Archive for year: 2019

Hệ thống năng lượng gió trên không (AWES) là một công nghệ mới nhằm khai thác năng lượng sức gió. Tháp trụ và cánh quạt nặng, đắt tiền của một tuabin gió thông thường được thay thế bằng dây buộc neo nhẹ, phương tiện bay (diều khổng lồ linh hoạt hoặc máy bay không người lái lớn).

Có hai sơ đồ điện gió sử dụng phương tiện bay, sơ đồ thứ nhất là trạm nguồn mặt đất, AWES sử dụng lực căng của dây buộc để quay rotor một máy phát điện trên mặt đất.

Sơ đồ thứ 2 là trạm nguồn bay, năng lượng điện được sinh ra từ các tuabin gió trên phương tiện bay và truyền xuống trang thiết bị khai thác sử dụng điện mặt đất bằng dây dẫn.

Trong cả hai trường hợp, AWES đều có chi phí lắp đặt và vật liệu thấp, hoạt động trên độ cao lớn (trên 500m) nơi gió mạnh hơn và ít bị gián đoạn.

Những hệ thống phát điện này có ảnh hưởng đến tầm quan sát thấp, vận chuyển tương đối dễ dàng, rất phù hợp cho việc sản xuất năng lượng ở những khu vực xa xôi và và địa hình.

Nghiên cứu viên Gonzalo Sánchez Arriaga và đồng nghiệp Ramón y Cajal tại khoa Kỹ thuật sinh học và hàng không vũ trụ tại UC3M Đại học Madrid mang tên Charles III (University Charles III of Madrid) giải thích: AWES là những công nghệ điện gió đột phá, hoạt động ở độ cao lớn và tạo ra năng lượng điện với hiệu suất cao.

Những công nghệ này tích hợp các nguyên tắc của những ngành khoa học được biết rõ là ngành kỹ thuật điện và hàng không dân dụng. Bao gồm như thiết kế máy điện, aeroelasticity (sự kết hợp và tương tác giữa khí động học và các cấu trúc phi chuẩn) và điều khiển học, với các ngành mới và phi truyền thống như máy bay không người lái và động lực tether (dây neo).

Trong khuôn khổ công trình khoa học, các nhà nghiên cứu UC3M trình bày mô phỏng hệ thống điện gió bay mới cho AWES trong một bài báo khoa học được xuất bản gần đây trong tạp chí Mô hình toán học ứng dụng (Applied Mathematical Modelling).

“Chương trình mô phỏng có thể được sử dụng để nghiên cứu hoạt động của AWES, tối ưu hóa thiết kế và xác định các quỹ đạo bay để tối đa hóa năng lượng điện gió”, ông Ricardo Borobia Moreno, kỹ sư hàng không vũ trụ thuộc Lĩnh vực Cơ khí Hàng không, Viện Công nghệ Hàng không Quốc gia Tây Ban Nha ( INTA) và đang làm luận án tiến sĩ trong khoa Kỹ thuật Sinh học và Hàng không vũ trụ tại trường UC3M.

Phần mềm mô phòng, thuộc sở hữu của UC3M, được đăng ký bản quyền và có thể được tải xuống và sử dụng miễn phí cho các nhóm khác nghiên cứu.

Cùng với chương trình mô phỏng, các nhà nghiên cứu phát triển một bộ trang bị thử nghiệm bay cho AWES. Hai cánh diều được lắp đặt một số dụng cụ và những dữ liệu then chốt như vị trí và tốc độ của diều, góc mở mũi diều và bán kính elip cánh diều, độ căng của dây, được ghi lại trong nhiều lần cho diều bay thử nghiệm.

Dữ liệu thử nghiệm sau đó được sử dụng để phát triển các phần mềm công cụ khác nhau, ví dụ như chương trình mô phỏng và một phần mềm công cụ ước tính các tham số khác nhau, đặc trưng cho trạng thái của diều tại mỗi thời điểm.

Việc chuẩn bị các cuộc thử nghiệm đòi hỏi đầu tư đáng kể về thời gian, công sức và nguồn lực, nhưng hệ thống thu hút được sự quan tâm từ một số lượng lớn sinh viên Trường UC3M.

Theo Gonzalo Sánchez Arriaga, ngoài việc nghiên cứu để phát triển công nghệ điện gió mới, dự án làm phong phú thêm các hoạt động giảng dạy, nhiều người trong số họ đã thực hiện các luận án tốt nghiệp đại học và thạc sĩ bằng công nghệ AWES.

Theo Baokhoahocdoisong (6/8/2019)

Phương pháp mới để làm sạch nước khỏi các hạt vi nhựa bằng cách sử dụng các lò xo carbon pha tạp nitơ từ tính cỡ nhỏ (magnetic N-doped nanocarbon springs) do các nhà khoa học Úc phát triển giúp phân hủy những hạt vi nhựa thành các hợp chất không gây hại.

Theo Matter, các nhà nghiên cứu Úc đã phát triển một phương pháp mới để làm sạch nước khỏi các hạt vi nhựa bằng cách sử dụng các lò xo carbon pha tạp nitơ từ tính cỡ nhỏ (magnetic N-doped nanocarbon springs).

Giáo sư Shaobin Wang tại Đại học Adelaide giải thích rằng trong nước một hạt vi nhựa có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại.

Sau khi hấp thụ thì những hạt nhựa có thể giải phóng các hợp chất này vào các sinh vật dưới nước, khiến chúng tích tụ trong suốt chuỗi thức ăn. Các lò xo nano carbon của các nhà khoa học đủ mạnh và ổn định để phân hủy hạt vi nhựa thành hợp chất không gây hại.

Các hạt vi nhựa thường thâm nhập vào nước theo hai cách. Ở dạng hạt và bột, hạt vi nhựa ban đầu được thêm vào mỹ phẩm, hóa chất gia dụng, sản phẩm vệ sinh, được sử dụng trong sản xuất vải, lốp ô tô.

Các hạt vi nhựa nhỏ đến mức chúng không thể được lọc trong quá trình lọc nước công nghiệp. Nhựa thứ cấp được hình thành khi các vật phẩm lớn như chai và túi nhựa, bị phân hủy thành các hạt nhỏ dưới tác động của ánh sáng mặt trời, muối và cát.

Các nhà nghiên cứu Úc đã tìm được cách phân hủy hạt vi nhựa. Nhựa bao gồm các phân tử hóa học nhỏ lặp đi lặp lại được xếp thành chuỗi dài – polymer.

Các gốc oxy hóa cao (highly oxidizing radicals) có thể phá vỡ chuỗi dài thành các mảnh nhỏ có thể hòa tan trong nước. Tuy nhiên, trong quá trình này nếu sử dụng các kim loại nặng như sắt hoặc cobal, rất nguy hiểm.

Để khắc phục vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã tìm ra một giải pháp thân thiện với môi trường hơn dưới dạng những dây lò xo nano carbon có bổ sung thêm nitơ (magnetic N-doped nanocarbon springs).

Những ống xoắn như vậy đã giúp phân hủy một phần đáng kể của hạt vi nhựa trong vòng 8 giờ, trong khi vẫn ổn định trong điều kiện oxy hóa khắc nghiệt. Dạng xoắn ốc tăng sức mạnh và tăng diện tích bề mặt phản ứng.

Bằng cách đưa một lượng nhỏ mangan vào ống nano, các nhà nghiên cứu đã có thể truyền những đặc tính từ tính cho ống nano. Trong tương lai, điều này sẽ giúp dễ dàng thu thập các ống nano từ dòng nước thải để tái sử dụng.

Do các hạt vi nhựa khác nhau về thành phần hóa học, những phát triển tiếp theo sẽ tập trung vào việc làm cho các lò xo nano mang tính vạn năng hơn. Các nhà khoa học cho biết thêm rằng những sản phẩm phụ từ quá trình oxy hóa nhựa có thể là nguồn năng lượng cho vi sinh vật.

Giáo sư Shaobin Wang kết luận rằng nếu các nhà khoa học tìm ra cách sử dụng nhựa gây ô nhiễm để làm thức ăn cho tảo thì đây sẽ là một chiến thắng vang dội của công nghệ sinh học trong việc giải quyết các vấn đề môi trường,

Theo Motthegioi.vn (3/8/2019)

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)