Tháng 07, 2018
Thứ tư
Thứ Năm, ngày 10/12/2015 15:02 PM (GMT+7)

Nhà nổi công nghệ cao tự cung cấp điện nước

Loại nhà nổi này không những có thiết kế thanh lịch, hiện đại, mà còn có thể tự cung cấp nước sạch, điện năng và nhiệt sưởi.

Nhà nổi đang ngày càng trở nên phổ biến ở Đức và các nước Châu Âu. Loại hình nhà ở đầy mới mẻ này không còn đơn giản chỉ là nơi vui chơi nghỉ dưỡng vào dịp cuối tuần mà đang phát triển theo xu hướng trở thành nhà ngụ cư lâu dài của người dân.

Khu vực Lusatian (Lausitzer Seenland, Đức) là nơi đặc biệt thích hợp với lối sống trên những khu nhà nổi. Với hơn 23 hồ chứa và tổng diện tích bề mặt rộng hơn 32.000 mẫu Anh (khoảng 13.000 hecta), nơi đây là khu hồ nước nhân tạo lớn nhất ở châu Âu. Trong nhiều thập niên, khu vực này đã trải qua quá trình khai thác than đá kéo dài tạo nên những vùng trũng rất lớn. Sự phát triển của loại hình nhà nổi sẽ giúp nơi này giảm thiểu được tình trạng mật độ dân cư đông đúc và giúp tăng cường hiệu quả trong việc phát triển kinh tế.

Nhà nổi công nghệ cao tự cung cấp điện nước - 1

Nhà nổi thế hệ mới có khả năng tự cung cấp điện và nước sạch. Nguồn ảnh: Fraunhofer IVI

Đây cũng là chính là mục tiêu của dự án Lusatian do Viện nghiên cứu công nghệ Fraunhofer và Đại học Kỹ thuật Dresden (Đức) đồng hợp tác phát triển. Dự án này được lập ra với mục tiêu thiết kế một loại hình nhà nổi mới và dự kiến ra mắt vào năm 2017. Loại nhà nổi này sẽ không những có thiết kế thanh lịch, hiện đại, mà còn có thể tự cung cấp nước sạch, điện năng và nhiệt sưởi.

"Hiện nay, loại hình nhà nổi tự cung cấp năng lượng như vậy vẫn chưa xuất hiện", Giáo sư Matthias Klingner, điều phối viên của dự án cho biết. Nhiều vùng hồ ở quận Lusatian không được hỗ trợ những cơ sở hạ tầng cơ bản như nước và các hệ thống đường dây tải điện. "Chúng tôi muốn tìm ra một giải pháp giải quyết hiệu quả tình trạng này", Klingner nói.

Nằm trên phao thép có diện tích 13x13 mét, ngôi nhà nổi thế hệ mới này được thiết kế theo cấu trúc một trệt một lầu. Ở tầng trệt sẽ có 75 m2 không gian sống còn ở tầng trên sẽ rộng 34 m2. Sân thượng có diện tích 15 mvà đứng từ đây bạn có thể quan sát, nhìn ra toàn bộ khu vực hồ. Ngôi nhà kết hợp giữa kiến trúc hiện đại và kỹ thuật kết cấu xây dựng vững chãi. Trang thiết bị, cơ sở vật chất và nội thất trang trí mang tính nghệ thuật tích hợp công nghệ cao. Ví dụ, các tấm pa nô mặt trời được xây ẩn trong lớp vỏ bên ngoài của ngôi nhà cùng hệ thống pin lithium polymer giúp dự trữ năng lượng thu thập được. Để tiết kiệm không gian, hệ thống pin sẽ được tích hợp vào trong các bức tường bê tông hoặc bên dưới cầu thang.

Các nhà nghiên cứu đang làm việc nhằm tăng cường hiệu quả của hệ thống sưởi ấm và làm mát bên trong loại nhà nổi này. Một lò sưởi hoạt động bằng chất muối sẽ cung cấp nhiệt vào những ngày mùa đông lạnh lẽo. Phía trên lò sưởi có những ống dẫn chứa đầy dung dịch nước và muối hydrat. Khi lò sưởi được bật, các muối hydrat sẽ bắt đầu hóa lỏng và hấp thụ nhiệt. Khi lượng muối hydrat hoàn toàn được hóa lỏng, lượng nhiệt năng đã hấp thụ có thể được lưu trữ gần như mãi mãi mà không bị thất thoát. Khi có nhu cầu sử dụng nhiệt, sóng vô tuyến sẽ được quét qua các ống dung dịch, gây ra hiện tượng kết tinh và phản ứng hóa học làm giải phóng nhiệt lượng.

Khi dung dịch này tái hấp thụ nhiệt năng, các tinh thể sẽ hóa lỏng và nhiệt lượng lại được lưu trữ cho đến lần sử dụng tiếp theo. Cứ thế chu trình sẽ được tiếp diễn liên tục. Tuy nhiên, hệ thống lò sưởi này vẫn không đủ công suất để sưởi ấm toàn bộ căn nhà trong mùa đông. Các nhà khoa học sẽ đồng thời kết hợp sử dụng các khoáng chất zeolith (một loại nhôm silicat) được chứa trong phao thép nổi nhằm dự trữ nhiệt lượng. Vào mùa hè, nắng nóng sẽ làm khô các hạt khoáng chất zeolith. Từ đó, nhiệt lượng sẽ được lưu trữ vào trong những hạt này. Vào mùa đông, không khí ẩm ướt sẽ khiến những hạt zeolith xảy ra phản ứng hóa học và bắt đầu tỏa nhiệt.

Còn trong những ngày hè nóng bức, một hệ thống làm mát đoạn nhiệt (adiabatic cooling system) sẽ khiến cho không khí trở nên mát mẻ dễ chịu hơn. Không giống như những hệ thống điều hòa không khí thông thường, hệ thống làm mát đoạn nhiệt không cần sử dụng điện năng và hoạt động dựa trên nguyên lý bay hơi ẩm để làm mát. Lớp bề mặt bên ngoài của ngôi nhà được trồng cây hoặc làm ẩm. Khi nắng nóng, lượng nước bị bốc hơi sẽ mang theo nhiệt lượng và giúp tản nhiệt cho cả ngôi nhà.

Bên cạnh đó, các chuyên gia cũng đang phát triển hệ thống cung cấp nước sạch cho ngôi nhà nổi này. Đây sẽ là một hệ thống khép kín phục vụ cho nhu cầu nước uống và sinh hoạt. Để thực hiện điều này, các nhà khoa học sử dụng kết hợp hệ thống lọc nước bằng màng gốm và nhiều quy trình điện hóa, xúc tác quang học. Ở trên đất liền, nước thải thường được xử lý bằng cách sử dụng các phương pháp sinh học.

Tuy nhiên, điều này là không thể trong quá trình vận hành của một ngôi nhà nổi. "Chúng tôi phải dựa vào các phương pháp vật lý và hóa học. Vì thế, gốm sứ là một cách rất hiệu quả có thể kết hợp cả xúc tác quang hóa, điện hóa học và khử lọc trong một không gian có diện tích hạn chế", Fassauer nói. Các vật liệu khác như thép và nhựa sẽ bị hư hại nếu áp dụng công nghệ này trong một thời gian dài. Hệ thống tuần hoàn này sẽ được tích hợp ngầm trong phao thép nổi bên dưới tòa nhà.

Phan Thanh (Science Daily)

Tin đọc nhiều

Tiến sĩ gốc Việt được xếp hạng vào Danh sách “100 Thiên tài đương đại thế giới” TS. Võ Đình Tuấn, nhà vật lý lượng tử hàng đầu thế giới vừa...
Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...
Khắc phục lỗi không thể download các tập tin trên mạng Nếu bạn gặp hiện tượng khi nhấn vào liên kết để tải về một...
Chuỗi sự kiện CNTT 'hoành tráng' không thể bỏ qua cuối tháng 7 này Đặc biệt, tại sự kiện lần này GS.TS Nguyễn Kỳ Phùng, Phó...