« Quay lại

Từ chiếc bật lửa, nhóm học sinh cấp 2 sáng chế gờ giảm tốc phát… điện

Các thí nghiệm kiểm chứng đã chứng minh được hiệu quả phát điện, tính ổn định và an toàn của sản phẩm.

Với lưu lượng phương tiện trên đường rất cao như hiện nay, một nhóm học sinh cấp 2 đã chế tạo ra gờ giảm tốc độ phát điện để phục vụ chiếu sáng công trình đường bộ, thay thế cho phương thức chiếu sáng sử dụng điện từ lưới tải điện thành phố.

Đó là "Gờ giảm tốc độ phát điện phục vụ chiếu sáng đường bộ" của các em Đỗ Lê Triệu Mẫn, Đinh Hoàng Như, Võ Thị Minh Tâm (lớp 7) và Đặng Văn Phong, Vũ Phan Đông Phương (lớp 8, trường THCS Nguyễn Văn Trỗi, TP. Huế).

Ý tưởng độc đáo

Các em cho biết, xuất phát từ ý tưởng các con đường bố trí các gờ giảm tốc độ nhằm cảnh báo cũng như hạn chế tốc độ phương tiện tại các vị trí nguy hiểm, tuy nhiên mỗi lần xe chạy qua, trọng lượng của xe sẽ đè lên các gờ này và một phần động năng của xe sẽ hao phí. Nếu ta lợi dụng được động năng ấy vào việc phát điện để phục vụ chiếu sáng sẽ tái tạo được một phần năng lượng ở các đô thị.

"Tuy nhiên, đó chỉ là ý tưởng, để thực hiện cần có cơ sở khoa học. Khi quan sát chiếc bật lửa điện tử, chúng em không tìm thấy đá lửa cũng không có bánh xe ma sát, vậy tia lửa từ đâu ra. Qua khám phá cấu tạo bên trong, chúng em nhận thấy tia lửa điện phát ra từ một chi tiết gọi là magneto, điện mà nó phát ra khá mạnh, có thể gây giật nhẹ khi chạm vào", Đông Phương chia sẻ.

Văn Phong cho biết thêm, nhưng cái gì đã phát ra điện khi hoàn toàn không có pin, không nam châm, không cuộn dây? Tiếp tục tìm hiểu, chúng em đã biết được vật phát ra điện là một khối vật liệu gọi là gốm áp điện piezo.

Vật liệu này có đặc tính là khi bị nén, giữa hai mặt của nó phát ra một điện trường khá mạnh. Do đó, chúng em đã sử dụng các đơn vị phát điện nhỏ có cấu phần chính là đĩa piezo gắn trên tấm để lắp cố định trên mặt đường. Như vậy, ta đã có vật liệu biến lực nén thành điện, ta cũng đã có nguồn tạo ra lực nén, đó là xe cộ đè qua gờ giảm tốc. Kết hợp hai điều đó đã đưa chúng em đến với đề tài này.

Từ chiếc bật lửa, nhóm học sinh cấp 2 sáng chế gờ giảm tốc phát… điện - 1

Cấu tạo của gờ giảm tốc độ. Ảnh: Nhật Tuấn.

Qua một thời gian dài, nhóm đã tiến hành trao đổi, nghiên cứu và sáng chế được chiếc gờ giảm tốc có khả năng phát ra điện, phục vụ nhu cầu chiếu sáng.

Theo tìm hiểu, gờ giảm tốc cấu tạo gồm hai phần: Phần động làm bằng thép V hàn cẩn thận. Bề mặt của gờ bằng thép tấm có phần mái dốc đảm bảo độ cao, độ rộng và độ nghiêng của mái dốc, đáp ứng các tiêu chuẩn của công trình đường bộ ở nước ta. Bề mặt gờ được phủ lớp cao su nhằm tăng ma sát, chống trượt khi xe chạy qua đồng thời bảo vệ lớp thép không bị mài mòn bởi lốp xe qua thời gian sử dụng lâu dài.

Phần tĩnh gắn cố định với mặt đường, cấu tạo từ thép hộp vuông cạnh 30mm, bên trong lòng khung là phần đế có khoan các lỗ để đặt các đơn vị phát điện (magneto bật lửa). Phần động phải đặt vừa khít với phần tĩnh nhờ một lớp roăn cao su giảm chấn và chống thấm nước, phần động đè lên các đơn vị phát điện.

Theo đó, khi xe lăn bánh qua gờ giảm tốc, trọng lượng của xe sẽ đè lên phần động làm cho phần này chuyển động và nén lên các đơn vị phát điện, các khối gốm áp điện trong các đơn vị phát điện sẽ bị nén và phát điện.

Đông Phương cho biết: "Các kết quả đo đạc cho thấy điện áp sinh ra lên đến 10kV nhưng cường độ dòng điện rất thấp, khoảng 5mA. Sau đó, dòng điện được qua máy biến thế để giảm điện áp xuống còn 12V nên có thể tạo ra dòng điện có cường độ đủ lớn để nạp vào ắc quy. Điện năng tích lũy trong ắc quy có thể dùng để thắp sáng đèn Led trong chiếu sáng đường bộ thay cho các hệ thống chiếu sáng sử dụng điện năng từ lưới điện thành phố hiện nay".

Từ chiếc bật lửa, nhóm học sinh cấp 2 sáng chế gờ giảm tốc phát… điện - 2

Cận cảnh gờ giảm tốc độ có khả năng phát ra điện phục vụ chiếu sáng đường bộ. Ảnh: Nhật Tuấn.

Ngoài ra, hệ thống cảm biến đóng ngắt tự động sẽ điều khiển việc tắt bật đèn tùy thuộc điều kiện ánh sáng môi trường. Ban ngày, khi trời sáng, hệ thống sẽ ngắt mạch, tắt đèn để tiết kiệm điện năng tích lũy trong ắc quy. Ban đêm, hệ thống tự động bật đèn mà không cần sự can thiệp của con người.

Thử nghiệm hoạt động hiệu quả

Để kiểm tra hiệu quả của thiết bị, nhóm đã mang thanh gờ giảm tốc 6 mét thử nghiệm thực tế ở đường Bùi Thị Xuân (đoạn gần cầu Dã Viên, TP. Huế) với 5.000 lượt xe/chiều đi trong thời gian 12 tiếng đồng hồ.

Theo dõi quá trình hoạt động của thiết bị, các em nhận thấy, thiết bị đảm bảo tính bền vững, không biến dạng, cong vênh khi các phương tiện trọng tải lớn lăn qua; thiết bị phản ứng tốt với hầu hết các loại phương tiện lăn qua, kể cả những phương tiện trọng lượng thấp như xe đạp cũng làm cho phần động lún xuống và điện được sinh ra; điện năng tích vào ắc quy thắp sáng được một bóng đèn Led loại dùng trong chiếu sáng đường bộ có công suất 30W trong thời gian 11 giờ liên tục (từ 18h30 đến 5h30 sáng hôm sau).

Như vậy, sau 12 tiếng đồng hồ bị cán liên tục, điện năng sinh ra đủ đáp ứng nhu cầu cơ bản cho chiếu sáng đường bộ.

Các thí nghiệm kiểm chứng đã chứng minh được hiệu quả phát điện, tính ổn định và an toàn của sản phẩm cũng như khả năng đáp ứng nhu cầu chiếu sáng đường bộ vào ban đêm.

Từ chiếc bật lửa, nhóm học sinh cấp 2 sáng chế gờ giảm tốc phát… điện - 3

Mô hình gờ giảm tốc độ có khả năng phát ra điện phục vụ chiếu sáng đường bộ. Ảnh: Nhật Tuấn.

Văn Phong chia sẻ: "Theo tính toán, chi phí điện năng cho việc thắp sáng một bóng đèn đường thông thường loại đèn Neon 1kW trong 11 giờ khoảng 27.500 đồng. Sau một tháng, chi phí điện là 825.000 đồng. Còn chi phí cho việc chế tạo 6 mét gờ giảm tốc loại này khoảng 1 triệu đồng, trong đó vật liệu tiêu tốn khoảng 800.000 đồng, công lắp đặt 200.000 đồng".

Em Văn Phong cho biết thêm, do đó, chi phí đầu tư cho một gờ giảm tốc loại này chỉ bằng chi phí điện năng của hơn một tháng (36 ngày) sử dụng đèn chiếu sáng thông thường. Sau khi hòa vốn, thời gian còn lại ta gần như được chiếu sáng miễn phí. Điều đó cho thấy gờ giảm tốc độ mà chúng em chế tạo tỏ ra kinh tế hơn nhiều so với sử dụng đèn thông thường trong chiếu sáng đường bộ.

Từ chiếc bật lửa, nhóm học sinh cấp 2 sáng chế gờ giảm tốc phát… điện - 4

Em Đặng Văn Phong bên mô hình của nhóm. Ảnh: Nhật Tuấn.

Điểm mới của thiết bị là sản phẩm tạo ra điện nhờ tận dụng một phần năng lượng hao phí khi xe lăn bánh trên đường, nguyên lý phát điện khác với các máy phát điện thông thường, mà nó dựa vào hiệu ứng áp điện, phù hợp với những nơi đang có nhu cầu đầu tư nâng cấp hệ thống chiếu sáng đường bộ, nhất là những nơi đang đầu tư xây dựng đô thị xanh, đô thị thông minh.

Vừa qua, sản phẩm đã giành giải Nhất cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên, nhi đồng thành phố Huế năm 2017, giải Khuyến khích Hội thi Khoa học Kỹ thuật dành cho học sinh trung học năm 2017. Hiện thiết bị đang được mang dự cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Thừa Thiên - Huế năm 2017.

Trao đổi với PV Tạp chí Khám phá, thầy Nguyễn Quốc Phúc (giáo viên hướng dẫn) cho biết, gờ giảm tốc độ phát điện hoạt động ổn định và hiệu quả trong nhiều giờ liên tục: "Thiết bị có tính khả thi cao, đáp ứng nhu cầu chiếu sáng của các đô thị nước ta. Đây là một giải pháp hiệu quả trong việc tái tạo năng lượng, thân thiện với môi trường, lại rẻ tiền, dễ áp dụng".

Thành công của đề tài này mở ra triển vọng về một phương thức tái tạo năng lượng hiệu quả nhằm mục đích phục vụ chiếu sáng đô thị, có thể áp dụng rộng rãi ở tất cả các vùng miền trong cả nước.

Theo Khampha

Tin khác

Liên kết website Liên kết website

  Cổng Thông tin điện tử  SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỈNH NGHỆ AN


Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Nghệ An. 

Số 75 Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An

Điện thoại: 02383.844500 - Fax: 02383.598478

Email: khcn@khcn.nghean.gov.vn


Cơ quan thiết lập: Trung tâm Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Số 75A Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An
Điện thoại: 02383.837448 - 02383566380.   Email: webkhcnnghean@gmail.com
Người chịu trách nhiệm: Võ Hải Quang, Giám đốc TT Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Giấy phép thiết lập số: 23/GP-TTĐT ngày 28/3/2017 do Sở TT&TT Nghệ An cấp

 

 

@ Ghi rõ nguồn ngheandost.gov.vn khi phát hành lại thông tin từ website này.