Hiện nay nhu cầu sử dụng điện, xăng, dầu, gas ngày một tăng cao trong khi nguồn năng lượng, nhất là năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, khan hiếm. Hưởng ứng phong trào sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, nhiều đề tài sáng kiến nghiên cứu ứng dụng khoa học kỹ thuật nhằm tiết kiệm năng lượng đã được thực hiện. Đáng chú ý là những ý tưởng, sáng kiến tiết kiệm năng lượng hiệu quả cao của học sinh trong tỉnh tham gia các cuộc thi khoa học kỹ thuật.
 |
| Thiết bị lọc nước biển thu nước ngọt bằng năng lượng ánh sáng mặt trời và tận dụng nhiệt lượng động cơ tàu thuyền của hai học sinh Trường Trung học cơ sở Lương Thế Vinh (Thành phố Nam Định). Ảnh: Do cơ sở cung cấp |
Gia đình có gara sửa chữa ô tô nên Ngô Việt Cường lớp 12A11, Trường Trung học phổ thông Tống Văn Trân (Ý Yên) sớm có niềm đam mê với xe hơi. Mới đây em lại nghiên cứu và chế tạo thành công chiếc xe ô tô thứ 2 chạy bằng năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường. Sản phẩm đầu tiên được Cường chế tạo là chiếc xe ô tô 2 chỗ ngồi sử dụng pin năng lượng mặt trời. Chiếc xe ô tô đầu tiên của Cường chạy được quãng đường dài hơn một số sản phẩm xe sử dụng năng lượng mặt trời đã được chế tạo ở Việt Nam. Với mỗi lần sạc đầy, xe có thể chạy được khoảng 40-50km, vận tốc tối đa đạt 40km/giờ, nếu xe chạy dưới trời nắng thì quãng đường có thể tăng lên do hệ thống nạp điện vẫn làm việc liên tục để nạp điện cho ắc quy. Đáng chú ý là nguồn điện của xe khá linh hoạt, có cổng điện 220V nạp trực tiếp cho ắc quy đảm bảo xe chạy được trong ngày không có nắng. So với các sản phẩm ô tô năng lượng mặt trời được thiết kế và lắp ráp ở nước ta trước đây, chiếc ô tô của Cường được thiết kế hoàn chỉnh hơn với hệ thống cánh cửa tránh mưa gió, nắng, lạnh cho người sử dụng, có hệ thống ánh sáng đầy đủ. Ngoài ra, Cường chế tạo thành công máy điều hòa ô tô năng lượng mặt trời nhỏ gọn được bố trí dưới nắp capo, hoạt động bằng 4 mô-đun truyền nhiệt được lắp ráp với 4 bộ phận tản nhiệt, đơn giản, làm mát nhanh. Cường cho biết: Chiếc ô tô có thể sử dụng làm phương tiện đi lại trong các khu công viên, du lịch, giải trí thay thế cho những chiếc xe điện nhập ngoại giá cao. Sau chiếc xe thứ nhất, mới đây Cường tiếp tục nghiên cứu chế tạo thành công xe ô tô chạy hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời với sức chứa khoảng 12 người, vận tốc tối đa lên tới 60km/h. Xe có hệ thống lưu trữ năng lượng lớn hơn để cho thời gian hoạt động lâu hơn. Hiện 2 chiếc xe chạy bằng năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường của Cường nhận được rất nhiều sự khâm phục, ủng hộ không chỉ của các bạn cùng lứa tuổi, người dân mà còn nhận được nhiều sự quan tâm của những thợ cơ khí, nhà chế tạo trong và ngoài tỉnh.
Qua tin tức trên phương tiện thông tin đại chúng, biết được khó khăn của việc cung cấp nước ngọt cho ngư dân đánh bắt xa bờ trong nhiều ngày lênh đênh trên biển như: Lượng nước ngọt mang đi không được nhiều do quá tải trọng của tàu thuyền; chi phí mua nước ngọt của tàu dịch vụ trên biển rất tốn kém; các sản phẩm lọc nước biển bằng công nghệ RO tiêu tốn lượng điện năng lớn, giá lại rất cao… hai học sinh Trần Phương Linh và Vũ Thị Thu Hoài, Trường Trung học cơ sở Lương Thế Vinh (thành phố Nam Định) đã suy nghĩ và thiết kế thành công “Thiết bị lọc nước biển thu nước ngọt bằng năng lượng ánh sáng mặt trời và tận dụng nhiệt lượng động cơ tàu thuyền” với giá thành rẻ, tiết kiệm, an toàn và thân thiện với môi trường. Thiết bị này gồm hệ thống bể chứa nước biển tuần hoàn liên tục làm mát; bể chứa nước mặn; bể chứa nước ngọt. Nguyên lý hoạt động của thiết bị là nước biển được đưa vào bể chứa nước mặn là một bể kính kín, đáy bể rải lớp sỏi màu đen để tăng cường khả năng hấp thụ nhiệt trực tiếp và giảm độ sóng sánh khi tàu nghiêng lắc. Nước trong bể hấp thụ nhiệt từ ánh nắng mặt trời bay hơi trong bể kín; gặp mặt kính nghiêng luôn được giữ mát bằng một bể nước tuần hoàn, hơi nước ngưng tụ thành những giọt nước chảy vào bể chứa nước ngọt và được lấy ra ngoài qua van. Nước biển được bổ sung thường xuyên vào bể và tạo được nước ngọt liên tục. Kết quả thử nghiệm cho thấy trong 1 ngày với dung tích 160 lít nước mặn đưa vào bể nước mặn và tiến hành lọc ở nhiệt độ trong khoảng 30-400C cho thu được 120-144 lít nước ngọt. Thiết bị có thể lắp bổ sung một hệ thống ống đồng trao đổi nhiệt dư thừa của quá trình bơm nước làm mát cho động cơ tàu vào bể chứa nước mặn hoặc có thể tách một phần đường nước từ bơm cấp cho hệ thống làm mát để nạp cho bể nước làm mát và bổ sung cho bể chứa nước mặn mà không cần sử dụng máy bơm riêng. Đây là thiết bị lắp đặt đơn giản, tiết kiệm chi phí, sử dụng dễ dàng, tận dụng được nhiều nguồn năng lượng như: năng lượng mặt trời, năng lượng nhiệt thải ra từ quá trình làm mát động cơ tàu thuyền; không gây ô nhiễm môi trường; không sử dụng điện năng nên rất an toàn; không gây tiếng ồn, phát sinh chất thải trong quá trình hoạt động. Cô giáo Đinh Thị Thu Hiển, người hướng dẫn giải pháp cho biết: Cuối năm 2018, sản phẩm của các em đã được ứng dụng ở một hộ gia đình tại xã Đại Thắng (Vụ Bản) để lọc nước máy. Về cảm quan, nước máy sau khi được lọc không còn mùi Clo, các loại cặn, dỉ sét tích tụ trong đường ống không còn. Hiện nhà trường đã lấy mẫu nước sau xử lý gửi cơ quan chuyên môn xét nghiệm các chỉ tiêu về kim loại nặng như: Ca, Mg, Pb… Sau khi có kết quả đánh giá cụ thể chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện sản phẩm.
Một đề tài khác đáng chú ý là “Nghiên cứu và chế tạo bếp lửa thông minh trong các hộ gia đình” của hai em Trần Hoàng Anh và Trần Thị Hồng Trâm, học sinh Trường Trung học cơ sở Kim Thái (Vụ Bản) đã chế tạo chiếc bếp lửa đáp ứng được tiêu chí “3T” đó là “Tiết kiệm - Tiện dụng - Tiện lợi”. Trên thị trường đã có một số loại bếp đun tiết kiệm nhiên liệu như: bếp đun không khói tự đắp bằng đất sét, bếp đun không khói TK90… tuy nhiên các loại này vẫn còn có những hạn chế nhất định. Bếp “3T” do các em nghiên cứu cải tiến đã khắc phục những hạn chế tồn tại của các bếp trên. Bếp “3T” được thiết kế gồm: buồng đốt thông minh, bộ phận thân nhiệt, bàn nấu, ống khói. Bếp tận dụng các nguyên liệu phế phẩm sẵn có tại địa phương như đầu mẩu gỗ tại các xưởng gỗ, các thanh đóm, thanh luồng hay các phụ phẩm nông nghiệp như lõi ngô, cành khô, củi… Khi nguyên liệu được đưa vào trong buồng đốt cháy, nhiệt độ trong buồng đốt tăng, tốc độ đối lưu không khí trong buồng càng mạnh, không khí từ bên ngoài chứa hơi nước, ô-xy từ cửa hút gió vào buồng đốt chính. Ngọn lửa từ buồng đốt chính qua cửa thoát nhiệt tiếp tục cháy ở buồng cháy phụ tỏa nhiệt cung cấp cho dụng cụ nấu. Nhiệt còn lại cùng khói bụi theo ống khói đưa ra ngoài. Khi cửa tiếp nhiên liệu đóng lại, môi trường bên trong là môi trường yếm khí. Dưới tác dụng của ống hút khí và hơi nước trong buồng đốt xảy ra sự hòa khí giữa các-bon, không khí chứa ô-xy, hơi nước sẽ tạo ra một lượng khí gas làm tăng hiệu suất sử dụng bếp. Nhờ tác dụng của ống hút không khí giúp cung cấp ô-xy và hơi nước nên chu trình tiếp tục được thực hiện, giảm thiểu tối đa lượng khí thải thoát ra ngoài môi trường. Sáng kiến này được Ban tổ chức “Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh Nam Định lần thứ VI năm 2018” đánh giá cao về những tính năng nổi trội: sử dụng dễ dàng, có thể nấu nhiều món ăn cùng lúc trên 1 bếp, chi phí rẻ hơn rất nhiều so với bếp gas cả về giá mua bếp và chi phí nhiên liệu, rất phù hợp cho quy mô hộ gia đình nông thôn, miền núi. Thực nghiệm cho thấy các thiết bị sử dụng điện như: bếp từ, nồi lẩu, nồi nướng thường có công suất tiêu thụ điện khá lớn 500-1.000W, khi sử dụng nhiều thiết bị cùng một lúc dễ gây chập cháy; sử dụng trong thời gian dài thì điện năng tiêu thụ khá cao, với cách tính giá điện lũy tiến như hiện nay thì chi phí tiền điện của các gia đình rất tốn kém, do đó khi sử dụng loại bếp này sẽ tiết kiệm được một lượng lớn chi phí cho sinh hoạt hàng ngày.
Đây là các sản phẩm, công trình tham dự Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên, nhi đồng tỉnh lần thứ VI năm 2018 và được Ban tổ chức Cuộc thi đánh giá cao, lựa chọn và trao giải. Tuy nhiên việc nghiên cứu chuyên sâu và thương mại hóa sản phẩm còn cần sự đầu tư về thời gian và kinh phí. Mong muốn của các nhà trường và học sinh là được các cấp, các ngành hỗ trợ để hoàn thiện các sáng kiến và có thể thương mại hóa sản phẩm, động viên tinh thần say mê nghiên cứu khoa học ứng dụng vào đời sống của các em./.
Ngọc Ánh
