Trạm sạc xe điện từ năng lượng mặt trời

Nhóm sinh viên Nguyễn Thị Thúy Vân và Khương Vũ Trâm Anh, ngành Kiến trúc, Trường Đại học Bách khoa TP HCM vừa hoàn thiện đề án trạm sạc cho xe điện sử dụng năng lượng mặt trời mang tên Greensol. Trạm sạc ra đời từ những trải nghiệm không mấy thú vị của nhóm khi sử dụng xe đạp điện.

Nhớ lại những ngày đến trường cấp 3 bằng xe đạp điện, Trâm Anh không khỏi ái ngại. Nhà ở Gò Vấp, trường học ở Bình Thạnh, hai chị em Trâm Anh sử dụng chung một chiếc xe đạp điện tới trường.

Với khoảng cách hơn chục cây số, chị em Trâm Anh thường xuyên gặp tình trạng xe đạp hết điện khi đang sử dụng xảy ra như cơm bữa. Trong khi ở trường học không có chỗ sạc điện, hai chị em phải thay nhau đạp mỗi khi xe hết pin.

“Xe đạp điện mà đạp thì rất nặng, nhiều hôm hai chị em về tới nhà mệt phờ, không muốn làm gì nữa”, Trâm Anh nhớ lại.

Từ đây, Trâm Anh ấp ủ xây dựng mô hình trạm sạc ngay trong trường học để giúp các bạn học sinh sử dụng xe điện dễ dàng hơn. Phải đến khi theo học ngành Kiến trúc của Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, em mới có điều kiện để bắt tay thực hiện lên ý tưởng dự định đó. Thúy Vân và Trâm Anh lên kế hoạch, thiết kế trạm sạc trên các dữ liệu khảo sát, tính toán trong điều kiện cụ thể của Trường THPT Gia Định, nơi Trâm Anh từng học.

Để có dữ liệu tính toán đảm bảo lượng điện phù hợp, nhóm khảo sát toàn bộ học sinh trong trường. Kết quả cho thấy có 19% học sinh sử dụng xe đạp điện. Từ số lượng xe này, nhóm tính toán lượng điện năng phải sản xuất mỗi ngày và số lượng tấm pin phù hợp.

Trạm sạc sẽ được thiết kế để 6 xe cùng sạc một lúc. Để sạc đầy 1 xe điện 12A, cần đến 8 tiếng sạc và tiêu thụ 4.608 kWh. Như vậy, 6 xe cùng sạc cần lượng điện 27.648.000 kWh. Tổng công suất cho trạm sạc này cần khoảng 7 kWh, tương ứng với 15 tấm pin năng lượng mặt trời.

Khi đưa vào sử dụng, mỗi học sinh được sạc nhiều lần, mỗi lần chỉ được sạc 2 giờ. Chủ xe có thể theo dõi tình trạng xe đã sạc đầy hay chưa trên app của điện thoại. Sau 2 giờ sạc, rơle sẽ ngắt điện hoạt động và ngừng cung cấp điện cho xe. Điều này đảm bảo các bạn học sinh đều có thể sử dụng trạm sạc.

Trạm sạc được cấu tạo với 15 tấm pin năng lượng được lắp trên tấm lợp. Phần đỡ các tấm pin và hệ khung là các vật liệu bền vững bao gồm thép hộp, và thép ống tấm nhựa được lắp đặt hai bên hông khu vực sạc. Trạm sạc có khu ngồi chờ được thiết kế cây xanh, ghế gỗ. Nhóm tính toán, để xây dựng một trạm sạc sẽ cần tổng chi phí là 182.062.738 đồng.

Nguyên lý hoạt động của trạm sạc khá đơn giản. Tấm pin hấp thụ bức xạ mặt trời và chuyển thành dòng điện 1 chiều inverter, sau đó được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều cùng pha, tần số và điện áp để hòa vào lưới. Nếu đủ nắng, năng lượng điện từ Mặt trời sẽ trực tiếp sạc cho xe. Nếu thiếu nắng, hệ thống tự động lấy điện lưới bù vào lượng điện từ pin năng lượng mặt trời phát ra. Điện không sử dụng hết sẽ tự động hòa vào nguồn điện lưới.

So sánh bằng công cụ tính hóa đơn tiền điện của EVN, nhóm nhận thấy hệ thống trạm sạc này có thể tiết kiệm đến 13 triệu đồng/tháng so với sạc bằng điện lưới thông thường cho số xe điện tương ứng. Hệ thống không sử dụng ắc quy nên không tốn nhiều chi phí đầu tư ban đầu cũng như chi phí thay ắc quy.

Với mô hình trạm sạc điện bằng năng lượng mặt trời, nhóm tác giả mong muốn dự án được triển khai có thể giúp các bạn học sinh có điều kiện tốt nhất khi sử dụng xe điện. Nếu được, nhóm sẵn sàng kết hợp với hãng xe VinFast để nhân rộng, bởi có thể phát triển thành trạm sạc cho xe ô tô.

Theo tìm hiểu của nhóm thì Đà Nẵng đang nghiên cứu về việc thiết kế trạm sạc điện cho xe ô tô điện tại bãi giữ xe ở sân bay. Tuy nhiên, trạm sạc cho xe ô tô điện từ năng lượng mặt trời vẫn là hướng nghiên cứu mới ở Việt Nam với nhiều tiềm năng ứng dụng. Nhóm hy vọng nghiên cứu nhỏ này góp phần bảo vệ môi trường, cổ vũ lối sống xanh.

PGS.TS Lê Thị Hồng Na, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh nhận xét, việc tích hợp các tấm pin năng lượng mặt trời vào công trình kiến trúc để thay thế nguồn năng lượng điện đã được áp dụng trong nhiều dự án và hiện đang ngày càng phát triển rộng hơn. Tuy nhiên, mô hình GreenSol dành cho trường học này là một ý tưởng sáng tạo và đã được nhóm sinh viên tính toán khá chi tiết.

Thông qua mô hình này, các bạn sinh viên mong muốn truyền đi thông điệp lớn về bảo vệ môi trường. Với giải pháp kiến trúc và kỹ thuật hợp lý, một không gian kiến trúc thẩm mỹ và hữu ích đã được tạo ra, giúp khuyến khích học sinh tiếp cận và sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời).

Mô hình GreenSol có quy mô nhỏ vừa phải, kỹ thuật đơn giản và chi phí không cao nên có thể đưa vào thực tiễn và tiếp tục nghiên cứu để cải tiến và nhân rộng trong tương lai. GreenSol - Trạm sạc điện mặt trời cho xe điện vừa giành giải Ba Cuộc thi NSEE Prize 2021.

INSEE Prize là cuộc thi nhằm tìm kiếm các công trình xanh dành cho sinh viên các trường đại học, cao đẳng và học viện trên toàn quốc với các chuyên ngành xây dựng, vật liệu, kiến trúc, quản lý đô thị, môi trường và cấp thoát nước…