Thử nghiệm chế tạo máy nước nóng năng lượng mặt trời từ các vật liệu rẻ tiền

Bài viết này trình bày việc chế tạo thử nghiệm một mô hình máy nước nóng năng lượng mặt trời đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả và dễ dàng sử dụng trong các hộ gia đình. Chúng tôi đã chế tạo thành công một máy nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời từ những vật liệu quen thuộc và dễ kiếm trên thị trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thử nghiệm chế tạo máy nước nóng năng lượng mặt trời từ các vật liệu rẻ tiền THỬ NGHIỆM CHẾ TẠO MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TỪ CÁC VẬT LIỆU RẺ TIỀN LÊ PHƯỚC TRÍ - ĐOÀN THỊ XUÂN LOAN NGUYỄN PHƯỚC HẬU - NGUYỄN NỮ HOÀNG ANH Khoa Vật lý Tóm tắt: Bài báo này trình bày việc chế tạo thử nghiệm một mô hình máy nước nóng năng lượng mặt trời đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả và dễ dàng sử dụng trong các hộ gia đình. Chúng tôi đã chế tạo thành công một máy nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời từ những vật liệu quen thuộc và dễ kiếm trên thị trường. Chúng tôi cũng đã tiến hành làm thực nghiệm đo đạc kiểm tra các thông số vào các ngày có độ nắng khác nhau với nguồn nước cấp có nhiệt độ nằm trong khoảng 25 ± 30 C. Kết quả cho thấy máy có thể làm nhiệt độ của nước tăng thêm 440 C lên tới 720 C vào những ngày nắng to, tăng thêm 350 C lên tới 610 C vào các ngày nhiều nắng, tăng thêm 160 C lên tới 420 C vào các ngày hửng nắng. Các kết quả cho thấy máy có hiệu năng hoạt động khá tốt vào các ngày có nắng trong năm. Từ khóa: máy nước nóng, năng lượng mặt trời, ứng dụng, hộ gia đình 1 GIỚI THIỆU Các nguồn năng lượng đang được sử dụng trên thế giới rất phong phú và đa dạng, trong đó có hai nguồn năng lượng chủ yếu là năng lượng sử dụng nhiên liệu hóa thạch và năng lượng tái tạo. Năng lượng hóa thạch là năng lượng được sinh ra trong quá trình đốt cháy các loại nhiên liệu hóa thạch như là than đá và dầu mỏ. Các nguồn nhiên liệu này có thể dễ dàng được khai thác sử dụng với chi phí đầu tư không lớn. Tuy nhiên, nguồn năng lượng này là hữu hạn và không có khả năng tự tái tạo, hơn nữa lại tác động xấu đến môi trường như gây ra hiệu ứng nhà kính hay tạo ra mưa axit. Năng lượng tái tạo là năng lượng từ các nguồn tài nguyên được bổ sung liên tục và không thể bị cạn kiệt, như năng lượng mặt trời, thủy điện, gió, địa nhiệt, đại dương và sinh học. Chúng là một nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm không khí, và không đóng góp vào sự nóng lên của khí hậu toàn cầu. Tuy nhiên, hạn chế chung của các nguồn năng lượng tái tạo là rất khó khăn để tạo Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Sinh viên năm học 2016-2017 Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế, tháng 12/2016: tr. 438-448 THỬ NGHIỆM CHẾ TẠO MÁY NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI... 439 ra một sản lượng điện lớn, đồng thời chi phí đầu tư ban đầu cũng rất lớn [1-2]. Trong các loại năng lượng tái tạo thì năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng có tiềm năng vô cùng to lớn, miễn phí và hiệu suất cao. Nguồn năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng phong phú, xanh, sạch, thân thiện với môi trường, nó có thể áp dụng ở bất cứ nơi nào miễn nơi đó có ánh sáng mặt trời. Chi phí thực hiện nguồn năng lượng này đang được giảm nhanh chóng và dự kiến sẽ tiếp tục giảm trong những năm tiếp theo do đó nó thực sự là một năng lượng tương lai đầy hứa hẹn cho cả phát triển kinh tế và đảm bảo môi trường bền vững. Hạn chế của nó là phụ thuộc vào thời tiết và chỉ hoạt động vào ban ngày. Nếu có thể khắc phục được nhược điểm này thì năng lượng mặt trời có thể được sử dụng một cách phổ biến rộng rãi [2]. Nhiều thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu và chế tạo ở trong và ngoài nước [3-7]. Trên thế giới, người ta chủ yếu sử dụng các tấm pin mặt trời để chuyển hóa quang năng thành các dạng năng lượng khác. Các ứng dụng của năng lượng mặt trời rất đa dạng, ví dụ như máy bay hay ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời, trạm xe buýt chiếu sáng tự động, nhà kính trồng nông sản bằng năng lượng mặt trời, thiết bị biến không khí thành nước sạch bằng năng lượng mặt trời [3]. Việt Nam tuy có lợi thế về lượng bức xạ mặt trời hàng ngày thuộc loại cao nhưng lại chưa khai thác hiệu quả. Những ứng dụng năng lượng mặt trời ở nước ta chủ yếu là do nông dân hoặc các bạn trẻ tự mày mò chế tạo nên. Các ứng dụng nổi bật có thể kể đến là xuồng chạy bằng năng lượng mặt trời, bộ sạc pin điện thoại bằng năng lượng mặt trời, máy ấp trứng bằng năng lượng mặt trời, máy rửa bát bằng năng lượng mặt trời [4-7]. Trong bài báo này chúng tôi trình bày việc thử nghiệm chế tạo một máy nước nóng năng lượng mặt trời bằng các vật liệu rẻ tiền, dễ chế tạo từ những vật liệt dễ kiếm nhưng vẫn cho hiệu suất cao như xốp, kính thủy tinh, ông nước. Mục đích của nghiên cứu là phổ biến máy nước nóng năng lượng mặt trời tới cộng đồng những người sử dụng có mức sống vừa phải ở Việt Nam. Quá trình kiểm tra cho thấy thiết bị hoạt động khá hiệu quả và dễ sử dụng. Bài báo gồm những phần sau đây. Mục 2 là phần Cơ sở lý thuyết, mô hình và vật liệu. Mục 3 là phần Kết quả và thảo luận. Phần cuối trình bày các kết luận. 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT, MÔ HÌNH VÀ VẬT LIỆU Có thể phân loại hệ thống hoạt động của máy nước nóng năng lượng mặt trời theo phương thức vận hành và theo hệ thống gia nhiệt. Theo phương thức vận hành bao gồm hai loại là hệ thống tuần hoàn tự nhiên và hệ thống tuần hoàn cưỡng bức. Còn theo hệ thống gia nhiệt bao gồm hệ thống gia nhiệt trực tiếp và hệ thống gia nhiệt gián tiếp. Máy nước nóng năng lượng mặt trời trên thị trường có cấu tạo chung bao gồm ba bộ phận chính: Bộ thu năng lượng mặt trời, bình bảo ôn chứa nước nóng, bộ giá đỡ [8-11]. Bộ thu năng lượng mặt trời hiện nay bao gồm hai loại: Loại dùng tấm phẳng hấp thụ nhiệt và loại dùng ống 440 LÊ PHƯỚC TRÍ và cs. chân không hấp thụ. Loại ống chân không hấp thụ được sử dụng nhiều hơn mặc dù có giá thành cao, nhưng là công nghệ mới nên có các đặc điểm nổi bật: hiệu suất thu nhiệt cao hơn, diện tích lắp đặt nhỏ hơn, không bị ăn mòn và có thể phù hợp với mọi loại nước sinh hoạt như nước giếng khoan, nước máy, tránh được hiện tượng đối lưu ngược dẫn đến mât nhiệt của nước trong bình về ban đêm. Máy nước ...