Mô hình nhà “tự cấp điện” ra đời từ nỗi lo thiên tai

Nhật Bản là một trong những quốc gia thường xuyên đối mặt với thiên tai như động đất, sóng thần. Trước thực tế này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Nagoya đã phát triển một mô hình nhà di động sử dụng năng lượng pin mặt trời. Đây là giải pháp giúp cung cấp điện độc lập, tăng khả năng chống chịu trong điều kiện khẩn cấp.

Nhật ứng dụng nhà di động dùng pin mặt trời ứng phó thiên tai

Mô hình nhà di động dùng pin mặt trời có gì đột phá?

Theo Sihwan Lee, tác giả chính của nghiên cứu, dự án nhà di động dùng năng lượng mặt trời mang tính đột phá vì khả năng tự cung cấp năng lượng – một yếu tố chưa được khai thác nhiều ở Nhật Bản. Bằng cách kết hợp các tấm pin mặt trời và hệ thống lưu trữ điện, ngôi nhà có thể hoạt động mà không phụ thuộc vào nguồn điện bên ngoài.

Nhà di động pin mặt trời có nhiều điểm đột phá

Theo đó, mô hình này cho phép các ngôi nhà di động tự cung cấp năng lượng mà không cần phụ thuộc vào lưới điện. Nhật Bản, nơi thường xuyên đối mặt với thiên tai như động đất và sóng thần, rất cần những giải pháp năng lượng bền vững. Việc tích hợp tấm pin mặt trời và hệ thống lưu trữ điện giúp ngôi nhà duy trì hoạt động ngay cả khi mất điện diện rộng.

Hệ thống sử dụng pin lithium-ion phosphate (LiFePO4) dung lượng 3kWh, cho phép tích trữ năng lượng và sử dụng linh hoạt trong điều kiện thời tiết bất lợi. Nhờ đó, các ngôi nhà di động có thể duy trì các thiết bị thiết yếu như đèn, quạt thông gió và hệ thống sưởi trong nhiều giờ liên tục.

Pin lithium-ion phosphate cho phép tích năng lượng

>>> Xem thêm: Blooming bamboo home - Mô hình nhà ở thực tế ứng phó thiên tai của Việt Nam

Khám phá thiết kế và hệ thống hoạt động của nhà di động năng lượng mặt trời

Để đánh giá tính hiệu quả, các nhà nghiên cứu đã xây dựng mô hình thử nghiệm là một ngôi nhà di động thương mại với thiết kế tiêu chuẩn. So với kiểu nhà truyền thống, nhà di động ứng dụng pin mặt trời được đánh giá cao bởi những vượt trội về thiết kế cũng như hệ thống hoạt động là:

Nổi bật với tính di động và linh hoạt

Với cấu trúc gọn nhẹ nhưng bền vững, hệ thống này có thể dễ dàng được vận chuyển đến nhiều địa điểm khác nhau mà không ảnh hưởng đến kết cấu tổng thể. Nổi bật là:

Nhà di động thiết kế linh hoạt

• Khả năng gấp gọn và mở rộng: Một số mô hình sử dụng thiết kế mô-đun, cho phép mở rộng không gian khi cần thiết và thu gọn để tiện lợi trong quá trình vận chuyển.
• Khả năng thích ứng với nhiều địa hình: Nhờ hệ thống khung gầm vững chắc và thiết kế chịu lực tốt, nhà di động có thể được đặt trên nhiều bề mặt địa hình khác nhau mà vẫn đảm bảo an toàn.
• Tiết kiệm chi phí lắp đặt: Không cần nền móng cố định, việc triển khai mô hình này nhanh chóng và ít tốn kém hơn so với nhà truyền thống.

Nhà di động giúp người dân tiết kiệm chi phí lắp đặt

Bố cục tối ưu không gian

Nhà di động năng lượng mặt trời không chỉ đơn thuần là một không gian nhỏ gọn, mà còn được thiết kế thông minh để tận dụng tối đa diện tích sử dụng:

Bố cục tối ưu đảm bảo sự thoải mái khi ở

• Phòng ngủ: Phòng ngủ được thiết kế theo phong cách tối giản, ưu tiên sự gọn gàng và đa năng. Giường có thể được gập lại hoặc kết hợp với ngăn kéo bên dưới để tối ưu không gian lưu trữ.
• Phòng khách kiêm bếp: Phòng khách và bếp được kết hợp trong một không gian chung nhưng không hề gây bất tiện. Nội thất thông minh như bàn ăn gấp, ghế xếp và kệ di động giúp linh hoạt trong việc sử dụng diện tích.
• Phòng tắm và nhà vệ sinh: Phòng tắm được thiết kế nhỏ nhưng đầy đủ tiện ích với vòi sen tiết kiệm nước, bồn rửa gắn tường và bồn cầu thông minh. Một số mô hình còn ứng dụng hệ thống tái chế nước xám, giúp lọc và sử dụng lại nước từ bồn rửa cho bồn cầu, tối ưu hóa nguồn nước sạch.
• Khu vực lưu trữ thông minh: Các ngăn kéo ẩn dưới giường, tủ treo tường, bàn làm việc gấp gọn hay hộc chứa đồ dưới sàn đều được thiết kế nhằm tăng dung lượng lưu trữ mà không chiếm nhiều diện tích.

Tận dụng không gian dưới gầm giường làm ngăn kéo

Tận dụng tối đa năng lượng pin mặt trời

Một trong những điểm nổi bật nhất của mô hình này chính là khả năng khai thác năng lượng mặt trời để vận hành toàn bộ hệ thống. Nhà di động được trang bị:

Tận dụng năng lượng mặt trời để sử dụng thiết bị điện

• Tấm pin mặt trời hiệu suất cao: Lắp đặt trên mái với công suất đủ lớn để cung cấp điện cho toàn bộ ngôi nhà.
• Hệ thống lưu trữ điện: Pin lithium-ion phosphate (LiFePO4) giúp dự trữ năng lượng vào ban ngày và cung cấp vào ban đêm hoặc khi trời nhiều mây.
• Cơ chế điều chỉnh góc tấm pin: Một số mô hình tiên tiến còn tích hợp hệ thống xoay giúp tấm pin luôn hướng về phía mặt trời để tối đa hóa hiệu suất thu năng lượng.

>>> Xem thêm: Nhà 2 tầng thiết kế tránh ngập lụt, vững chãi và hòa mình vào thiên nhiên

Nhà di động năng lượng mặt trời có thực sự hiệu quả?

Với những đặc điểm thiết kế trên, liệu mô hình nhà di động năng lượng mặt trời ứng phó thiên tai có thực sự hiệu quả? Sau một thời gian thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã đưa ra được những kết luận sơ bộ về hiệu suất và tính ứng dụng là:

Hiệu quả của nhà di động được chứng minh qua các thử nghiệm

• Về hiệu suất: Thử nghiệm thực tế tại Nhật Bản cho thấy lượng điện sản xuất trung bình đạt 4,2kWh/ngày, nhưng chỉ đáp ứng khoảng 50% nhu cầu năng lượng trong điều kiện mùa đông. Hiệu suất pin đạt khoảng 16%, phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng.
• Về tính ứng dụng: Mô phỏng tại nhiều khu vực cho thấy vùng khí hậu ấm có thể tự cung cấp hơn 80% năng lượng cần thiết trong khi vùng khí hậu lạnh cần bổ sung pin lưu trữ hoặc tăng số lượng tấm pin để duy trì hoạt động ổn định.

Vẫn còn những hạn chế cần tìm giải pháp khắc phục

Nhà di động sử dụng pin mặt trời là một giải pháp đầy tiềm năng, đặc biệt trong bối cảnh cần các mô hình nhà ở bền vững và linh hoạt. Tuy nhiên, hiệu quả thực tế phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và thiết kế hệ thống. Để tối ưu hóa, cần có sự điều chỉnh phù hợp với từng khu vực và mục đích sử dụng.

Nguồn: Tổng hợp

>>> Xem thêm: Ngôi nhà 2 tầng được thiết kế sẵn sàng ứng phó với những đợt lũ ở khu vực

*Để lại thông tin trong box dưới đây, Happynest sẽ giúp bạn kết nối đơn vị thiết kế - thi công phù hợp và nhanh chóng nhất.