Biến bước chân thành điện sạch

Quen biết từ một cuộc thi về năng lượng sạch và phát triển bền vững, 5 sinh viên từ các trường đại học khác nhau đã nhanh chóng bắt được "tần số" và cùng hợp tác nghiên cứu một dự án đặc biệt để tạo ra nguồn điện sạch.

Đầu tháng 10-2023, cả nhóm bắt tay vào nghiên cứu dự án Stepnergy. Với ý tưởng táo bạo là tận dụng năng lượng từ việc đi lại của người dân ở các thành phố đông đúc, nhóm bắt đầu tìm hiểu nhiều tài liệu liên quan chuyển hóa động năng thành điện năng.

Theo nhóm trưởng Chu Ngọc Mai (đang học chương trình cử nhân từ xa của Trường Oregon State University), 90% các tòa nhà cao tầng của Việt Nam sử dụng nguồn điện từ hệ thống điện quốc gia. Trong khi đó, hiện có những con số rất đáng báo động như: 73% sản lượng điện ở Việt Nam từ nguồn nguyên liệu than và khí đốt, 40% khí phát thải CO₂ đến từ những tòa nhà sử dụng nhiều năng lượng...

Một thành viên khác là Đào Thanh Tâm, sinh viên ngành kiến trúc - Trường ĐH Kiến trúc TP HCM, cho rằng nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng theo sự phát triển của kinh tế - xã hội. Do đó, việc sử dụng "thảm năng lượng" sẽ góp phần đáp ứng nhu cầu của những thiết bị điện tử tiêu thụ năng lượng từ thấp đến vừa.

Trình bày về nguyên lý hoạt động, Ngọc Mai cho biết thiết bị Stepnergy ứng dụng công nghệ piezoelectric. Mỗi thiết bị này có 3 phần, gồm: máy phát điện từ cơ điện, viên gạch điện từ để thu năng lượng từ bước chân con người. Các viên gạch điện từ được kết nối với nhau tạo thành một tấm thảm năng lượng. Khi bước chân người giẫm lên, các viên gạch sẽ bị biến dạng, khiến máy phát điện tạo ra chuyển động quay, từ đó tạo nguồn năng lượng sạch. Điện năng tạo ra có thể được sử dụng luôn hoặc lưu trữ để sử dụng cho những thiết bị tốn ít năng lượng như đèn đường, bóng đèn trong nhà, trạm sạc điện thoại công cộng...

"Theo các nghiên cứu đã được công bố, mỗi bước chân của con người có thể sản sinh ra năng lượng đủ để thắp sáng 1 bóng đèn LED trong vòng 30 giây. Đây được coi là nguồn năng lượng sạch và vô hạn" - Ngọc Mai nói thêm.

Thời gian đầu nghiên cứu, nhóm gặp rất nhiều khó khăn vì không có thành viên nào học chuyên ngành năng lượng. Tuy nhiên, với mục tiêu tạo ra nguồn điện sạch nhằm góp sức thúc đẩy chuyển dịch năng lượng và giảm phát thải carbon, các thành viên đều nỗ lực tìm tòi, học hỏi thêm để hoàn thành dự án tốt nhất.

Khảo sát tại Trường TH Hồ Tràm (tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu), nhóm ghi nhận với 3 m² thiết bị Stepnergy được lắp đặt, có thể tạo ra khoảng 13.474 Wh điện/tháng (đã trừ 20% thất thoát), tương đương 2.694.800 mAh điện năng sạch. Lượng điện này đủ để sạc 598 chiếc điện thoại thông minh hoặc thắp sáng 50 bóng đèn LED công suất 20 W trong 13 giờ; giảm phát thải từ 32 - 40 kg CO2.

Công nghệ piezoelectricity có thể phối hợp với các nguồn tài nguyên tái tạo khác như năng lượng mặt trời, gió để tận dụng nguồn năng lượng tốt hơn. Công nghệ này đã được ứng dụng tại nhiều thành phố lớn ở châu Âu song chi phí mua tấm "thảm năng lượng" khá đắt đỏ, trung bình khoảng 1.600 USD/m2. "Thay vì chuyển giao công nghệ hoặc mua nguyên tấm năng lượng từ nước ngoài, chúng em hy vọng có thể nghiên cứu thành công thiết bị riêng dành cho người Việt Nam với giá tiền phù hợp và thuận tiện, dễ sử dụng ở mọi nơi" - Ngọc Mai kỳ vọng.

Ông Phí Gia Khánh - Công ty Artelia Việt Nam, chuyên gia về hiệu quả năng lượng và công trình xanh - cho hay những năm gần đây, nhiều hộ gia đình, doanh nghiệp bắt đầu quan tâm hơn đến các thiết bị năng lượng, chủ yếu là năng lượng mặt trời. Tại những khu vực đông dân cư như TP HCM, đến nay, việc ứng dụng thiết bị thu năng lượng mặt trời đa số chỉ tập trung ở mái nhà, trên sân thượng các tòa nhà. Do đó, việc đặt thiết bị Stepnergy tại những nơi tập trung đông người là ý tưởng sáng tạo để tận dụng nguồn năng lượng sạch vô tận.

Tuy nhiên, cũng theo ông Khánh, để ứng dụng Stepnergy vào thực tế là một hành trình rất dài, trong đó khó khăn nhất là vấn đề tài chính. "Stepnergy ứng dụng khả thi nhất trong giáo dục STEM (hình thức kết hợp các môn học). Học sinh vừa chạy nhảy vừa có thể tìm hiểu quy trình tạo ra điện sạch như thế nào" - ông Khánh gợi ý.

PGS-TS Vũ Thị Hạnh Thu, giảng viên Khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQG TP HCM, đánh giá dự án có ý nghĩa xã hội rất tốt. Để ứng dụng vào thực tiễn, nhóm cần chứng minh tính khả thi của vật liệu, mức đầu tư có tương xứng với hiệu suất chuyển đổi hay không. "Nếu nhóm phát hiện được vật liệu mới vừa rẻ vừa bền và có tính năng chuyển đổi hiệu suất cao thì đề tài này dễ nhận được nguồn vốn đầu tư hay có thể chuyển giao công nghệ để nhân rộng hơn" - PGS-TS Vũ Thị Hạnh Thu nhận định. 

Tháng 2-2024, dự án Stepnergy sẽ đến Trường Prince Sultan University (Ả Rập) để tham gia chung kết cuộc thi về khởi nghiệp Venture Z.