Sử dụng năng lượng thác nước để làm lạnh

Mới đây, tại Hội nghị trao giải công trình đoạt giải thưởng sáng tạo khoa học công nghệ Việt nam và giải thưởng WIPO năm 2010, đề tài thuộc lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và năng lượng mới của PGS,TS Võ Chí Chính và cộng sự,  Khoa Công nghệ Nhiệt điện lạnh - Trường đại học Bách khoa - Ðại học Ðà Nẵng đã nhận được giải nhì bởi ưu điểm nổi bật là biến đổi trực tiếp năng lượng thác nước và dòng chảy thành cơ năng chạy các máy lạnh, giúp giảm giá thành đá thành phẩm xuống chỉ còn 35% so với chạy điện.

Mô hình hệ thốngsản xuất nước đá từ sức nước

 Công trình mang tên  “Nghiên cứu sử dụng năng lượng thác nước và dòng chảy để chạy máy lạnh sản xuất đá phục vụ đời sống” Hệ thống này rất thích hợp ở các vùng sâu, vùng xa để ứng dụng sản xuất đá, bảo quản thuốc và rau quả thực phẩm.

Theo đánh giá của các chuyên gia và ban giám khảo, ưu điểm nổi bật của công trình  là biến đổi trực tiếp năng lượng thác nước và dòng chảy thành cơ năng chạy các máy lạnh, tạo ra được công suất làm lạnh lớn, có thể triển khai ở quy mô công nghiệp. Mặt khác do đây là nguồn năng lượng tái tạo có sẵn  cho nên việc sử dụng chúng sẽ làm giảm giá thành đá thành phẩm xuống chỉ còn 35% so với chạy bằng điện. Ngoài ra, trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã có những đề xuất sáng tạo khác như: chế tạo loại guồng nước đơn giản, hiệu suất cao, phù hợp để dẫn động máy nén, tính toán và lựa chọn hệ thống truyền động và  tỷ số truyền hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả biến đổi năng lượng.

Sơ đồ hệ thống thiết bị thử nghiệm

Hệ thống lạnh chạy bằng sức nước về nguyên lý và cấu tạo rất đơn giản, rẻ tiền, có chi phí đầu tư và vận hành thấp hơn hẳn, nhưng hiệu quả làm lạnh cao, công suất lớn. Hệ thống này rất thích hợp ở các vùng đồi núi, vùng sâu, vùng xa và có thể là các khu du lịch ở các vùng miền núi. Các thác nước và dòng chảy thường nằm ở các vùng cao, vùng xa, v.v... những nơi chưa có nguồn điện lưới, vì vậy đề tài góp phần nâng cao cuộc sống tại những vùng này.

Hệ thống bao gồm một guồng nước nhận năng lượng từ thác cao hoặc dòng nước chảy dưới suối, quay và dẫn động một máy nén lạnh. Máy nén lạnh hoạt động đẩy môi chất lên thiết bị ngưng tụ.

Hệ thống làm lạnh trên có thể sản xuất 200kg đá mỗi ngày. Nếu muốn tăng công suất cho máy chỉ cần tăng lưu lượng nước và kích thước của guồng quay nhằm tăng công suất máy nén và đẩy nhanh quá trình làm lạnh. Đầu tư cho hệ thống làm lạnh này khoảng 12 triệu đồng. Để giảm chi phí lắp đặt ban đầu, guồng nước có thể được thay thế bằng các vật liệu rẻ như gỗ, tre, nứa..

PGS,TS Võ Chí Chính cho biết, ông và các cộng sự đã tiến hành chạy thử nghiệm hệ thống tại Lăng Cô. Nguồn nước sử dụng là nước mà bà con thường sử dụng để rửa xe ven đường, dưới chân đèo Hải Vân với lưu lượng nước đo được là 4 kg/s và độ cao từ nơi lấy nước xuống so với mặt đất là 25m, khối lượng nước cần làm lạnh trong bể là: 10, 20 và 30 kg. Nhiệt độ nước ban đầu là 32oC. Trên cơ sở chạy thử nhiều lần, chúng tôi có bảng số liệu thay đổi nhiệt độ nước.

Kết quả chạy thử cho thấy tốc độ làm lạnh khá nhanh, nhiệt độ nước giảm từ 32oC xuống 0oC lần lượt là 16, 32 và 40 phút. Như vậy, chưa đầy 1 tiếng đồng hồ nước trong bể đã đóng băng. Nếu sử dụng để làm đá với kích cỡ nhỏ thì trong vòng khoảng 1,5 giờ là đã có thể có đá

Hiện tại, hệ thống làm lạnh này đang được người dân tại khu vực Lăng Cô và đèo Hải Vân rất ưa chuộng. Nếu đi vào ứng dụng, đề tài sẽ giúp việc tận dụng nguồn năng lượng tự nhiên của các thác nước, các dòng chảy vốn có rất nhiều ở Việt Nam để làm quay các máy nén để phát lạnh sinh đá và phục vụ các mục đích làm lạnh khác.

Minh Sơn