Khoảng ba mươi năm trước, có thể nói việc nhìn thấy các tấm pin năng lượng mặt trời vẫn còn là một cái gì đó hơi “xa lạ”. Nhưng giờ đây chúng ta có thể nhìn thấy nó ở khắp mọi nơi, cho dù đó là trên mái nhà, các công trình, các sân vận động thể thao lớn hay thậm chí trên nóc thùng rác hay giữa cánh đồng…
Tấm pin năng lượng mặt trời
Ngày nay các nhà sản xuất đang dần thay thế các cách xây dựng và triển khai lắp đặt cũ. Các hệ thống pin năng lượng nổi, đang trở thành một giải pháp thay thế hấp dẫn hơn, giúp cho việc sản xuất năng lượng được tối ưu hóa với ánh sáng mặt trời trực tiếp và cung cấp khả năng theo dõi cũng như là giám sát. Các nguồn nước, chẳng hạn như hồ chứa hoặc các vùng nước nhân tạo khác, có thể được sử dụng để lắp đặt các pin năng lượng nổi, nhằm hạn chế tối đa các tác động từ môi trường. Trên thực tế, những tấm pin năng lượng được lắp đặt trên các hồ chứa này còn có tác dụng ngăn chặn và giảm thiểu sự bay hơi của nước trong hồ.
Nhà thiết kế công nghiệp Nhật Bản Satoshi Yanagisawa cũng ghi nhận những yếu tố này, ông không còn xa lạ gì với những rủi ro sinh thái mà việc sản xuất điện mặt trời trên vùng đất dốc, đồi núi có thể gây ra. Satoshi chia sẻ: “Ở Nhật Bản, việc chế tạo hệ thống năng lượng mặt trời trên sườn núi và các địa điểm tương tự đang trở thành vấn đề nan giải vì cây cối đang bị chặt phá. Việc chặt bỏ tài nguyên xanh tự nhiên để xây dựng thứ gì đó được cho là có lợi cho môi trường là điều hoàn toàn vô nghĩa. Chúng ta cần ngừng sử dụng đất cho các dự án năng lượng điện. Nước đáng tin cậy hơn”.
Các tấm pin năng lượng được lắp đặt trong hồ nhân tạo
Hình ảnh được cung cấp bởi Satoshi Yanagisawa
Thiết kế phao trên Fusion 360
Yanagisawa là người đứng đầu phòng thiết kế Triple Bottom Line có trụ sở tại Tokyo. Studio của anh ấy tập trung vào sự kết hợp các phương thức từ các sản phẩm thiết kế nội thất, cho đến máy móc bền vững và cơ sở hạ tầng sản xuất hàng loạt. Là một nhà thiết kế, Yanagisawa bị thu hút bởi những hình ảnh và đường nét thẩm mỹ. Nhưng với tư cách là một kỹ sư, anh ấy tin rằng các đồ vật phải luôn có chức năng thiết thực và phải dễ dàng thương mại hóa.
Yanagiswa đã được một tổng thầu tiếp cận để thiết kế các thiết bị (phao) giúp cho các tấm pin năng lượng mặt trời nổi trên mặt nước. Bắt đầu chỉ với một nhóm nhỏ năm người, Yanagisawa hiểu được các phương pháp thử nghiệm và thiết kế truyền thống, sẽ làm cho họ mất quá nhiều thời gian để đáp ứng thời hạn 15 tháng.
Ứng dụng Generative Design để tìm ra thiết kế tối ưu
Phao năng lượng mặt trời trên Fusion 360
Thay vào đó, việc sử dụng tính năng Generative Design trong Fusion 360, Yanagiswa nhanh chóng phát hiện ra 500 tùy chọn, hình dạng “phao” dựa trên các yêu cầu về độ dày và độ bền cần thiết. Sau đó, nhóm đã rút ngắn thời gian lên ý tưởng, cũng như là thiết kế, để đi đến quyết định thiết kế cuối cùng. Với chiếc “phao” cuối cùng được hoàn thành trong sáu tháng, anh ấy ước tính sẽ mất hơn hai năm nếu không có công cụ hỗ trợ Generative Design trong Fusion 360.
Sau khi Yanagisawa và nhóm của ông hoàn thành nguyên mẫu thiết kế, họ cần thử nghiệm thiết bị ở một địa điểm phù hợp. Họ đã chọn Kagawa, một tỉnh của Nhật Bản nằm ở phía đông bắc, đảo Shikoku nổi tiếng trong ngành nông nghiệp. Đất ở Kagawa màu mỡ và thuận lợi cho sản xuất cây trồng và để bù cho lượng mưa ít, người dân địa phương đã phát triển các hệ thống trữ nước của riêng họ.
Để xác minh sự hiệu quả của “phao” mang lại, một cơ sở thử nghiệm ở Kagawa đã được thành lập với sự cộng tác của người dân địa phương trong ngành nông nghiệp. Tại đây, họ bắt đầu tự sản xuất điện để cung cấp năng lượng cho cơ sở, chuyên gia kỹ thuật Misao Mizuno cùng với sự hỗ trợ của máy tính (CAE), một chuyên gia về phân tích cấu trúc và động lực học chất lỏng, đã được tuyển dụng để trợ giúp trong suốt giai đoạn thử nghiệm. Ông đã sử dụng mô phỏng để phân tích xem mô hình có đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cụ thể hay không.
Satoshi nói: “Mô phỏng trên máy tính tăng tốc quá trình phát triển và cũng giúp giảm thời gian cho các công việc cần phải xác nhận, vì nó làm giảm nhu cầu kiểm tra. Kế hoạch ban đầu là thử nghiệm sản phẩm thực tế trong vòng 5 đến 6 tháng, nhưng vì Misao có thể sao chép hầu hết các thử nghiệm trong môi trường mô phỏng, nên thời gian đã giảm xuống còn hai tháng”.
Sau khoảng thời gian hai tháng, những chiếc “phao” của Yanagisawa đã được thông qua và được cho phép sản xuất hàng loạt và đang được một số nước châu âu quan tâm. Nếu như các bạn có nhu cầu và quan tâm đến phần mềm Fusion 360, hãy liên hệ ngay với OneCAD Vietnam để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.
Hồng Tiến
Nguồn: Autodesk