Năng lượng Mặt trời là nguồn năng lượng sạch, vô tận, tuy nhiên chi phí cho việc xây dựng các nhà máy quang điện vẫn khá cao, và một nhược điểm khác là các nhà máy có thể phải ngừng làm việc khi Mặt trời không chiếu sáng. Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đang nghiên cứu phát triển một hệ thống lai quang điện/khí thiên nhiên giúp tăng hiệu suất và giảm lượng khí thải các-bon từ các nhà máy điện khí tự nhiên.
Hệ thống của PNNL sử dụng gương parabol để tập trung ánh sáng Mặt trời vào một lò phản ứng hoá học kết nối với một ống dẫn nhỏ đường kính 8,1mm. Ánh sáng Mặt trời sẽ làm nóng khí gas trong ống, trong khi đó chất xúc tác sẽ phân tách các phân tử khí gas thành hỗn hợp hydro và CO2, gọi là khí hỗn hợp. Kết nối với lò phản ứng là một bộ chuyển đổi nhiệt sẽ hấp thụ nguồn nhiệt thải ra từ quá trình phản ứng và tái cung cấp cho lò phản ứng để thúc đẩy quá trình cho đến khi 60% năng lượng Mặt trời được chuyển thành hoá năng. Các thử nghiệm cho thấy hệ thống lai đã giúp các nhà máy điện khí tự nhiên tăng hiệu suất lên thêm khoảng 20%.
Kỹ sư Bob Wegeng, người dẫn đầu dự án của PNNL cho biết: “Hệ thống của chúng tôi sẽ cho phép các nhà máy điện sử dụng ít khí tự nhiên hơn để sản xuất ra cùng một lượng điện năng. Cùng với đó, hệ còn giúp giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính ở mức chi phí có tính cạnh tranh so với các nhà máy điện dùng nhiên liệu hoá thạch truyền thống.”
Hệ thống lai quang điện/khí thiên nhiên sẽ hoạt động rất tốt ở những khu vực có nhiều nắng và theo PNNL thì nó có thể tương thích với nhiều nhà máy điện khí đốt khác nhau, với một nhà máy có công suất 500MW thì cần khoảng 3.000 phiến đĩa thu năng lượng Mặt trời. Ngoài ra, lượng khí hỗn hợp còn có thể được sử dụng để sản xuất nhiên liệu tổng hợp sử dụng cho phương tiện vận chuyển.
PNNL lên kế hoạch thử nghiệm hệ thống của mình tại khuôn viên trụ sở ở Richland, Washington như là một phần trong chương trình giúp tăng hiệu suất và hạ giá thành của điện khí đốt xuống còn 6 cent/kWh vào năm 2020 nhằm cạnh tranh với các nguồn nhiên liệu hoá thạch. Đồng thời, các phương án triển khai hàng loạt hệ thống lai quang điện/khí thiên nhiên sẽ được phát triển tại viện Microproducts Breakthrough Institute, một cơ sở nghiên cứu và phát triển ở Corvallis, Oregon. Trong khi đó công ty Solar ThermoChemical LLC sẽ lên kế hoạch cho việc sản xuất và bán hệ thống lai mới này sau khi nó được phát triển thành công.
