Thiết bị nấu ăn sử dụng năng lượng mặt trời

Tại hội thảo "Phương pháp và phương tiện phục vụ đổi mới dạy và học kỹ thuật" do trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh tổ chức, Thạc sĩ Hoàng Trí (Khoa Cơ khí chế tạo máy) đã gây ngạc nhiên cho đông đảo đại biểu tham dự khi giới thiệu các thiết bị nấu ăn sử dụng năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu, chế tạo và sử dụng thành công tại trường.

Thực ra, nguyên tắc sử dụng năng lượng mặt trời để nấu thức ăn đã được biết đến cách nay hàng trăm năm và hiện nay các công nghệ chế tạo bếp sử dụng năng lượng mặt trời đã có sự thay đổi so với những năm đầu phát triển. Theo Thạc sĩ Hoàng Trí, nguyên lý của bếp mặt trời là tập trung bức xạ mặt trời. Dùng nhiệt hội tụ từ chảo Parabol, gương phản xạ máng hội tụ để nấu sôi nước, nấu cơm, luộc rau...

Có bốn loại bếp được nhóm nghiên cứu chế tạo thành công đó là:

Bếp hội tụ

Cấu tạo gồm một chảo parabol, được làm bằng inox, tại vị trí tiêu điểm đặt nồi nấu có thể điều chỉnh được nhờ vào cơ cấu điều chỉnh (vít me và đai ốc). Toàn bộ hệ thống được gắn trên giá đỡ và có thể quay theo hướng di chuyển của mặt trời bằng bốn bánh xe gắn vào chân giá đỡ.

Do bếp có chảo parabol phản xạ > 90% ánh sáng và hội tụ tập trung vào nồi nấu nên việc đốt nóng diễn ra nhanh hơn các loại khác và có thể đạt nhiệt độ khoảng 1500C. Có thể dùng để nấu cơm, nấu nước, hâm nóng thức ăn, chiên xào...

Do bếp có kết cấu đơn giản nên việc điều chỉnh bếp cũng không phức tạp lắm, người trẻ hay người già cũng có thể điều chỉnh được.

Bếp hộp

Những loại bếp này là những hộp có vỏ bên trong mầu đen, trong bếp có đặt nồi nấu, phần nhận ánh sáng là một gương phản xạ để hội tụ tại nắp nồi dạng parabol được làm bằng vật liệu inox, nắp đậy là một tấm kính dày 5mm để giữ nhiệt và làm tăng hiệu ứng lồng kính (cho ánh sáng mặt trời đi đến nồi nấu nhưng không cho nhiệt phản xạ ra ngoài hộp). Để tập trung nhiệt vào nồi nấu, điều chỉnh gương phản xạ thông qua cơ cấu điều chỉnh.

Với thiết bị này, có thể nấu một nồi cơm cho hai người ăn (một lon gạo) trong điều kiện trời quang mây, với quãng thời gian 30 đến 45 phút. Bếp hộp có thể mang theo trong các cuộc du lịch dã ngoại, hâm nóng thức ăn mang theo...

Bếp hấp thụ dạng phản xạ mảng hội tụ

Những loại bếp này được nối với một máng trụ bằng inox có tác dụng phản xạ toàn phần các tia bức xạ mặt trời. Ống dẫn nhiệt lại được đặt tại tiêu điểm của máng trụ nhận nhiệt từ các tia phản xạ truyền nhiệt vào bình trữ nhiệt, sau đó được dẫn đến vị trí nấu ăn.

Chất dung môi dùng để chuyển tải nhiệt từ ống hấp thụ cho đến bình trữ nhiệt được sử dụng ở đây là dầu.

Từ bình giữ nhiệt, một hệ thống ống dẫn sẽ chuyển nguồn nhiệt đến bếp nấu nhờ vào một bơm chất lỏng chịu được nhiệt độ cao. Ở đó, dầu tỏa ra nguồn năng lượng nhiệt để nấu thức ăn. Một van điều chỉnh sự cấp nhiệt cho nồi.

Bếp hấp thụ được thiết kế có bơm chất lỏng mục đích đẩy nhanh quá trình trao đổi nhiệt, ưu điểm của loại bếp này là năng lượng bức xạ mặt trời được hấp thụ toàn bộ (do có thiết bị xoay máng trụ theo hướng mặt trời). Nhờ có bơm đẩy nên việc trao đổi nhiệt tốt hơn ở các thiết bị dung dịch dầu tự di chuyển lên bình chứa dầu.

Bếp có thể đặt trong nhà bếp hay ở những nơi có bóng mát giúp cho việc nấu nướng dễ dàng và tiện lợi hơn. Nhiệt độ trung bình có thể đạt đến trên 1200C.

Bếp hấp thụ dạng phản xạ gương phẳng

Những loại bếp này được nối với một hoặc nhiều máng thu nhiệt, được che chắn bởi thiết bị thu dưới hai nắp kính. Gương phản xạ được kết nối với nắp hấp thụ để tăng thêm khả năng bức xạ ánh sáng mặt trời. Nhiệt được truyền theo máng dầu thực vật, sau đó được dẫn đến vị trí nấu ăn.

Ở đó dầu tỏa ra nguồn năng lượng nóng để nấu thức ăn theo đường truyền đến hai nồi nấu. Một van có thể điều chỉnh sự cấp nhiệt cho nồi.

Bếp hấp thụ được thiết kế là những hệ thống lưu thông tự nhiên, nó tự điều khiển, không áp suất và không có bơm (hiệu ứng si-phông nhiệt).

Ngoài ra trong bộ phận lưu trữ nhiệt còn được lắp một bồn chứa đầy sỏi nhằm tích nhiệt lại để nấu nước khi ngoài trời không có nắng. Ưu điểm của loại bếp này là năng lượng bức xạ mặt trời được hấp thụ toàn bộ. Không cần xoay theo mặt trời, rất dễ trộn thức ăn trong khi nấu, kết cấu cứng cáp không cần bảo dưỡng.

Bếp có thể đặt trong nhà bếp hay ở những nơi có bóng mát giúp cho việc nấu ăn thuận lợi. Nhiệt độ có thể đạt đến trên 100 độ.

Tuy nhiên...

Việc sử dụng bếp dùng năng lượng mặt trời có tiềm năng phát triển rất lớn trong tương lai, nó sẽ thay thế các bếp đun cổ truyền khi mà nguồn tài nguyên thiên nhiên không còn phong phú như bây giờ.

Tuy nhiên để bếp năng lượng mặt trời có thể sử dụng rộng rãi được, theo Thạc sĩ Hoàng Trí cần phải hạn chế được những nhược điểm của chúng như: Thời điểm nấu (phần lớn các bếp mặt trời không đáp ứng được điều mong muốn của người sử dụng, vì bếp chỉ nấu được trong điều kiện có bức xạ mặt trời trung bình cao, không dùng được khi có mây hoặc trời mưa).

Do bếp được chế tạo từ những vật liệu cao cấp nên giá thành còn cao. Không thể nấu ăn trong điều kiện thời tiết có bức xạ thấp (thời điểm thích hợp là từ 10 giờ trưa cho đến 14 giờ chiều), điều này làm mất tính hữu dụng của chúng đối với thời điểm nấu nướng truyền thống của nhân dân vào sáng sớm và chiều tối.

Vả lại các nồi đun mặt trời không thể luôn luôn chứa đựng một lượng thực phẩm đủ cho nhu cầu của một gia đình có từ 6 người trở lên.

Tuy còn có những mặt hạn chế của các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời để nấu ăn nhưng những thành quả nghiên cứu trên đây là rất đáng trân trọng, mở ra một hướng đi đúng đắn là tận dụng tối đa nguồn năng lượng sẵn có, giảm bớt sự ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí cho gia đình khi sử dụng được nguồn năng lượng không mất tiền mua.

Theo Giáo dục thời đại