Nước là “huyết mạch” của sự sống nhưng các quốc gia vẫn đang phải vật lộn để tiếp cận nguồn nước sạch. Trong nỗ lực giải quyết các thách thức về nước sạch trên toàn cầu, những tấm pin mặt trời lại đem đến hiệu quả sản xuất nước sạch không ngờ.
Khát nước sạch khi nước ở khắp mọi nơi
Nước là tài nguyên thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày. Nó ảnh hưởng đến mọi khía cạnh trong cuộc sống như: sức khỏe, dinh dưỡng giáo dục, phát triển hạ tầng,…. Nước sạch là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển kinh tế và sự thịnh vượng của mọi quốc gia.
Dù 75% bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước nhưng thế giới vẫn đang đối mặt với thách thức trong việc cung cấp nước sạch. Theo Liên Hợp Quốc, dù đã có những cải thiện nhất định, nhưng vẫn còn 25% dân số toàn cầu chưa được tiếp cận với nguồn nước uống an toàn.
Gần một nửa dân số thế giới, tương đương khoảng 4 tỷ người, đang sống trong điều kiện vệ sinh không đạt chuẩn. Trên quy mô toàn cầu, 44% nước thải từ hộ gia đình không được xử lý an toàn, trong khi nước bẩn và vệ sinh kém gây ra hàng triệu ca tử vong mỗi năm.
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), mỗi năm có 1,4 triệu người tử vong và 74 triệu người bị giảm tuổi thọ do các bệnh liên quan đến nước ô nhiễm và điều kiện vệ sinh kém. Tình trạng ô nhiễm và thiếu nước sạch đã ảnh hưởng nặng nề đến phụ nữ và trẻ em gái.
Giải pháp nước sạch từ năng lượng mặt trời
Việc khai thác nước ngọt bằng các phương pháp truyền thống thường tiêu tốn nhiều năng lượng và yêu cầu chi phí đầu tư lớn, khiến các giải pháp này khó có thể được triển khai rộng rãi, đặc biệt là tại các quốc gia đang phát triển.
Trong tình hình này, việc sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nước sạch mở ra một hướng tiếp cận mới, vừa bền vững vừa hiệu quả. Với tính chất tái tạo và khả năng tiếp cận rộng khắp, năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm thiểu nhu cầu năng lượng trong quá trình lọc nước mà còn hạn chế những tác động tiêu cực đến môi trường. Điều này đồng thời mang lại giải pháp nước sạch cho các cộng đồng ở vùng sâu, vùng xa, nơi gặp khó khăn trong việc tiếp cận nguồn năng lượng truyền thống. 40+30+10+
Khử mặn nước biển bằng năng lượng mặt trời
Trước đây, đã có một số nghiên cứu về thiết bị khử mặn nước biển để tạo ra nước ngọt, nhưng chi phí của chúng thường quá cao. Chẳng hạn, việc đề xuất xây dựng một nhà máy khử mặn ở Mexico đã ước tính tốn hơn 5 tỷ đô la Mỹ. Bên cạnh đó, những thiết bị này khi mở rộng quy mô để cung cấp nước cho hàng trăm nghìn người thường đòi hỏi một lượng nhiệt khổng lồ.
Phát minh sử dụng năng lượng từ các tấm pin năng lượng mặt trời trong việc khử mặn nước biển mang lại hiệu quả cao. Trong quá trình biến nước biển thành nước ngọt, người ta sử dụng hai hệ thống chính:hệ thống quang điện (PV) và hệ thống nhiệt mặt trời. Hệ thống quang điện cung cấp năng lượng cho máy bơm và thiết bị lọc nước bằng cách chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Còn hệ thống nhiệt mặt trời làm nóng nước, hỗ trợ cho quá trình chưng cất hoặc đun sôi nước biển.
Ưu điểm của hình thức này là chi phí thấp, thiết bị phù hợp cho những người sống ở khu vực khan hiếm nước ngọt và có nguồn tài chính hạn chế. Với việc sử dụng năng lượng mặt trời, nó không yêu cầu nguồn điện nào khác. Kích thước nhỏ gọn, chỉ bằng một chiếc vali, nhưng có thể sản xuất tới 3,8 m³ nước ngọt mỗi giờ.
Một số quốc gia đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ này phải kể đến: Các Tiểu Vương quốc Arab Thống nhất (UAE), Australia, Mỹ,..
Hệ thống lọc nước sạch bằng năng lượng mặt trời
Hệ thống lọc nước bằng năng lượng mặt trời là một giải pháp công nghệ hiện đại, sử dụng năng lượng tái tạo từ mặt trời để cung cấp điện cho quá trình lọc và xử lý nước.
Hệ thống này thường bao gồm các tấm pin mặt trời để thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành điện, các bộ lưu trữ năng lượng như pin hoặc ắc quy để sử dụng khi không có ánh sáng mặt trời, cùng với bộ phận lọc nước hoạt động hiệu quả nhờ nguồn điện tạo ra. Quá trình lọc nước có thể được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm lọc cơ học để loại bỏ các hạt rắn, lọc qua màng để loại trừ vi khuẩn và virus, và khử trùng bằng tia cực tím hoặc ozon để đảm bảo nước đầu ra an toàn.
Điểm nổi bật của hệ thống lọc nước bằng năng lượng mặt trời là tính linh hoạt trong triển khai. Hệ thống có thể được thiết kế theo nhiều quy mô khác nhau, từ quy mô gia đình đến quy mô cộng đồng hoặc thậm chí cho cả một thị trấn nhỏ.
Chưng cất nước sạch bằng năng lượng mặt trời
Chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời là một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả để tạo ra nước sạch từ nguồn nước mặn hoặc nước bị ô nhiễm. Quá trình này sử dụng ánh sáng mặt trời để làm bay hơi nước, sau đó ngưng tụ hơi nước thành dạng lỏng, loại bỏ các tạp chất và muối trong quá trình. Thiết bị chưng cất nước thường bao gồm một tấm kính hoặc nhựa trong suốt để thu năng lượng mặt trời, một bề mặt đen để hấp thụ nhiệt, và một hệ thống thu thập nước ngưng tụ.
Ứng dụng từ cấu tạo hệ thống điện mặt trời là giải pháp lý tưởng cho những khu vực khan hiếm nước ngọt và thiếu cơ sở hạ tầng, vì nó không yêu cầu nguồn năng lượng phức tạp hay tốn kém. Với khả năng tái tạo và dễ dàng duy trì, chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời cung cấp một nguồn nước sạch bền vững và thân thiện với môi trường.
Tiềm năng và tương lai của giải pháp nước sạch từ năng lượng mặt trời
Giải pháp cung cấp nước sạch từ năng lượng mặt trời có tiềm năng to lớn và hứa hẹn trong tương lai, đặc biệt khi nhu cầu về nước sạch ngày càng tăng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên. Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vô hạn, có sẵn ở khắp nơi trên thế giới, ngay cả ở những khu vực khan hiếm các nguồn năng lượng khác. Việc sử dụng năng lượng mặt trời để lọc và chưng cất nước không chỉ giúp giải quyết vấn đề khan hiếm nước ngọt mà còn giảm thiểu tác động môi trường so với các phương pháp truyền thống dựa vào nhiên liệu hóa thạch.
Trong tương lai, khi công nghệ năng lượng mặt trời tiếp tục phát triển và trở nên rẻ hơn, các hệ thống lọc và chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời sẽ ngày càng được phổ biến rộng rãi, từ các vùng nông thôn xa xôi đến các khu đô thị lớn. Đặc biệt, sự kết hợp giữa công nghệ thông minh và năng lượng mặt trời sẽ tạo ra những giải pháp tối ưu, hiệu quả và tiết kiệm chi phí, góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống và sức khỏe cộng đồng. Với tiềm năng lớn và xu hướng phát triển bền vững, giải pháp nước sạch từ năng lượng mặt trời chắc chắn sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng nước toàn cầu trong tương lai.
