Sáng tạo từ nguồn năng lượng mặt trời
Kết hợp bình nước nóng năng lượng mặt trời và bình nước nóng sử dụng năng lượng điện để tạo ra một thiết bị đơn giản, rẻ tiền, cung cấp nguồn nước nóng, giúp người dân có nước nóng sử dụng quanh năm mà không tốn chi phí tiền điện là đề tài mà hai em học sinh ở Trường THCS và THPT Trung Hóa đã xuất sắc thuyết phục hoàn toàn hội đồng giám khảo để giành giải nhất tại hội thi sáng tạo khoa học kỹ thuật vừa diễn ra do Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Quảng Bình vừa tổ chức.
Nói về lý do chọn đề tài “Giải pháp sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời ở những vùng thời tiết (mưa, nắng) không ổn định”, em Đinh Thị Kim Oanh, học sinh lớp 12B, Trường THCS và THPT Trung Hóa chia sẻ: Hiện nay, người dân sử dụng nước nóng chủ yếu qua bình nóng lạnh, nấu nước nóng bằng điện hoặc bằng củi đốt nên tốn kém về tiền bạc.
Trong khi đó có một nguồn năng lượng vô tận là năng lượng mặt trời đang được sử dụng trong nhiều công trình phục vụ đời sống của con người. Việc sử dụng nguồn nước nóng bằng năng lượng mặt trời cũng đã được thực hiện, nhưng ở vùng thời tiết không ổn định như các tỉnh miền Trung, nhất là Quảng Bình thì lại khó để áp dụng nguồn năng lượng mặt trời vào việc tạo nguồn nước nóng quanh năm phục vụ sinh hoạt hàng ngày.
Hai em Đinh Thị Kim Oanh và Cao Hùng Cường bên sơ đồ cấu tạo của sản phẩm bình nước nóng bằng năng lượng mặt trời.
Để giải quyết vấn đề này, hai em Đinh Thị Kim Oanh, học sinh lớp 12B và Cao Hùng Cường học sinh lớp 12A, Trường THCS và THPT Trung Hóa đã cùng với thầy giáo Đinh Ngọc Trai nghiên cứu, chế tạo ra sản phẩm bình nước nóng bằng cách kết hợp bình nước nóng năng lượng mặt trời với bình nước nóng sử dụng điện.
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị này là: đầu nước ra của bình nước nóng năng lượng mặt trời sẽ được đưa qua đầu vào của bình nước nóng sử dụng điện, đầu ra của bình nước nóng sử dụng điện sẽ được đưa xuống vòi nước để sử dụng. Điện cung cấp cho bình nước nóng sử dụng điện được điều khiển bởi bộ điều khiển có cảm biến nhiệt độ. Đầu cảm biến nhiệt độ được đặt trong lòng của bình nước nóng năng lượng mặt trời.
Nếu nhiệt độ trong bình nước nóng năng lượng mặt trời đạt từ 40 độ C trở lên (giá trị nhiệt độ này có thể điều chỉnh được) thì bộ điều khiển sẽ điều khiển rơ-le ngắt điện vào bình nước nóng sử dụng điện. Lúc này, nước nóng từ bình nước nóng năng lượng mặt trời chảy qua bình nước nóng sử dụng điện và chảy xuống vòi nước để sử dụng.
Nếu nhiệt độ trong bình nước nóng năng lượng mặt trời thấp hơn 40 độ C thì bộ điều khiển sẽ điều khiển rơ-le đóng điện vào bình nước nóng sử dụng điện. Lúc này, nước từ bình nước nóng năng lượng mặt trời chảy qua bình nước nóng sử dụng điện, tại đây, nước sẽ được đun nóng đến nhiệt độ nhất định (tùy theo người dùng điều chỉnh) và chảy xuống vòi nước để sử dụng. Lượng điện năng được sử dụng để đun nóng nước sẽ ít hơn vì bản thân nước trong bình nước nóng năng lượng mặt trời đã được đun nóng hơn nước bình thường (trong những ngày trời hửng nắng hoặc nhiệt độ oi bức).
Theo em Cao Hùng Cường thì ưu điểm vượt trội của sản phẩm này là đã đưa ra được giải pháp sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời ở những vùng thời tiết mưa, nắng không ổn định, cụ thể là sự phối hợp sử dụng giữa bình nước nóng năng lượng mặt trời với bình nước nóng sử dụng điện một cách hợp lý. Nguồn điện cung cấp cho bình nước nóng sử dụng điện được điều khiển đóng, ngắt tự động trên cơ sở nhận biết nhiệt độ nước trong bình nước nóng năng lượng mặt trời.
Đây là tính năng nổi trội của sản phẩm, giúp tiết kiệm tối đa lượng điện năng sử dụng để đun nóng nước. Nếu không có bộ điều khiển tự động này thì theo thói quen, người dùng sẽ bật attomat để có nước nóng mà quên rằng hôm đó, trời có nắng và đã có nước nóng ở bình nước nóng năng lượng mặt trời. Thói quen này sẽ tiêu tốn một lượng điện năng không cần thiết.
Nhưng nếu có bộ điều khiển này thì việc cung cấp điện cho bình nước nóng sử dụng điện hoàn toàn tự động, khoa học, phụ thuộc vào nhiệt độ nước ở bình nước nóng năng lượng mặt trời. Chỉ khi nhiệt độ của nước trong bình nước nóng năng lượng mặt trời quá thấp (dưới 40 độ C) thì khi đó, bộ điều khiển mới xuất tín hiệu cho rơ-le đóng khóa điện cung cấp điện cho bình nước nóng sử dụng điện để đun sôi nước.
Hiện nay, nhu cầu sử dụng nước nóng trong đời sống hàng ngày rất lớn. Do đó, với những vùng thời tiết mưa, nắng thất thường phải sử dụng bình nước nóng bằng điện thì lượng điện năng tiêu tốn hàng tháng là không hề nhỏ. Nhưng nếu lắp đặt kết hợp với một bình nước nóng năng lượng mặt trời nữa, có thể tiết kiệm được đáng kể lượng điện năng tiêu thụ hàng tháng.
Theo báo giá hiện tại, một bình nước nóng năng lượng mặt trời dung tích 130l (dùng cho gia đình khoảng 5 người) có giá từ 3,7 triệu đồng, bảo hành tới 5 năm, tuổi thọ từ 10 năm đến 15 năm. Việc bỏ ra một khoản chi phí ban đầu thấp nhưng lại có thể sử dụng lâu dài và giúp người tiêu dùng được sử dụng nguồn nước nóng quanh năm mà không phải trả nhiều tiền điện chính là lợi ích kinh tế rõ ràng của đề tài.
Hơn nữa, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường, chính vì vậy, nếu sản phẩm của đề tài được sử dụng rộng rãi sẽ góp phần bảo vệ môi trường.
“Chúng em rất tự tin với đề tài này, vì sau khi hoàn thiện đề tài, chúng em được bố mẹ tạo điều kiện lắp đặt ngay trong gia đình mình để sử dụng. Chúng em sẵn sàng hỗ trợ hướng dẫn khâu thiết kế, lắp đặt cho các gia đình có nhu cầu sử dụng bình nước nóng bằng năng lượng mặt trời. Hy vọng, đề tài của chúng em nhận được sự đầu tư của các doanh nghiệp để làm ra những sản phẩm vừa bảo đảm kỹ thuật, vừa rẻ tiền phục vụ nhu cầu của người dân”, em Đinh Thị Kim Oanh chia sẻ.
