Hệ thống dùng dầu thực vật chưa tinh chế để phát điện trong nhà

Một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi đại học Newcastle đã chế tạo thành công nguyên mẫu hệ thống làm mát, sưởi ấm và cấp điện tất cả trong một chạy bằng dầu thực vật chưa qua xử lý có tên gọi Biofuel Micro Trigeneration (BMT). Đầy là hệ thống đầu tiên được thiết kế để sử dụng trong nhà và có thể tăng tỉ lệ để phục vụ cho các ứng dụng thương mại và công nghiệp quy mô lớn hơn.

BMT có thể sử dụng nhiều loại dầu thực vật chưa qua tinh chế như dầu hướng dương, cải dầu, dầu mè và khổ sâm. Bằng một chiếc máy phát chạy diesel đã được chế lại dùng dầu thực vật, BMT hoạt động phối hợp giữa một bộ lưu điện hybrid và một hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển để cung cấp nguồn điện ổn định.

Do sử dụng dầu chưa tinh chế, phế phẩm và năng lượng được dùng để chuyển đổi thành phần thực vật thành dầu được giảm thiểu. Nhiệt thải ra từ động cơ được phục hồi và sử dụng để sưởi, đun nước cũng như vận hành các tủ lạnh hấp thụ amoniac-nước khuếch tán. Hệ thống cũng đạt được hiệu quả nhiên liệu tối ưu nhờ lưu trữ năng lượng vào các thời điểm nhu cầu dùng điện thấp và đảm bảo động cơ được vận hành tối đa trong thời gian ngắn nhất nhờ một hệ thống điều chỉnh điện tử.

Theo lý giải của giáo sư Tony Roskilly đến từ đại học Newcastle: "Thử thách được đặt ra là làm sao thiết kế một hệ thống có thể vừa đáp ứng các nhu cầu về nhiệt vừa cung cấp nguồn điện cho một căn nhà nhỏ. Giải pháp của chúng tôi là tích hợp công nghệ lưu trữ điện năng tiên tiến vào hệ thống với pin và siêu tụ điện, kết hợp cùng một hệ thống điều khiển cải tiến để quản lý".

Các hệ thống BMT thực ra không quá mới mẻ tại các nhà máy hay xí nghiệp quy mô lớn nhưng đây là lần đầu tiên một hệ thống như vậy chứng minh tính hiệu quả để sử dụng tại quy mô nhỏ và đặc biệt là dùng dầu chưa tinh chế làm nhiên liệu. Bằng việc sử dụng một quy trình kiểm soát thông minh kết hợp giữa lưu trữ năng lượng, phục hồi nhiệt thải ra và làm mát hiệu quả, nhóm nghiên cứu cho rằng hệ thống BMT quy mô nhỏ có thể đáp ứng nhu cầu điện năng thất thường tại các hộ gia đình.

Theo nhóm nghiên cứu thì hệ thống sẽ là một giải pháp phù hợp cho các quốc gia đang phát triển. Họ cũng đang tiến hành nghiên cứu xem loại dầu nào lý tưởng nhất để dùng làm nhiên liệu và quan trọng hơn cả là khu vực nào thiếu các nhà máy xử lý dầu công nghiệp để triển khai hệ thống. Ngoài ra, nhóm cũng muốn đảm bảo rằng nguồn nhiên liệu sinh học dùng cho hệ thống sẽ không ảnh hưởng đến các vụ mùa lương thực tại địa phương.

"Chúng tôi muốn tránh sử dụng dầu diesel sinh học hoặc các loại nhiên liệu được xử lý cấp cao từ nhiên liệu thô. Thay vào đó, chúng tôi phát triển một hệ thống để sử dụng dầu thu được từ các loại cây trồng như dầu mè và khổ sâm. Những loại cây này có thể được trồng tại các môi trường khắc nghiệt và trên các vùng đất nghèo dinh dưỡng, do đó chúng rất phù hợp để làm nguồn nhiên liệu tại các quốc gia đang phát triển bởi hoạt động canh tác sẽ không ảnh hưởng đến các loại cây lương thực. Nhu cầu tiềm năng đối với công nghệ tại những quốc gia này là rất lớn".

Nguyên mẫu quy mô nhỏ của hệ thống BMT có thể cung cấp khoảng từ 6 đến 9kW điện, đủ để thắp sáng và vận hành cùng lúc các thiết bị điện gia dụng như TV, tủ lạnh/tủ đông, ấm đun nước, lò vi sóng, máy hút bụi, máy giặt và máy rửa chén.

Bên cạnh ứng dụng cho các hộ gia đình, nhóm nghiên cứu cũng tìm kiếm tiềm năng sử dụng hệ thống cho các nông trại nhỏ tại các quốc gia đang phát triển để làm lạnh và xử lý lương thực nhằm giảm thiểu thất thoát sau khi thu hoạch. Hiện tại, họ đang xem xét hiệu năng dài hạn của hệ thống khi dùng dầu thực vật thô và đã bắt đầu liên hệ với các nhà sản xuất để thương mại hóa thiết kế.

Được biết hệ thống BMT nói trên được phát triển theo một dự án dài 3 năm rưỡi được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu khoa học vật lý và kỹ thuật (EPSRC) thông qua chương trình năng lượng của của các hội đồng nghiên cứu Anh quốc (RCUK). Tham gia phát triển hệ thống còn có các nhà nghiên cứu đến từ đại học Leeds, đại học Ulster và 3 trường đại học khác tại Trung Quốc.

Tham khảo: