Archive for month: July, 2019

Điện năng phần lớn được sản xuất bởi các máy phát điện tại các nhà máy điện, và các hình thức khác như trong pin, ắc quy, tế bào nhiên liệu hay từ năng lượng mặt trời… Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu trên thế giới cũng đề xuất một số phương thức mới để tạo ra điện, các phương thức này nhìn chung rất khác biệt với những phương thức thông thường.

Đường sá

Các siêu đô thị như New York hoặc Tokyo thường xuyên phải hứng chịu sự nóng bức do nhựa đường hấp thu ánh nắng mặt trời sau đó phát nhiệt ra ngoài không khí với nhiệt độ có khi lên đến 45oC. Một công ty ở Đức đã phát triển một hệ thống tạm gọi là “năng lượng từ những con đường” có thể sử dụng lại nhiệt lượng dư thừa này bằng cách lắp đặt hệ thống ống nước phía dưới lớp nhựa đường. Nhiệt lượng từ mặt đường sẽ hâm nóng nước trong ống, sau đó lượng nước nóng này sẽ được sử dụng để làm quay turbin chạy máy phát điện hoặc sử dụng cho các mục đích khác.

Con người

Thân thể một người trung bình có thể tạo ra một nguồn năng lượng từ 60 đến 100 watt, tương đương với năng lượng của một bóng đèn dây tóc. Ước tính có khoảng 250.000 người đi qua nhà ga trung tâm ở Stockholm – Thụy Điển mỗi ngày, sản sinh ra nhiệt lượng đủ để làm tăng nhiệt độ từ 22 lên 25oC. Một công ty ở Thụy Điển đã phát triển một hệ thống năng lượng có thể hấp thu được nhiệt lượng của hành khách khi di chuyển qua nhà ga Stockholm. Nhiệt lượng này có thể hâm nóng một lượng nước nhất định, sau đó lượng nước nóng này có thể được sử dụng để cung cấp nhiệt năng cho khu văn phòng của nhà ga. Qua tính toán hệ thống này có thể đảm bảo được 30% lượng nhiệt cần thiết để sưởi ấm cho khu văn phòng trong những ngày mùa Đông.

Tàu hỏa

Sử dụng phanh cũng là một phương thức tạo ra điện. Một chiếc xe chạy chậm lại do đã chuyển động năng của nó thành nhiệt năng thông qua ma sát giữa hệ thống phanh với bánh xe. Trên một số loại xe điện hoặc xe bus hiện nay đã được trang bị một hệ thống phanh với cơ cấu chuyển động năng thu được thành điện năng để nạp vào bình acqui, tiếp tục sử dụng cho hoạt động của xe. Hiện nay, tàu lửa cũng đang được nghiên cứu triển khai một hệ thống tương tự. Thành phố Philadelphia, Mỹ đã triển khai một dự án tái sử dụng năng lượng từ hệ thống phanh của hệ thống tàu điện ngầm để cấp điện cho tàu điện hoặc thậm chí cung cấp điện cho lưới điện của thành phố. Thành phố Vacsava của Ba Lan cũng đã lắp đặt một hệ thống tương tự và dự kiến hoàn thành vào cuối năm 2013. Mặc dù năng lượng thu được là chưa nhiều nhưng theo ước tính của một số nhà nghiên cứu tại Ba Lan thì một xe điện thông thường có thể cung cấp năng lượng từ hệ thống phanh của mình cho 1 bóng đèn 60 watt sáng trong 1 tuần.

Quả chanh

Ngoài việc cung cấp vitamin cho sức khỏe của con người thì chanh, táo và các loại trái cây có chứa axít có thể hoạt động như một bình acquy mặc dù người ta phải cần đến 5.000 trái chanh để cấp đủ năng lượng cho một bóng đén 1,2 watt hoạt động. Bình acquy thực vật này hoạt động bằng cách cắm 2 thanh kim loại khác nhau vào trái chanh. Năng lượng thu được nhờ biến đổi hóa học xảy ra trên 2 thanh kim loại khi chúng bị nhúng vào môi trường axít. Phương thức này nhìn chung chỉ là nghiên cứu mà không có tính khả thi cao.

Phòng tập thể dục

Ở một số phong tập thể dục, điện năng đã được tạo ra bằng cách nối các thiết bị tập luyện có chuyển động như xe đạp, máy chạy bộ v…v với các máy phát điện mini để tạo ra điện. Một phòng tập thể dục ở Berlin, Đức đã lắp đặt một số bộ phận đặc biệt vào các thiết bị tạp luyện của mình, cho phép người tập sạc điện thoại hay máy nghe nhạc với điện năng do chính họ tạo ra khi vận động (chạy) trên thiết bị tập luyện. Thiết bị tập luyện thú vị này cũng đã xuất hiện ở Hồng Kông, Úc và Hoa Kỳ. Theo ước tính của nhà sản xuất thì một người có tốc độ chạy trung bình có thể tạp ra lượng điện khoảng 50 watt.

Vũ trường

Ở các vũ trường thì hệ thống âm thanh và ánh sáng là những thiết bị tiêu tốn nhiều điện nhất. Nhưng cũng chính vũ trường lại là nơi có thể tạo ra điện năng. Và nơi quan trọng nhất chính là sàn của vũ trường. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế và lắp đặt một số lò xo đặc biệt dưới sàn của vũ trường, khi bị nén lại do tác động của những người tham gia nhảy trên sàn, các lò xo này sẽ sản sinh ra một lượng điện nhất định. Điện năng này sẽ được tồn trữ trong bình ắcquy và sau đó được sử dụng để cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện trong vũ trường. Vũ trường Bar Surya ở Luân Đôn, Anh đã lắp đặt một hệ thống lò xo như đã mô tả ở trên, ông chủ của vũ trường này cho biết hệ thống trên có thể cung cấp đến 60 % lượng điện cần thiết cho hoạt động hàng ngày của vũ trường.

Mưa

Vài năm 2008, các nhà khoa học ở viện nghiên cứu CEA/Leti-Minatec (chuyên nghiên cứu về vi điện tử) tại Cộng hòa Pháp đã phát triển một hệ thống có thể thu được năng lượng từ các hạt mưa. Rung động do hạt mưa gây ra được chuyển đổi thành điện năng thông qua một bộ cảm biến. Theo số liệu thống kế của CEA/Leti-Minatec thì năng lượng trung bình của các hạt mưa trong một trận mưa có lượng mưa từ 1 đến 5 milimet có thể chuyển đổi thành điện năng với công suất 12 miliwatt. Phương thức này cũng chỉ có giá trị nghiên cứu mà ít có ứng dụng thực tiễn.

Cây rừng

Khi các nhà nghiên cứu của công ty MagCap Engineering tại Massachusetts, Mỹ đóng vài cây đinh có gắn dây dây điện vào thân cây và nối với đất thì họ đo điện được một dòng điện yếu từ thân cây do sự mất cân bằng về độ pH giữa thân cây và đất. Sau đó các nhà nghiên cứu tại đại học Washington đã lắp đặt thành công một mạch điện được cung cấp bởi các thân cây. Mặc dù lượng điện thu được là rất nhỏ nhưng các nhà nghiên cứu hy vọng rằng trong tương lai lượng điện thu được sẽ đủ để cung cấp cho các bộ càm biến không dây phục vụ cho việc phân tích các điều kiện về sinh thái hoặc phục vụ cho cảnh báo cháy rừng.

Chất thải của bò

Vào năm 2008, các nhà khoa học của Đại học Texas, Hoa Kỳ ước tính lượng chất thải của loài bò trên toàn thế giới có thể sản xuất ra khoảng 100 tỷ kilowatt giờ điện trong một năm, tương đương với 3% nhu cầu về điện của cả nước Mỹ. Nếu được phơi khô rồi đốt, lượng chất thải của bò có thể sản sinh năng lượng nhất định để chuyển hóa thành điện năng. Đốt chất thải của bò cũng sẽ phát thải CO2 nhưng ít hơn nhiều so với đốt than đá hoặc các loại nhiên liệu hóa thạch khác. Ngoài ra nếu chất thải của bò được đốt đi cũng giúp giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính nếu so với trường hợp lượng chất thải này nằm ngoài môi trường.

Theo Energy Savings (30/7/2019)

Với gần 400 megawatt (MW) điện, Apple vượt qua Amazon và Google để trở thành công ty tự cung cấp năng lượng mặt trời hàng đầu trong 2018.

Theo Hiệp hội ngành công nghiệp năng lượng mặt trời Mỹ (SEIA), tổng công suất lắp đặt và sử dụng nguồn năng lượng mặt trời của Apple đạt 393,3 MW – đủ để sạc hơn 60 tỷ smartphone trong một năm.

Kết quả trên phản ánh cam kết của Apple trước đó, khi khẳng định sử dụng 100% năng lượng tái tạo. Năm ngoái, hãng chia sẻ với Fast Company rằng toàn bộ hệ thống từ trụ sở Apple Park đến các cửa hàng bán lẻ trên toàn thế giới đều tuân thủ dùng năng lượng thân thiện với môi trường, đồng thời vận động đối tác làm điều tương tự.

Riêng với Apple Park, từ khi “thai nghén” vào năm 2011 và khởi công vào 2013, Apple đã hướng đến sự gần gũi với tự nhiên và sử dụng năng lượng tái tạo. Khuôn viên trụ sở “phi thuyền” có 80% là không gian cây xanh. Nó có thiết kế mở, không cần sử dụng điều hòa không khí hoặc máy sưởi ấm. Phần mái được đặt tấm pin mặt trời công suất cao để phục vụ cho các hoạt động cần tới điện năng.

Theo sau Apple là Amazon với 329,8 MW, Target (242,4 MW) và Walmart (208,9 MW). Google cũng góp mặt trong bảng xếp hạng này ở vị trí thứ sáu (142,9 MW).

“Các công ty ngày càng chú trọng đến năng lượng mặt trời như một cách để tiết kiệm chi phí, cũng như bảo vệ môi trường. Bên cạnh đó, nó cũng góp phần giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên, chống biến đổi khí hậu, tạo công ăn việc làm để thúc đẩy kinh tế địa phương”, Abigail Ross Hopper, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành SEIA, nhận xét.

Theo Như Phúc/VnExpress.net (26/7/2019)

Không chỉ ứng dụng trong việc gia cố kết cấu, vật liệu carbon fiber còn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các chi tiết cần độ mảnh và chịu lực cao hoặc tạo ra các chi tiết kiến trúc vượt nhịp lớn.

Được coi là tòa nhà chọc trời đầu tiên trên thế giới, Tòa nhà Home Insurance đã chứng minh rằng thép là vật liệu xây dựng khả thi và xây dựng khung thép là kĩ thuật khả thi. Dù chỉ cao 10 tầng (138 feet), nhưng nó là tiền thân của mọi tòa nhà cao tầng được xây dựng kể từ đó.

Hơn 130 năm sau, thép và khung thép trở thành vua trong ngành xây dựng. Thế nhưng trong thời đại khoa học công nghệ mới, thép có thể trở bị soán ngôi vương. Một trong những vật liệu tổng hợp hứa hẹn nhất cho tương lai là sợi carbon. Một sợi tổng hợp bao gồm các nguyên tử carbon dài và mỏng kết dính với nhau thành mạng tinh thể – mỗi sợi mỏng hơn một sợi tóc người, nhẹ hơn thép nhưng mạnh hơn năm lần và cứng gấp hai lần.

Với những nhà sản xuất, loại vật liệu này thường được làm bằng cách xoắn các sợi này lại để dệt thành vải hoặc đúc thành hình dạng cụ thể được sử dụng phổ biến cho khung xe đạp, cần câu cá, cánh máy bay cho đến thân xe đua, gậy chơi golf hay cột thuyền buồm.

“Sợi carbon và các vật liệu composite khác có hiệu suất cao, có nghĩa là chúng có trọng lượng rất nhỏ nhưng có tải rất lớn”, theo lời của kiến trúc sư Simon Kim, một thành viên của BUILD Space.

Bởi vì sợi carbon có đặc tính độc đáo như vậy, Kim và những người khác tin rằng nó có thể là vật liệu xây dựng lý tưởng. Kim cho biết, “vật liệu tổng hợp là một cơ hội rất thú vị để chế tạo và tùy biến nhanh chóng”, ông Kim nói thêm rằng sẽ mất vài tuần để xây dựng vỏ bọc cho một căn nhà nhỏ bằng sợi carbon, so với vài tháng bằng vật liệu thông thường.

“Cấu trúc tổng hợp có thể được xây dựng lên khá nhanh và không yêu cầu nhiều về lao động và quy trình công việc chuyên biệt – từ các nhà thầu nói chung và nhà thầu phụ, đến nhà cung cấp vật liệu. Do đó chúng tôi có thể đi nhanh hơn, chuỗi phân phối ngắn hơn, lượng vật liệu được giảm xuống và rẻ hơn.”

Nhờ vào trọng lượng nhẹ và sự linh hoạt, sợi carbon có thể được di chuyển dễ dàng. Các Modul có thể được chọn, lấy từ nhiều nơi khác, kết hợp cùng nhau để tạo thành một nhóm lớn hơn phù hợp theo yêu cầu. Điều đó làm cho cấu trúc composite vượt xa so với các công trình truyền thống.

Kiến tạo tương lai

Sự ra đời của vật liệu thép không tạo ra các tòa nhà chọc trời, các kiến trúc đã lợi dụng những tính năng của thép để tạo ra khung thép. Đây có thể là bài học cho cho trường hợp của sợi carbon, mấu chốt tiềm năng của nó là về sự phát triển các phương pháp chế tạo tiên tiến để thu hẹp khoảng cách giữa các phòng thí nghiệm và nơi làm việc.

Từ điêu khắc đến kết cấu

Kim bắt đầu cư trú tại Boston vào tháng 6 năm 2017. Mục tiêu của ông là chứng minh rằng việc xây dựng sợi carbon có thể tạo ra không chỉ là chức năng vượt trội mà còn tạo ra hình thức vượt trội. Các thí nghiệm của ông – đánh giá tính chất sức mạnh của các loại nhựa khác nhau để tạo ra vật liệu tổng hợp polyme gia cố bằng sợi carbon (CFRP).

Chúng tôi đang sử dụng những công trình mang tính tạm thời để không chỉ giới thiệu những cái mà sợi carbon có thể làm rất hiệu quả mà còn thể hiện rằng nó có vẻ đẹp văn minh. Kim đã nhấn mạnh chất lượng hình ảnh và xúc giác của cấu trúc CFRP trong tác phẩm “The Forest of Sound”, ông đã hoàn thành cùng với một nhà soạn nhạc opera Lembit Beecher cho vở opera thế giới của mình – Sophia’s Forest, ra mắt vào tháng 9 năm 2017. Vở opera có 9 tác phẩm điêu khắc âm thanh được tạo ra bởi Kim và nhóm của ông tại BUILD Space.

Mặc dù chỉ áp dụng trên một tỉ lệ nhỏ, những điêu khắc di động này có thể gợi ra được những tiềm năng kiến trúc của sợi carbon. Ông hình dung ra một tương lai trong đó các cấu trúc đang tồn tại, chẳng hạn như nhà kho kiểm soát khí hậu được thêm một lớp vỏ sợi carbon. Về cơ bản, bên ngoài công trình vẫn ổn định, nhưng bên trong có thể tùy chỉnh thành những modul văn phòng hoặc nhà ở.

Chúng ta có thể xây dựng các cơ sở mới, nhưng chúng ta sẽ đối mặt với sự thật rằng chúng ta có nền xây dựng đang tồn tại hàng trăm năm mà không cần có sự chuyển dịch nào. “Để gỡ bỏ những công trình bê tông, gạch và tấm đá xuống và tái xây dựng lại chúng rất khó khăn trong việc bù đắp năng lượng và những dấu ấn nhất định. Tại sao không sử dụng lại chúng và hiện đại hóa chức năng bằng cách chèn thêm những chế tác tốt, trọng lượng nhẹ và giá cả phải chăng?

Định hình tương lai ngành chế tạo

Thế giới tự nhiên có đầy đủ hình học thú vị, từ hình xoắn ốc và hình cầu đến hình cong và hình nón. Thế nhưng, thế giới xây dựng chỉ quanh quẩn những hình tam giác, hình tròn, hình vuông. Để tìm kiếm và mở rộng danh mục các hình dạng khả thi cho ngành xây dựng, Lharchi và Lu đã dành chỗ ở BUILD Space của họ để khám phá tiềm năng hình học của vật liệu tổng hợp cốt sợi (FRCs).

“Tạo ra hình học mới với FRCs – bao gồm carbon, thủy tinh và sợi aramid – đòi hỏi một phương pháp chế tạo hiệu quả, theo Lharchi. “Cách sử dụng tốt nhất với sợi tổng hợp là dùng cho các cấu trúc nhịp lớn – chẳng hạn như khi bạn muốn che mái nhà của một sân vận động mà bạn không muốn có các cột ở không gian bên dưới,” ông nói.

Nếu bạn muốn xây một công trình như vậy, bạn có thể sử dụng một cỗ máy lớn như loại máy đã được sử dụng để tạo ra những ngôi nhà in 3D, hoặc một cánh tay robot nhưng bị giới hạn bởi việc nó sẽ vươn được bao xa. Những gì chúng tôi đang cố gắng làm là tìm phương pháp chế tạo thực tế để xây dựng một cấu trúc [FRC] quy mô lớn liên tục.”

Một phương pháp chế tạo đầy hứa hẹn sử dụng robot cáp, Lharchi nói. Nhóm của ông đã chứng minh triển vọng của các robot cáp tại BUILD Space, ông đã sử dụng sợi dây thừng để bắt chước các đặc tính hành vi của sợi carbon. Với phương pháp này, các robot sẽ di chuyển trên những sợi cáp, một con robot sẽ ở phía trên con còn lại, chúng sẽ trao đổi các sợi qua lại, dệt thành những hình học độc đáo.

“Bất cứ lúc nào bạn cần tạo ra một cấu trúc lớn, nhẹ, sợi là một lựa chọn tốt. Bằng cách nghiên cứu các phương pháp chế tạo rẻ và dễ tiếp cận, tôi hy vọng rằng chúng tôi có thể tạo ra các công trình xây dựng sợi tại chỗ.”

Theo ximang.vn