Phát minh máy nước nóng năng lượng mặt trời đầu tiên: Trí tuệ của người Do Thái trong thời buổi khủng hoảng

Những nền móng đầu tiên

Mùa hè năm 1955, khi người Do Thái lao động cật lực dưới ánh mặt trời trên cánh đồng phía sau tòa nhà Generali, biểu tượng của thành Jerusalem thì Harry Zvi Tabor, nhà vật lý đồng thời là một kỹ sư, đã đến tòa nhà này để gặp gỡ các nhà lập quốc Israel.

Họ bàn bạc đối sách cho một thách thức mới, vì có hàng trăm nghìn người di cư Do Thái từ khắp nơi trên thế giới đang đổ về "miền đất hứa". Nền kinh tế rơi vào khủng hoảng, nguồn nguyên liệu khan hiếm và thiếu điện diễn ra thường xuyên.

Tình trạng kiệt quệ đến nỗi chính phủ phải ra lệnh cấm đun nước trong khoảng từ 10 giờ đêm đến 6 giờ sáng nhằm tiết kiệm điện và nhiên liệu. Dân số càng gia tăng, Israel càng đối diện với nguy cơ khủng hoảng xã hội vì không cung cấp đủ nhu yếu phẩm cho toàn dân.

Các quốc gia Trung Đông khác đã phát hiện những nguồn cung cấp dầu mỏ dồi dào, còn Israel thì chẳng có thứ gì. Trước khó khăn đó, Tabor nghĩ rằng ông có thể đưa ra một giải pháp tận dụng lượng nhiệt năng khổng lồ từ ánh sáng mặt trời chiếu trên cánh đồng gần tòa nhà Generali.

Với kiến thức uyên thâm về vật lý và kỹ thuật ứng dụng, ông tạo ra một chiếc máy khá quái đản và đặt cho nó cái tên "máy thu năng lượng Mặt trời", dựa trên nguyên lý bơm nước vào đường ống, chuyển hóa giữa thủy năng và nhiệt năng.

Cách đây khoảng 2.500 năm, người La Mã lần đầu tiên sử dụng năng lượng mặt trời để làm nóng bồn tắm. Họ nhận thấy ánh nắng mặt trời khi chiếu chính diện vào những ô cửa sổ kinh lớn trên các nhà tắm, nắng sẽ xuyên qua lớp kính và nhiệt lượng được giữ lại bên trong. Họ lợi dụng điều này để làm ấm các dòng nước đổ vào nhà tắm công cộng ở thành Rome.

Công nghệ khai thác năng lượng mặt trời không hề phát triển thêm cho đến giữa thế kỷ XIX khi người Mỹ bắt đầu dùng bể kim loại để làm nóng nước. Các phát minh có liên quan đến năng lượng Mặt trời về sau cũng gặp nhiều khó khăn trong việc hiện thực hóa ý tưởng và khả năng thương mại.

Vào đầu thập niên 1950, khi Tabor bắt tay vào nghiên cứu tạo nên một thiết bị mới, ông hiểu rằng kim loại được đánh bóng là chất duy nhất có khả năng hấp thu và duy trì một lượng nhiệt lớn, trong khi các thiết bị trên thị trường chỉ sử dụng kim loại thông thường. Song nhược điểm của chúng là hút nhiệt tốt, tỏa nhiệt cũng nhanh. Ông nghĩ ra giải pháp là phủ đen những tấm kim loại để tăng hiệu quả hút nhiệt mà vẫn giữ nguyên khả năng giữ nhiệt của chúng.

Năm 1955, Tabor cử nhóm của mình đi xem xét hàng loạt phương thức phủ đen kim loại khác nhau, thường được sử dụng cho mục đích trang trí hoặc chống ăn mòn và gần như ngay lập tức phát hiện hai loại vật liệu phủ cho đúng kết quả mong muốn.

Phát minh từ phòng thí nghiệm không những tạo được nhiều nước nóng hơn mà còn mở ra tiềm năng dùng bộ đun nước bằng năng lượng mặt trời để sản xuất một lượng điện đáng kể chỉ với tuốc bin hoặc động cơ nhỏ. Thiết bị này được đặt tên là Tabor Selective Surface (hay "dud shemesh" trong tiếng Do Thái).

Hành trình gian nan từ Israel đi ra thế giới

Lúc đầu, các nhà máy lớn của Israel đều không mấy hứng thú với sản phẩm của Tabor. Dẫu nó đã chứng minh thành công và đem lại giải thưởng giải thưởng Weizmann danh giá trong lĩnh vực Khoa học chính xác nhà phát minh.

Việc khai thác năng lượng mặt trời để phân phối trên diện rộng dường như vẫn là một ý tưởng cực kỳ gàn dở vào thập niên 50. Nhưng năm 1961, Meromit-Olympia, một công ty Israel chuyên lắp và bán các thiết bị đun nước bằng năng lượng mặt trời hiệu suất thấp kiểu cũ đã tiếp cận chính phủ Israel để được cấp quyền sử dụng các phát minh của Tabor. Ba năm sau, Meromit bắt đầu bán các thiết bị làm nóng nước bằng công nghệ của Tabor.

Nhưng trong giai đoạn 10 năm kế tiếp, thị trường tiêu thụ thiết bị đun nước bằng năng lượng mặt trời phát triển chậm và thậm chí vấp phải sự phản đối của các công ty điện truyền thống.

Liên đoàn Hỗ trợ nhà ở cũng phản đối thiết bị của Tabor, chủ yếu vì cho rằng nó có hình dáng xấu xí. Trong suốt thập niên 60, liên đoàn này đã xây hơn 55 nghìn khu căn hộ trên khắp Israel, song từ chối không cho bất kỳ thiết bị nào của ông được lắp đặt trên những tòa nhà của họ.

Mọi chuyện thay đổi sau cuộc khủng hoảng năng lượng năm 1973, khi các cường quốc công nghiệp trên thế giới phải đối mặt với sự khan hiếm dầu mỏ và sự phụ thuộc nguồn cung dầu mỏ vào một số quốc gia Trung Đông.

Giới chính sách bấy giờ mới nhận ra tiềm năng thực sự của thiết bị đun bằng năng lượng mặt trời. Năm 1976, quốc hội Israel thông qua một đạo luật yêu cầu tất cả các tòa nhà được xây sau năm 1980 ở quốc gia này phải sử dụng thiết bị đun nước bằng năng lượng mặt trời.

Ngày nay, khoảng 90% hộ gia đình ở Israel đang sử dụng phát minh của Tabor. Nhưng phát minh của Tabor không chỉ hữu ích để đun nước, mà như giáo sư năng lượng tái tạo ở Đại học Tel Aviv là Abraham Kribus nói, "không có phát minh này, toàn bộ ngành công nghiệp sẽ không thể tồn tại"

Trong thập niên 1980, công ty năng lượng Luz của Israel đã dựa vào công nghệ của Tabor để thiết kế nhà máy năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới tại sa mạc Mojave, bang California. Luz đã chứng minh rằng năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên đáng tin cậy để sản xuất điện thương mại. Làn sóng sử dụng năng lượng mặt trời từ đây lan tỏa ra thế giới.

Harry Zvi Tabor là ai ?

Sinh năm 1917, Tabor lớn lên trong một gia đình Do Thái ở nước Anh và thừa hưởng sự giáo dục nghiêm khắc từ bố mẹ của mình. Thuở thiếu thời, ông là thành viên của phong trào thanh niên Do Thái phục quốc Habonim - một tổ chức thúc đẩy các giá trị của người Do Thái, chủ nghĩa xã hội và chủ nghĩa phục quốc Do Thái.

Lớn lên, Tabor bị thu hút bởi môn vật lý và bắt đầu theo học chuyên sâu về vật lý tại Đại học London trong những năm 1940. Tại đây ông gặp Shmuel Sambursky - giáo sư vật lý thuộc trường đại học Hebrew và là học trò của Ben-Gurion.

Khi Sambursky trở về Palestine ông liền thông báo lại với Ben-Gurion về ấn tượng của mình dành cho chàng thanh niên Tabor. Đến năm 1947, Tabor được Haganah – tổ chức bán quân sự của người Do Thái ở Palestine tuyển dụng và cử sang Pháp với mục đích huy động những kiến thức kỹ thuật của ông để hỗ trợ biến những con tàu chở hang thành tàu chở dân di cư đến Israel. Hàng trăm chuyến tàu đã đưa nhiều nghìn người đến Israel nhờ vào công của Tabor.

Đến năm 1949, Tabor quyết định mang theo toàn bộ tài sản rời khỏi London về miền đất hứa. Thủ tướng Israel Ben-Gurion đã gửi cho ông một bức điện mời ông đảm nhận công việc tại bộ phận kỹ thuật và vật lý thuộc văn phòng khoa học có trách nhiệm báo cáo trực tiếp cho Thủ tướng.

Năm 1950, họ thành lập Phòng thí nghiệm Vật lý quốc gia Israel và Tabor trở thành giám đốc đầu tiên.

Với phòng thí nghiệm tiên tiến trong tay, Tabor bắt đầu suy nghĩ về những triển vọng nghiên cứu và phát triển, rồi quyết định chọn năng lượng mặt trời làm lĩnh vực mở màn.

Ứng Minh