Sinh viên chế tạo bộ thu năng lượng mặt trời thông minh

Bộ thu có thể chuyển quang năng thành nhiệt năng và tự động xoay theo hướng Đông – Tây nhằm tăng cường hấp thu năng lượng từ Mặt Trời.

Thiết bị thu năng lượng mặt trời thông minh gia nhiệt nước nóng được nhóm sinh viên Lê Văn Nhân Hiếu, Phạm Vương Chí Đạt, Trương Thị Mỹ Duyên, Phan Văn Hoàng Lộc, khoa Công nghệ nhiệt - điện lạnh, Đại học Bách khoa (Đại học Đà Nẵng) sáng chế có thể tận dụng tối đa năng lượng mặt trời do tự động xoay theo sự thay đổi vị trí của mặt trời trong ngày.

Hệ thống được thiết kế gồm 4 phần chính là bộ thu gia nhiệt kích thước 1m x 1.6m x 1.7m, khung và cơ cấu xoay của bộ thu gia nhiệt (gồm mạch điều khiển quang học và xi lanh điện), bình chứa nước dung tích 90 lít và khung đỡ bình chứa.

Khác với các máy nước nóng năng lượng mặt trời tại Việt Nam trước đây chủ yếu có bộ thu tĩnh (cố định), các bạn sinh viên đã lắp đặt thêm một bộ cảm biến quang học và một xilanh dẫn động. Khi mặt trời di chuyển liên tục trên quỹ đạo từ Đông sang Tây, bộ thu cũng sẽ quay theo hướng tia nắng chiếu đến. Cách này giúp cho bộ thu đón nắng luôn đạt 100% diện tích bề mặt vào các thời điểm trong ngày.

Nhóm nghiên cứu cũng thiết kế thêm 2 vít điều chỉnh nhằm thay đổi góc nghiêng của bộ thu gia nhiệt, để xoay thủ công theo hướng di chuyển chậm của mặt trời từ Bắc xuống Nam và ngược lại theo mùa trong năm. Cách này giúp cho bề mặt bộ thu gia nhiệt luôn vuông góc với tia nắng từ mặt trời chiếu đến.

Thực nghiệm trong khoảng thời gian từ cuối tháng 3, đầu tháng 4/2019 tại Đà Nẵng, nhiệt nước nóng đạt mức cao nhất tạo ra bởi bộ thu là 97,7 độ C. Lượng nước nóng thu được mỗi ngày khoảng 82 – 86 lít ở nhiệt độ trung bình là 51,5 – 64,8 độ C. Nhiệt lượng thu được từ bộ thu trong một ngày đạt 7,5 – 12,2 MJ (MJ là hệ số chuyển đổi đơn vị năng lượng).

Với nhiệt lượng thu được này, nếu quy đổi sang gas hoặc điện, thì bộ thu sẽ giúp tiết kiệm tương đương 0,2 – 0,3 kg gas/ngày và 2,1 – 3kWh điện/ngày sử dụng cho việc đun nước.

ThS Ngô Phi Mạnh, Bộ môn Kỹ thuật năng lượng và môi trường, khoa Công nghệ nhiệt - điện lạnh, Đại học Bách khoa (Đại học Đà Nẵng) - người hướng dẫn nhóm nghiên cứu cho biết, kết quả thực nghiệm cho thấy thiết bị hoạt động hiệu quả, có thể áp dụng vào thực tế với quy mô lớn hơn.

Cuối tháng 3/2019, bộ thu năng lượng mặt trời thông minh của nhóm sinh viên được trao giải ba tại Chung kết cuộc thi sinh viên nghiên cứu khoa học năm 2018 – 2019 nằm trong khuôn khổ Festival Khoa học công nghệ trong sinh viên Đại học Đà Nẵng 2019 - Festival IoT 2019.

Lê Văn Nhân Hiếu, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết, trong thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục thực nghiệm mô hình ở nhiều điều kiện bức xạ mặt trời và thời tiết khác nhau nhằm đánh giá toàn diện hiệu quả hoạt động của mô hình. Nhóm cũng dự định điều chỉnh thiết kế nhằm tối ưu hóa thiết bị, giúp việc lắp đặt bộ thu thêm linh hoạt, đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và giảm chi phí sản xuất, giá thành.

Phan Minh (Vnexpress)