Khoa học xã hội và Nhân văn

Nghiên cứu chế tạo hệ thu hồi nước đa tầng sử dụng năng lượng xanh phục vụ cư dân vùng biển đảo (05/05/2025)

Hệ thu hồi nước đa tầng, nghiên cứu bởi Nguyễn Minh Hoàng và nhóm tại Học viện Quân y, là một giải pháp bền vững và hiệu quả cho các cộng đồng tại vùng biển đảo. Hệ thống này đáp ứng được nhu cầu cấp thiết về nguồn nước sạch cho cư dân ở các khu vực xa xôi, nơi nguồn nước ngầm hạn chế và chi phí vận chuyển nước từ đất liền rất cao. Hệ thu hồi nước không chỉ cung cấp nước sạch ổn định với hiệu suất trên 1,2 lít/m²/giờ mà còn giúp giảm gánh nặng tài chính cho người dân nhờ sử dụng năng lượng tái tạo từ mặt trời và gió – hai nguồn tài nguyên dồi dào và miễn phí.

Điểm mạnh của hệ thống là tính dễ sử dụng và tự vận hành, không yêu cầu trình độ kỹ thuật cao để lắp đặt hay bảo trì. Nhờ đó, cộng đồng có thể dễ dàng tiếp cận và quản lý hệ thống mà không cần sự hỗ trợ thường xuyên từ chuyên gia. Thiết kế của hệ thống thân thiện với môi trường, không tạo ra nước thải muối đậm đặc hay sử dụng hóa chất, giúp bảo vệ hệ sinh thái biển mà cư dân phụ thuộc vào. Hệ thống có khả năng mở rộng quy mô để phục vụ từ vài chục đến hàng trăm người, phù hợp với các làng chài, trường học hoặc trạm y tế trên đảo. Bằng cách cung cấp nước sạch ổn định, tiết kiệm và dễ tiếp cận, hệ thống không chỉ giải quyết nhu cầu cấp thiết mà còn góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của cộng đồng.

Hệ thu hồi nước đa tầng sử dụng công nghệ tiên tiến kết hợp năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Cơ chế bơm nước cải tiến khắc phục được hạn chế của các hệ thống SSG truyền thống vốn chỉ hoạt động hiệu quả ở cấu trúc đơn tầng. Bộ phận bơm nước lấy cảm hứng từ cối xoay gió Hà Lan, sử dụng cánh quạt và piston để đưa nước lên các tầng màng quang nhiệt, tạo ra một thiết kế khác biệt, chưa từng được tích hợp trong các công nghệ thu hồi nước trước đây. Hệ thống này không chỉ tăng hiệu suất bay hơi lên hơn 1,2 lít/m²/giờ mà còn mở rộng khả năng ứng dụng theo cả chiều ngang và chiều dọc. Vật liệu quang nhiệt tiên tiến, như hạt cầu carbon kết hợp với polyvinyl alcohol (PVA), giúp nâng cao hiệu quả hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển hóa thành nhiệt. Màng đa tầng tối ưu hóa góc chiếu sáng và phản xạ ánh sáng giữa các tầng, kết hợp với vật liệu xốp melamine giữ nước, giúp nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng tự nhiên.

Sự độc đáo của hệ thống là không phụ thuộc vào điện lưới hay nhiên liệu hóa thạch mà vẫn đạt hiệu suất ổn định trong điều kiện gió biển 3-7 m/s và bức xạ mặt trời 5-7 kWh/m²/ngày, những thông số phổ biến tại Việt Nam. Điều này chứng tỏ hệ thống đã được tùy chỉnh phù hợp với điều kiện tự nhiên và cơ sở hạ tầng hạn chế của các vùng biển đảo. Với khả năng hoạt động hiệu quả trong điều kiện gió biển và ánh sáng mặt trời thay đổi, hệ thống này trở thành công cụ thiết thực và bền vững, đặc biệt đối với các vùng biển đảo của Việt Nam như Lý Sơn, Phú Quốc, hay Côn Đảo, nơi nhu cầu nước sạch rất cao nhưng nguồn lực kỹ thuật và tài chính thường bị giới hạn.

Ngoài khả năng cung cấp nước sạch cho cư dân, hệ thống còn có tính ứng dụng cao trong nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Nước sạch từ hệ thống có thể được sử dụng cho tưới tiêu nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản nước ngọt, hoặc phục vụ các cơ sở du lịch trên đảo, góp phần thúc đẩy kinh tế địa phương. Hệ thống có thể phục vụ từ các hộ gia đình nhỏ đến các cộng đồng lớn, và thiết kế tự vận hành giúp giảm chi phí bảo trì. Bên cạnh đó, hệ thống cũng có khả năng mở rộng quy mô từ hộ gia đình đến cấp cộng đồng, thậm chí có thể ứng dụng trong ngành công nghiệp, đáp ứng nhu cầu nước sạch ở các khu công nghiệp ven biển.

Với tính hiệu quả vượt trội, hệ thu hồi nước đa tầng có khả năng sản xuất nước sạch tối ưu trong điều kiện thực tế. Thử nghiệm cho thấy hệ thống đạt hiệu suất thu hồi nước cao gấp 1,33 lần so với hệ đơn tầng truyền thống nhờ thiết kế đa tầng tăng diện tích bay hơi và cơ chế bơm nước bằng năng lượng gió vận chuyển nước lên đến độ cao 30 cm. Hệ thống duy trì hoạt động ổn định mà không phụ thuộc vào điện lưới, và khả năng hấp thụ ánh sáng của màng quang nhiệt cũng được tối ưu hóa, đặc biệt hiệu quả hơn ở góc 60°. Hệ thống này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn giảm tổn thất nhiệt và không tạo nước thải muối đậm đặc, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường.

Hệ thu hồi nước đa tầng mang lại tiềm năng phát triển lớn, đặc biệt tại các vùng biển đảo và các khu vực thiếu nước ngọt. Với thiết kế linh hoạt và chi phí vận hành thấp, hệ thống có thể được triển khai rộng rãi, không chỉ tại Việt Nam mà còn có tiềm năng ứng dụng trên toàn cầu. Việc tích hợp thêm các cải tiến như chuyển đổi năng lượng gió thành điện hoặc nhiệt để duy trì bay hơi vào ban đêm mở ra khả năng phát triển hệ thống thành một giải pháp toàn diện, hoạt động liên tục 24/7. Với sự sáng tạo và công nghệ tiên tiến, hệ thống này sẽ không chỉ giải quyết vấn đề thiếu nước sạch ở các vùng biển đảo mà còn góp phần vào chiến lược phát triển bền vững và năng lượng tái tạo của Việt Nam./.

A.H (tổng hợp)

Ngày cập nhật:  24/04/2025

https://www.vista.gov.vn/vi/news/khoa-hoc-xa-hoi/nghien-cuu-che-tao-he-thu-hoi-nuoc-da-tang-su-dung-nang-luong-xanh-phuc-vu-cu-dan-vung-bien-dao-11181.html