Nhà di động năng lượng mặt trời: Giải pháp nhà ở tạm thời tiềm năng tại Nhật Bản
Bài viết phân tích tính khả thi của việc sử dụng nhà di động chạy bằng năng lượng mặt trời làm giải pháp nhà ở tạm thời, đặc biệt trong bối cảnh Nhật Bản thường xuyên chịu ảnh hưởng bởi thiên tai. Nghiên cứu cho thấy tiềm năng tự cung cấp năng lượng của mô hình này, đồng thời chỉ ra những thách thức và đề xuất giải pháp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.
Nhật Bản, một quốc gia thường xuyên đối mặt với động đất và các thiên tai khác, đang tìm kiếm các giải pháp nhà ở tạm thời hiệu quả. Một nghiên cứu mới đây của Đại học Nagoya đã tập trung vào việc đánh giá tính khả thi của nhà di động chạy bằng năng lượng mặt trời (PV) như một giải pháp tiềm năng. Việc tích hợp pin mặt trời và hệ thống lưu trữ năng lượng giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài, tăng cường khả năng tự chủ của các khu nhà tạm thời, đặc biệt hữu ích trong thời điểm khẩn cấp.
Mô hình nhà di động được nghiên cứu bao gồm một phòng ngủ, phòng khách kiêm bếp, phòng tắm và nhà vệ sinh. Hệ thống sưởi ấm và làm mát được cung cấp bởi một máy điều hòa đặt trong phòng ngủ, trong khi quạt thông gió đảm bảo lưu thông không khí trong toàn bộ căn nhà. Tám tấm pin mặt trời 300W, tổng công suất 2.400W, được lắp đặt trên mái nhà, cùng với một pin lithium-ion phosphate (LiFePO4) 3kWh để lưu trữ năng lượng.
Thử nghiệm thực địa được tiến hành tại Nagano vào ngày 19/1, ghi nhận sản lượng điện khoảng 4,2kWh, trong khi mức tiêu thụ của máy điều hòa là 8,3kWh. Hiệu suất phát điện trung bình đạt 16%, thấp hơn so với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất. Dựa trên dữ liệu thu thập được, nhóm nghiên cứu đã thực hiện mô phỏng tại sáu thành phố khác nhau trên khắp Nhật Bản để đánh giá hiệu quả hoạt động trong điều kiện khí hậu đa dạng.
Kết quả cho thấy, hệ thống 8 tấm pin mặt trời có thể tạo ra hơn 3.000kWh điện mỗi năm. Khả năng tự cung cấp năng lượng cao ở những khu vực có nhu cầu làm mát thấp. Tuy nhiên, việc duy trì khả năng này trong mùa đông là một thách thức do nhu cầu sưởi ấm lớn. Việc tăng số lượng tấm pin và dung lượng pin lưu trữ có thể cải thiện tỷ lệ tự cung cấp năng lượng, đặc biệt ở vùng khí hậu ấm áp. Đối với vùng lạnh, hiệu quả cải thiện không đáng kể.
Nghiên cứu cũng chỉ ra tầm quan trọng của việc tối ưu hóa góc lắp đặt tấm pin. Góc lắp đặt lý tưởng cho vùng lạnh là từ 59-63 độ để tối đa hóa sản lượng điện mùa đông. Ở vùng ấm, góc lắp đặt cần thấp hơn. Tóm lại, để đạt được khả năng tự cung cấp điện hoàn toàn, cần phải điều chỉnh góc lắp đặt và dung lượng pin lưu trữ phù hợp với điều kiện khí hậu và nhu cầu năng lượng của từng khu vực.
Việc ứng dụng nhà di động năng lượng mặt trời không chỉ mang lại giải pháp nhà ở tạm thời hiệu quả mà còn góp phần giảm thiểu tác động đến môi trường. Đây là một hướng đi tiềm năng, cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về nhà ở an toàn và bền vững.
