ ánh sáng mặt trời chiếu vào và ion hóa vật liệu bán dẫn của tấm pin, phá vỡ liên kết nguyên tử của các electron. Cấu trúc bán dẫn buộc các electron di chuyển theo một hướng, do đó tạo ra dòng điện. Tấm pin mặt trời tạo ra điện nhưng là dòng điện một chiều, cần có bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều, cung cấp cho các thiết bị hoạt động, hoặc đưa lên lưới điện. Tấm pin mặt trời và bộ biến tần, bộ pin lưu trữ dùng để cung cấp điện trong những ngày nhiều mây hay sau khi Mặt trời lặn.

4. Máy nước nóng năng lượng mặt trời. Đây là phiên bản đơn giản nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời. Máy bơm luân chuyển nước mát (đầu vào) từ bồn chứa đi qua bộ thu năng lượng mặt trời. Bộ thu này trông giống như tấm pin mặt trời, có bề mặt màu đen hấp thụ năng lượng nhiệt hiệu quả, truyền năng lượng nhiệt cho nước chảy qua nó, làm nóng nước. Nước nóng lưu trữ trong bồn chứa cách nhiệt để sử dụng (đầu ra). Quá trình lưu thông nước từ bồn chứa qua bộ thu năng lượng mặt trời, rồi trở lại bồn chứa liên tục qua vòng lặp này. Một số loại không có máy bơm mà sử dụng lực đẩy do nước nóng tạo ra. Các hệ thống này yêu cầu bồn chứa phải ở phía trên nguồn hấp thụ năng lượng mặt trời.

5. Máy nước nóng năng lượng mặt trời ống chân không. Đây là một phương pháp khác thu năng lượng mặt trời, sử dụng ống chân không và ống dẫn nhiệt khép kín để truyền năng lượng nhiệt đến bồn chứa. Ống chân không đảm bảo năng lượng bức xạ đi vào hệ thống, năng lượng bức xạ này chuyển thành năng lượng nhiệt. Ống dẫn nhiệt hấp thụ năng lượng nhiệt này, sau đó truyền đến bồn chứa nước lớn. Hệ thống này hiệu quả đáng kể trong việc làm nóng nước vào các tháng lạnh, vì năng lượng nhiệt thoát ra khỏi ống chân không rất ít, cho phép gần như toàn bộ năng lượng bức xạ chuyển đổi thành năng lượng nhiệt.