Việt Nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời số giờ nắng trung bình khoảng 2.000 - 2.500 giờ/năm, tổng năng lượng bức xạ mặt trời trung bình khoảng 150 kcal/cm2/năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE (tấn dầu tương đương/năm). Cùng với các chính sách khuyến khích việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời của chính phủ, rất nhiều dự án điện mặt trời đã và đang được triển khai rộng khắp cả nước với tốc độ phát triển nhanh. Do đó việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời cung cấp điện năng cho hệ thống phun sương làm mát có ý nghĩa thực tiễn cao.

Từ khi Quốc hội ban hành Pháp lệnh Giống vật nuôi năm 2004 đến ngành chăn nuôi Việt Nam đã và đang có sự thay đổi một cách nhanh chóng, từ một nền sản xuất chủ yếu tự cung, tự cấp sang nền sản xuất hàng hóa theo hướng công nghiệp, hiện đại. Sản lượng sản phẩm đã tăng trưởng gấp đôi trong thời gian từ năm 2005 đến năm 2016. Sản lượng thịt tăng từ 2,5-2,7 triệu tấn lên 5,4 triệu tấn. Sữa tăng từ 100.000 tấn lên đến 800.000 tấn. Tuy nhiên, ngành chăn nuôi Việt Nam nhìn chung còn nhỏ lẻ, chăn nuôi quy mô gia đình chiếm tỷ lệ cao từ 60-70%. Việt Nam có điều kiện khí hậu tương đối khắc nghiệt với mùa đông lạnh giá và mùa hè oi bức. Nhiệt độ cao vào mùa hè có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe của vật nuôi đồng thời cũng gây nên ô nhiễm môi trường. Để giải quyết vấn đề đó, các hệ thống làm mát, khử mùi thường được sử dụng và hệ thống phun sương làm mát là một trong những hệ thống có ưu điểm nổi bật. Tuy nhiên, nguồn điện sử dụng thống thường là điện lưới và chủ yếu sử dụng điện xoay chiều một pha, bộ điều khiển đơn giản, phù hợp với các trang trại nhỏ. Đối với các trang trại có nhu cầu công suất sử dụng lớn, việc điều khiển lượng phun sương, mở rộng giám sát, linh hoạt thay đổi các yêu cầu làm mát (nhiệt độ đặt, độ ẩm…) theo thời điểm trong ngày và trong năm là khó thực hiện được. Đặc biệt các trang trại vừa và lớn thông thường được đặt ở các khu vực xa dân cư, một vài nơi chưa có điện lưới hoặc chi phí cho việc xây dựng hệ thống điện lớn.

Các hệ thống phun sương làm mát cho các trang trại lớn và vừa có yêu cầu về công suất bơm tương đối lớn. Do đó động cơ bơm ba pha thường được ưu tiên hơn là động cơ bơm một pha. Để tiết kiệm điện năng đồng thời linh hoạt trong việc điều khiển hệ thống, các biến tần công nghiệp được ưu tiên sử dụng. Nhóm nghiên cứu bao gồm Cơ quan chủ trì Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài ThS. Lê Thị Thu Hương để thực hiện với đề xuất thiết kế, chế tạo bộ chuyển đổi DC-AC làm trung gian để có thể đưa điện áp từ ắc quy (được sạc từ dàn pin mặt trời) đến biến tần công nghiệp mà không cần sử dụng nguồn điện xoay chiều từ điện lưới. Nguồn điện xoay 9 chiều này cũng có thể được sử dụng để cấp nguồn cho các tải xoay chiều một pha.

Những kết quả đạt được của đề tài góp phần tích cực trong việc cung cấp các kiến thức tổng quan một cách chi tiết trong việc tạo ra một nguồn điện độc lập sử dụng năng lượng mặt trời ứng dụng trong việc phun sương làm mát cho trang trại nuôi trồng với quy mô lớn và vừa. Đồng thời các kiến thức được đưa ra trong đề tài cũng có thể áp dụng trong các lĩnh vực khác có liên quan đến nguồn năng lượng mới và ứng dụng tự động hóa trong nông nghiệp, chăn nuôi. Vì vậy đề tài này được đưa ra với mục đích làm chủ kỹ thuật nhằm đưa vào ứng dụng trong các điều kiện cụ thể ở Việt Nam. Việc triển khai thực hiện đề tài tạo điều kiện đem lại những hiểu biết tạo cơ sở và nền tảng khoa học và công nghệ cho khả năng ứng dụng trong tương lai. Đề tài tạo điều kiện tăng cường năng lực nghiên cứu cho các cơ sở tham gia. Đồng thời, góp phần quan trọng vào việc đào tạo sinh viên về nghiên cứu khoa học.

Việc triển khai thực hiện đề tài cũng sẽ tạo điều kiện cho các nhà khoa học tiếp cận những vấn đề nghiên cứu có tính thời sự và hiện đại của giới khoa học quốc tế, cho khả năng ứng dụng trong thực tiễn. Đồng thời, việc thực hiện đề tài cũng góp phần quan trọng vào việc đào tạo cán bộ nghiên cứu khoa học chuyên ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa.

Mô hình được đưa ra thử nghiệm với một số điều kiện về thời tiết. Kết quả được thực hiện trong thời điểm nắng nóng vào tháng 4-5/2018 với điều kiện không sử dụng quạt làm mát. Trong bảng trình bày kết quả điển hình của ngày 07/5/2018. Bảng dưới là kết quả kiểm tra trên mô hình phun sương làm mát tự động sử dụng nguồn năng lượng mặt trời.

Trong khuôn khổ đề tài, nhóm tác giả đã thu được những kết quả như sau:

- Nghiên cứu tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời

- Nghiên cứu các hệ thống phun sương làm mát

- Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống phun sương làm mát tự động cho các trang trại nuôi trồng quy mô lớn và vừa sử dụng nguồn năng lượng mặt trời đáp ứng được các yêu cầu:

+ Sử dụng điện mặt trời

+ Tạo ra nguồn điện độc lập

+ Tự động phun sương làm mát theo nhiệt độ đặt trước

+ Ổn định áp suất trong đường ống theo giá trị đặt trước

+ Động cơ bơm sử dụng bơm xoay chiều ba pha

+ Linh hoạt trong việc thay đổi các tùy chọn

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16884/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)