Năng lượng là một trong những lĩnh vực đang đứng trước nguy cơ ngày càng suy giảm, nên nhận được nhiều sự quan tâm trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng. Xuất phát từ lý do này mà nhóm nghiên cứu sinh viên Viện Công nghệ Hàng không vũ trụ (Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN) do TS. Lê Đình Anh hướng dẫn đã triển khai đề tài “Nghiên cứu cải tiến hiệu suất tua-bin gió Savonius ở tỉ tốc cao”, đạt giải Nhất hội nghị sinh viên nghiên cứu cấp trường và được chọn tham gia cấp Bộ.

  Sử dụng gió làm nguồn năng lượng trong tương lai

  Nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học Viện Công nghệ Hàng không vũ trụ gồm các thành viên Bành Đức Minh, Hoàng Văn Tâm và Trần Công Mạnh Hùng mặc dù đến từ các lớp khác nhau. Nhưng trước đó ba thành viên trở thành công sự của nhau trong nhóm nghiên cứu ứng dụng mô phỏng số động lực học chất lỏng (Computational Fluid Dynamics – CFD) tại Viện Công nghệ Hàng không Vũ trụ từ năm thứ 3 đại học.

  Đề tài “Nghiên cứu cải tiến hiệu suất tua-bin gió Savonius ở tỉ tốc cao” là một trong các hướng nghiên cứu của nhóm. Để đạt được giải Nhất tại Hội nghị cấp trường và dự thi cấp Bộ, nhóm nghiên cứu đã mất một năm để triển khai từ ý tưởng cho đến nghiên cứu mô phỏng và chế tạo.

TS. Lê Đình Anh (bên trái ảnh) hướng dẫn nhóm sinh viên triển khai chế tạo sản phẩm

  Chia sẻ về lý do nhóm quyết định theo đuổi đề tài này, Hoàng Văn Tâm cho biết: “Năng lượng có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, xã hội, khoa học kỹ thuật của mỗi quốc gia, và thúc đẩy phát triển cách mạng công nghiệp. Hiện nay, năng lượng hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên) đang ngày càng suy giảm và được dự đoán suy kiệt trong vòng 100 năm tới. Bên cạnh đó, việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch trên làm phát thải CO₂, mang lại những tác động tiêu cực cho môi trường tự nhiên. Do vậy nghiên cứu phát triển nguồn năng lượng mới, sạch là yêu cầu cấp thiết cho sự phát triển của thế giới trong tương lai gần, nhằm bù đắp cho sự thiếu hụt năng lượng từ nguồn năng lượng hóa thạch. Trong vài thập kỷ gần đây, năng lượng gió đang gia tăng đáng kể trong bản đồ năng lượng thế giới và Việt Nam với ưu thế nguồn cấp năng lượng tương đối ổn định, ít phát thải xấu đến môi trường. Mặt khác, tình trạng quá tải điện, thiếu điện tại các vùng đô thị phát triển, tập trung nhiều cư dân sinh sống thường xuyên xảy ra những năm gần đây. Vì thế, nhóm chọn nghiên cứu đề tài này với mục tiêu tận dụng nguồn năng lượng tái tạo này, góp phần giảm thiểu quá tải điện trên lưới điện quốc gia tại những khu vực trên, góp phần bảo vệ môi trường”.

   Nhóm nghiên cứu tập trung cải tiến biên dạng cánh Savonius nhằm nâng cao công suất thu được từ năng lượng gió so với các loại cánh nguyên bản. Đây là loại tua bin dễ dàng chế tạo, có khả năng khởi động ở tốc độ gió thấp, không phụ thuộc hướng gió. Do vậy, nghiên cứu có tính ứng dụng thực tế cao, đặc biệt là trong các môi trường đô thị với phân bố gió phức tạp, đa hướng, giúp giảm thiểu cục bộ việc thiếu điện, quá tải điện vào những ngày nhu cầu sử dụng năng lượng tại đô thị tăng cao.

   Khát khao mang ánh sáng đến vùng sâu vùng sa

  Trong quá trình thực hiện nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình, và tận tâm của TS. Lê Đình Anh, đồng thời cũng được sự ủng hộ, động viên của thầy/cô giáo của Nhà trường đã tạo nguồn động lực to lớn để nhóm thực hiện việc nghiên cứu đề tài, chế tạo sản phẩm thực tế.

   Văn Tâm chia sẻ: “Hiện nay, nhóm đã hoàn thiện 2 mẫu tua-bin gió Savonius dạng cánh nguyên bản và cánh cải tiến, đồng thời tiến hành thực nghiệm thực tế trong khuôn viên trường ĐHCN. Bên cạnh đó, nhóm đang tiếp tục thực hiện các nghiên cứu của mình để tìm ra được những biên dạng cánh đem lại hiệu suất tốt hơn nữa trong tương lai”.

   So với các nghiên cứu hiện nay, nhóm nghiên cứu khẳng định: “Biên dạng cánh cải tiến là mới, không trùng lặp so với các mẫu nghiên cứu trước đây. Thiết kế và đánh giá đặc tính khí động lực học trên biên dạng cánh mới được thực hiện bằng bằng phương pháp mô phỏng số sử dụng phần mềm CFD Ansys Fluent chuyên dụng. Từ đó, nhóm nghiên cứu đưa ra biên dạng cánh phù hợp cho hiệu suất tốt, trước khi đưa vào chế tạo thực nghiệm, giúp giảm thiểu tối đa kinh phí cho chế tạo thực nghiệm. Qua quá trình thực nghiệm cho thấy, tua-bin với cánh biên dạng cải tiến bước đầu đã cho khả năng làm việc tốt hơn so với tua-bin nguyên bản như: khả năng tự khởi động tốt hơn ở tốc độ gió thấp, khả năng quay ổn định. Các thông số làm việc của tua-bin sẽ được đo đạc cụ thể trong các nghiên cứu tiếp theo của nhóm”.

   Mặc dù, nhóm nghiên cứu rất tâm huyết với đề tài này nhưng vì nhiệm vụ học tập vẫn là trọng tâm hàng đầu, nên các thành viên đều gặp phải khó khăn trong quá trình nghiên cứu. Đặc biệt là ảnh hưởng của dịch Covid-19 đã làm các thành viên lại càng có ít thời gian bàn luận trực tiếp để giải quyết vấn đề. Hơn nữa, để thiết kế và chế tạo sản phẩm mẫu nhóm cũng gặp khó khăn về kinh phí.

   Tuy nhiên, vượt qua khó khăn nhóm vẫn đang tiếp tục thực hiện các nghiên cứu để tìm ra được những biên dạng cánh đem lại hiệu suất tốt hơn nữa trong tương lai. Bên cạnh đó, nhóm vẫn tiếp tục tìm kiếm các nguồn kinh phí hỗ trợ để phát triển sản phẩm đưa vào ứng dụng thực tế.

   Đại diện cho nhóm nghiên cứu, Văn Tâm thể hiện khát khao: “Trong tương lai, nhóm mong muốn có thể tiếp tục phát triển hoàn thiện mẫu tua-bin gió này, và có thể ứng dụng cấp điện cục bộ cho bà con vùng núi, hải đảo, nơi khó khăn trong tiếp cận điện lưới quốc gia”.

Tuyết Nga (UET-News)