Nước ngọt là nhu cầu không thể thiếu được trong đời sống con người. Việc cung cấp đầy đủ nước sạch đảm bảo chất lượng và số lượng luôn là thách thức đối với các quốc gia. Nhu cầu dùng nước trong quá trình phát triển kinh tế xã hội ở Việt Nam đang tăng mạnh.

Hiện nay, dân số nước ta đã vượt qua con số 90 triệu người. Theo ước tính, lượng nước ngọt cần dùng vào năm 2020 sẽ là 160 tỷ m3. Mức này gần tương đương với nguồn nước vào mùa khô trên các lưu vực sông của cả nước. Như vậy, việc thiếu nước ngọt đã rất rõ ràng. Nước sử dụng trong sinh hoạt chiếm tỷ lệ khoảng 2% so với tổng nhu cầu. Nếu đối chiếu với tiêu chuẩn thiếu nước của Tổ chức Khí tượng thế giới và của UNESCO, năm 2010 nhiều vùng ở Việt Nam thiếu nước ở mức từ trung bình đến gay gắt, đặc biệt trong các tháng mùa khô. Bên cạnh đó, mục tiêu trong Chiến lược Quốc gia về cấp nước sạch và vệ sinh nông thôn theo Quyết định số 104QĐ/TTG ngày 25/08 /2000 của Thủ tướng Chính phủ đặt ra đến 2020 là “tất cả dân cư nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn quốc gia với số lượng ít nhất 60 lít/người/ngày”. Đây là nhiệm vụ nặng nề và khó khăn đối với một nước đang phát triển như Việt Nam.

Tài nguyên nước mặt phân bố không đều trong lãnh thổ và biến đổi mạnh theo thời gian, do đó tình trạng thiếu nước ngọt đã và đang xảy ra ở nhiều nơi, nhất là vùng núi cao và đồng bằng ven biển. Mặt khác khai thác, sử dụng nước dưới đất không hợp lý đã gây ra sụt lún đất, hạ thấp mực nước ngầm ở một số nơi, nhiễm mặn khá phổ biến ở nhiều vùng ven biển, ảnh hưởng tới tầng chứa nước ngọt. Lượng mưa có thể giảm đáng kể ở Việt Nam trong thập kỷ tới và hơn 12 triệu người sẽ phải chịu tác động của tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng. Được biết, trong kế hoạch hành động phát triển tưới tiên tiến, tiết kiệm nước cho cây trồng cạn phục vụ tái cơ cấu ngành Thủy lợi đã được Bộ trưởng Cao Đức Phát phê duyệt, có nhận định rằng: "nước ta, bên cạnh tiềm năng sản xuất lúa còn có một tiềm năng rất lớn trong phát triển các nông sản từ cây trồng cạn, đặc biệt là cây trồng cạn chủ lực có lợi thế như cà phê, hồ tiêu, chè, điều, cao su, mía, cây ăn quả, rau, hoa… Tuy nhiên, hầu hết các công trình là các công trình vừa và nhỏ, không có khả năng điều tiết lớn, đa số đã xuống cấp nghiêm trọng. Nhiều công trình xây dựng không hoàn chỉnh, mới chỉ hoàn thành công trình đầu mối, thiếu hệ thống kênh dẫn nước nên hiệu quả tưới rất thấp. Các tỉnh thuộc khu vực miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ với đặc thù nắng nóng kéo dài vào mùa khô, nạn hạn hán vẫn xảy ra thường xuyên. Vì vậy, trong những những năm tới cần phải đầu tư thêm về các công trình thủy lợi. Bên cạnh đó, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời – năng lượng tái tạo để chế tạo thiết bị cung cấp nước tưới phục vụ đời sống sinh hoạt và sản xuất là cần thiết và cần phải đầu tư bài bản ở các khu vực miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ, góp phần chống hạn và cung cấp một phần nước tưới cho cây trồng cạn.

Xuất phát từ thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu chế tạo thiết bị và công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp nước tưới cây công nghiệp, cây ăn quả và nước sinh hoạt” do ThS. Lê Việt Hùng, Viện Thủy điện và Năng lượng tái tạo đã được thực hiện nhằm các mục tiêu: Thiết kế, chế tạo được tấm pin năng lượng mặt trời và bộ điều khiển bơm nước; tích hợp đồng bộ công nghệ bơm sử dụng năng lượng mặt trời để chủ động nguồn cung cấp nước phục vụ tưới và nước sinh hoạt.

Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện, đề tài đã hoàn thành toàn bộ các nội dung đề ra như các báo cáo sản phẩm trung gian và các sản phẩm chính của đề tài. Toàn bộ các sản phẩm của đề tài đáp ứng đầy đủ yêu cầu chất lượng đề ra trong thuyết minh đề tài.

Một số kết quả nổi bật của đề tài bao gồm:

* Đã đưa ra được nguyên lý hoạt động, cấu tạo của từng thiết bị như tấm pin năng lượng mặt trời, bộ điều khiển…

* Đã đưa ra được sơ đồ tổng thể, kết cấu đồng các thiết bị và nguyên lý hoạt động của cả công nghệ sử dụng bơm năng lượng mặt trời.

* Đã thể hiện được đầy đủ cơ sở khoa học, tính khả thi trong việc thực hiện lựa chọn, lắp ghép tấm pin năng lượng mặt trời; quy trình chế tạo bộ điều khiển bơm nước có công suất 750W và 1500W

* Đã đưa ra được quy trình công nghệ lựa chọn thiết bị, chế tạo bộ điều khiển, lắp ráp hệ thống bơm năng lượng mặt trời cấp nước đáp ứng được yêu cầu thực tế, Phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật tại Việt Nam; phù hợp theo tiêu chuẩn Việt Nam.

* Đã hoàn thiện 02 mô đun có công suất 900W và 2000W, hiệu suất đạt được của tấm pinđạt được là 14.5%

* Đã hoàn thiện 01 mô đun bộ điều khiển bơm nước công suất 750W có các thông số như sau:

+ Có hiệu suất ở chế độ định mức: 96%

+ Điện áp đầu vào: 280 ~ 380V

+ Điện áp 3 pha đầu ra điều khiển: 200V

+ Dải điều chỉnh tần số: 20 ~ 50Hz

* Đã hoàn thiện 01 mô đun bộ điều khiển bơm nước công suất 1500W có các thông số như sau:

- Có hiệu suất ở chế độ định mức: 96%

- Điện áp đầu vào: 280 ~ 380V

- Điện áp 3 pha đầu ra điều khiển: 200V

- Dải điều chỉnh tần số: 20 ~ 50Hz

* Đã lắp đặt mô hình thực nghiệm cho hộ dân tại Lạc Dương – Lâm Đồng, kết quả đạt được:

- Chiều cao cột nước: 12m

- Lưu lượng bơm: 20 ~ 25 m3/ngày

* Đã lắp đặt mô hình thực nghiệm cho Trang Trại tại Đam Rông - Lâm Đồng, kết quả đạt được:

- Chiều cao cột nước: 22m

- Lưu lượng bơm: 100 ~ 120 m3/ngày

* Đã có 02 bài báo được đăng trên các tạp chí chuyên ngành:

- Bài báo “A control of stand-alone photovoltaic Water Pumping Systems”. Đạt yêu cầu 102 được đăng trên Proceedings of the 9th Regional Conference on Electrical and Electronics Engineering.

- Bài báo “Thực nghiệm hệ truyển động máy bơm sử dụng nguồn cấp pin năng lượng mặt trời” đã được xác nhận đăng trên Tạp chí Khoa học công nghệ Thủy lợi.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 15744) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.K.L (NASATI)