Các nhà nghiên cứu ở Jordan và Qatar đã đưa ra một thiết kế đáng chú ý cho một “hệ thống năng lượng mặt trời công nghệ kép” (TTSS) có khả năng tạo ra năng lượng sạch suốt cả ngày và đêm. Thiết kế hai hành động này hứa hẹn mang lại hơn gấp đôi năng lượng so với một tháp tạo gió mặt trời tiêu chuẩn.
Như tên gọi của nó, TTSS kết hợp hai công nghệ dạng tháp vào một thiết kế đơn: một tháp tạo gió mặt trời và một tháp tạo gió làm mát. Chúng được tích hợp vào một tháp đơn, với tháp tạo gió mặt trời nổi lên giữa trung tâm.
Hệ thống tạo gió mặt trời hoạt động bằng cách làm nóng không khí ở mức độ đất, sau đó sử dụng sự thật rằng không khí nóng sẽ nổi lên để đưa không khí đó lên một tháp cao với các tuabin bên trong. Không khí được làm nóng dưới một mái che lớn che phủ một khu vực thu lớn, được làm từ vật liệu kiểu nhà kính được thiết kế để giữ lại nhiều nhiệt nhất có thể.
Những hệ thống này đã được xây dựng ở quy mô thử nghiệm, nhưng chưa ở quy mô thương mại, vì chúng thường là cấu trúc lớn, cao để đảm bảo có sự chênh lệch nhiệt độ tốt. Do đó, chi phí vốn cao và chúng được coi là có rủi ro.
Một tháp tạo gió làm mát, ngược lại, buộc không khí đi xuống để quay cánh quạt khác. Trong thiết kế này, điều đó được thực hiện bằng cách phun một tia sương nước mịn vào không khí xung quanh ở đỉnh của tháp, khiến nó trở nên mát mẻ hơn và nặng hơn và đẩy nó đi xuống.
Thiết kế TTSS đặt một tháp tạo gió mặt trời ở giữa và bao quanh nó là 10 tháp tạo gió làm mát chạy xung quanh bên ngoài, sao cho nó có thể hoạt động cả ở chế độ tạo gió lên và tạo gió xuống đồng thời.
Đội ngũ nghiên cứu, đến từ Đại học Kỹ thuật Al Hussein của Jordan và Đại học Qatar, mô phỏng một tháp TTSS cao khoảng 200 m (656 ft) và đường kính 13.6 m (45 ft), với một bộ thu đường kính 250 m (820 ft) ở phía dưới. Đường kính của tháp làm mát bên trong là 10 m (33 ft), để lại khoảng trống 1.8 m (5.9 ft) xung quanh. Khoảng trống này được chia thành 10 tháp tạo gió làm mát riêng biệt, với hệ thống phun sương nước ở đỉnh và cánh quạt ở dưới. Địa điểm được chọn là gần Thành phố Riyadh – những khu vực sa mạc nóng khô là lý tưởng cho những thiết kế này.
Trong quá trình kiểm tra mô phỏng sử dụng dữ liệu thời tiết địa phương, nhóm nghiên cứu ước tính rằng một hệ thống như vậy sẽ tạo ra khoảng 753 megawatt-giờ năng lượng hàng năm, với các tháp tạo gió làm mát bên ngoài chạy quanh đồng hồ để cung cấp khoảng 400 megawatt-giờ, và tháp tạo gió lên hoạt động hiệu quả hơn dưới ánh nắng mặt trời nóng để đóng góp khoảng 350 MWh.
Các con số này, theo nhóm nghiên cứu, là gấp 2,14 lần so với các thiết kế chỉ tạo gió lên tương tự – điều này hợp lý khi xem xét phần chia biệt giữa tạo gió lên và tạo gió xuống ở trên. Nó cũng có thể giúp giải quyết một phần vấn đề về sự lệch nhau giữa cung cấp và cầu cung năng lượng mà bạn có thể gặp với hầu hết các dự án năng lượng mặt trời.
Nhóm nghiên cứu không thử nghiệm việc đặt một LCoE (chi phí điện trung bình) vào thời điểm này, hoặc vẽ bất kỳ so sánh chi phí nào với ví dụ như một mảng năng lượng mặt trời quang điện kèm theo lưu trữ năng lượng pin. Và họ lưu ý rằng ở những khu vực nơi hệ thống TTSS sẽ hiệu quả nhất – các thành phố sa mạc nóng khô – có lẽ sẽ không dễ dàng để có đủ nước để vận hành hệ thống tạo gió xuống.
Tuy nhiên, đây là một ý tưởng thú vị và là một minh chứng cho việc có rất nhiều cách để đẩy cánh quạt để tạo điện.