Những mô hình công nghệ hiệu quả trong nghiên cứu và giảng dạy

Mô hình “Kho lạnh sử dụng chu trình ghép tầng” và “Hệ thống làm mát chuồng trại thông minh tích hợp năng lượng tái tạo (Smart Cooling Farm 4.0)” đều được các nhà nghiên cứu tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng, bảo vệ môi trường và thúc đẩy quá trình chuyển đổi số. Cả hai công trình đều mang tính ứng dụng cao, vừa làm thiết bị dạy học trực quan, hiệu quả cho các cơ sở giáo dục, vừa có khả năng mở rộng liên kết với các doanh nghiệp để thương mại hóa, đưa vào vận hành thực tế trong sản xuất và kinh doanh.

Làm mát chuồng trại bằng hệ thống thông minh

Trong lĩnh vực chăn nuôi, “Hệ thống làm mát chuồng trại thông minh tích hợp năng lượng tái tạo (Smart Cooling Farm 4.0)” do nhóm tác giả: Hồ Việt Thống, Diệp Long, Trần Anh Minh, Danh Hoài Mến của Trường Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ phát triển đã giải quyết hiệu quả tình trạng stress nhiệt cho vật nuôi trong điều kiện khí hậu nóng ẩm (nhiệt độ 27-35°C, độ ẩm 70-90%) của ĐBSCL.

Hệ thống được thiết kế cho trang trại chăn nuôi vừa và nhỏ, tích hợp thông gió tự nhiên, tự động điều chỉnh nhiệt độ, kết hợp công nghệ IoT thông qua ứng dụng Blynk để giám sát từ xa, đồng thời theo dõi sát sao lượng điện năng tiêu thụ. Điểm sáng tạo lớn nhất của hệ thống là việc sử dụng hoàn toàn nguồn năng lượng mặt trời để vận hành các thiết bị, máy nén nước làm mát và hệ thống tuần hoàn tự động nhằm giảm thiểu phát thải. Nhờ duy trì môi trường lý tưởng ở mức nhiệt độ 25-27°C và độ ẩm 70-90%, mô hình giúp tăng năng suất chăn nuôi từ 10-15%, tiết kiệm năng lượng 60-90%, giảm một nửa hiệu suất lao động thủ công và cắt giảm đến 90% lượng khí thải CO2 so với máy lạnh công nghiệp truyền thống.

ThS Hồ Việt Thống, Trưởng nhóm nghiên cứu, chia sẻ: “Sau quá trình thử nghiệm thành công tại Khoa Điện - Điện tử của trường, nghiên cứu này đã được ký kết hợp đồng chuyển giao công nghệ với Công ty TPE (thiết kế cho trang trại chăn nuôi diện tích 96m²) và Trung tâm Khoa học Công nghệ - Đổi mới sáng tạo - Khởi nghiệp của trường kết nối, nhân rộng mô hình, chuyển giao công nghệ tại các địa phương, tạo bước đệm để nhân rộng ra các trang trại quy mô lớn”.

Giải pháp này đạt giải Khuyến khích Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật Cần Thơ lần thứ 13 (2024-2025), giải Nhì Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật lần 2 cấp trường, mô hình được lựa chọn trưng bày tại Hội nghị Khởi nghiệp - Đổi mới sáng tạo TP Cần Thơ 2024-2025.

Mô hình “Hệ thống làm mát chuồng trại thông minh tích hợp năng lượng tái tạo” được trưng bày tại Hội nghị Tri thức khoa học Trẻ của Đại học Kỹ thuật - Công nghệ Cần Thơ. Ảnh: NVCC

Kho lạnh ghép tầng - giải pháp hiệu quả cho công nghệ làm lạnh

Ở một hướng đi khác, nhưng cùng chung mục tiêu tối ưu hóa công nghệ lạnh, “Mô hình kho lạnh sử dụng chu trình ghép tầng” do nhóm tác giả: Trần Thanh Tú, Lê Thanh Tuyền, Cao Thị Hồng Tho, Trần Thanh Tùng, Nguyễn Văn Phảnh tại Trường Cao đẳng Nghề Cần Thơ thực hiện tạo ấn tượng trong khối giáo dục nghề nghiệp.

Với các kho lạnh bảo quản sâu thuộc lĩnh vực: dược phẩm, thủy hải sản thì hệ thống lạnh một cấp thông thường không thể đáp ứng hoặc sẽ mất hiệu suất trầm trọng khi phải tạo ra dải nhiệt độ âm sâu (từ -40°C đến -60°C hoặc thấp hơn). Mô hình ghép tầng giúp chia nhỏ tỷ số nén giữa các chu trình, giúp thiết bị vận hành ổn định mà không bị quá tải. Để giúp sinh viên dễ hình dung về cơ chế vận hành cũng như thực hành hiệu quả, nhóm tác giả đã nghiên cứu, thiết kế thành công mô hình kho lạnh sử dụng chu trình ghép tầng để phục vụ cho công tác giảng dạy.

Mô hình gồm bàn thực hành và kho lạnh dạng mô-đun, sử dụng chu trình ghép tầng để đạt nhiệt độ âm sâu đến -43°C. Hệ thống trang bị 2 máy nén công suất 1.5HP, thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống tự chế, tủ điện điều khiển hiện đại và tích hợp 11 bài tập thực hành qua mã QR, công nghệ Wifi (ESP8266) và PLC.

Điểm độc đáo của công trình là việc ứng dụng thành công chu trình ghép tầng vào thiết bị dạy học để đạt nhiệt độ cực thấp, đồng thời chuyển đổi sang các môi chất lạnh thân thiện môi trường (R290 và R467A) không phá hủy tầng ozone mà không cần thay dầu lạnh. Với chi phí chế tạo chỉ khoảng 22 triệu đồng, thấp hơn gần 22 lần so với thiết bị thương mại tương đương, mô hình giúp tiết kiệm 20% điện năng và tận dụng hiệu quả vật liệu tái chế. Những ưu điểm vượt trội này đã giúp công trình giành giải Nhất thiết bị đào tạo tự làm TP Cần Thơ năm 2024, giải Nhì Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật Cần Thơ lần thứ 13 (2024-2025), giải Khuyến khích Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật toàn quốc lần thứ 18 (2024- 2025), Bằng Lao động sáng tạo của Ban chấp hành Tổng Liên đoàn Lao động Việt Nam năm 2025.

Thạc sĩ Lê Thanh Tuyền, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết: “Mô hình mô phỏng lại hoạt động của hệ thống thực, phục vụ đắc lực cho công tác giảng dạy các ngành Kỹ thuật máy lạnh, điều hòa không khí và Điện công nghiệp tại Trường Cao đẳng Nghề Cần Thơ và có thể nhân rộng tại các cơ sở đào tạo nghề khác. Đồng thời, có khả năng liên kết với doanh nghiệp trong lĩnh vực bảo quản, đông lạnh để xây dựng mô hình quy mô lớn ứng dụng trong thực tế”.

*

*     *

Sự thành công của 2 mô hình trên minh chứng cho tư duy đổi mới sáng tạo, bám sát thực tiễn của đội ngũ giảng viên và nhà khoa học của các trường đại học, cao đẳng. Đây không chỉ là những bước tiến kỹ thuật trong việc tối ưu hóa năng lượng và tự động hóa, mà còn cho thấy hiệu quả của việc gắn kết giữa đào tạo nghề nghiệp, nghiên cứu khoa học và nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của vùng ĐBSCL.

LỆ THU