ระบบกู้คืนน้ำแบบหลายขั้นตอนสำหรับพื้นที่ชายฝั่งและเกาะ

เพื่อจัดหาน้ำสะอาดให้แก่ผู้คนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ชายฝั่งและเกาะ กลุ่ม EcoTec9 (โรงเรียนมัธยมเลอ กวี ดง สำหรับผู้มีพรสวรรค์) กำลังวิจัยระบบการกู้คืนน้ำแบบหลายขั้นตอนที่ผสมผสานพลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์เข้าด้วยกัน

สมาชิกสามคนจากทีม Ecotec9 รับรางวัลในการแข่งขัน ภาพ: HV

งานวิจัยนี้ได้รับรางวัลชนะเลิศอันดับหนึ่งในการแข่งขันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับเมืองสำหรับนักเรียนมัธยมปลายในปีการศึกษา 2025-2026 ซึ่งจัดโดยกรมการ ศึกษา และการฝึกอบรม และการแข่งขัน U-Invent 8 2026 ระดับประเทศสำหรับนักเรียนมัธยมปลาย ซึ่งจัดโดยสถาบันวิจัยและฝึกอบรมเวียดนาม-สหราชอาณาจักร (มหาวิทยาลัยดานัง) ร่วมกับสหภาพเยาวชนเมืองและสมาคมนักเรียนเมือง

ฟาน ฮว่าง หลง นักเรียนชั้น 12A2 และหัวหน้ากลุ่ม EcoTec9 กล่าวว่า จากความเป็นจริงของการขาดแคลนน้ำสะอาดในพื้นที่ชายฝั่งและเกาะต่างๆ และการตระหนักถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่ของพื้นที่เหล่านี้ในด้านพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ กลุ่มจึงเกิดแนวคิดที่จะวิจัยระบบการกู้คืนน้ำแบบหลายขั้นตอนที่ผสมผสานพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมเข้าด้วยกัน เพื่อให้การวิจัยและพัฒนาระบบนี้เสร็จสมบูรณ์ กลุ่มได้ใช้เวลาหนึ่งปี โดยประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้ การวิจัยเชิงทฤษฎี การออกแบบและสร้างแบบจำลอง การทดลอง และการประเมินประสิทธิภาพ

ตามที่ลองกล่าว ระบบการกู้คืนน้ำแบบหลายขั้นตอนทำงานโดยใช้พลังงานหมุนเวียนสองแหล่งร่วมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พลังงานลมจะหมุนใบพัด ซึ่งผ่านกลไกการส่งกำลังไปขับเคลื่อนลูกสูบเพื่อสูบน้ำขึ้นไปยังชั้นเมมเบรนโฟโตเทอร์มอล ที่นี่ พลังงานแสงอาทิตย์จะถูกดูดซับและเปลี่ยนเป็นความร้อน ทำให้ไอน้ำระเหย จากนั้นไอน้ำจะควบแน่นบนโดมและไหลลงไปยังระบบกรองแบบหลายขั้นตอน (ถ่านกัมมันต์, MOFs, ทราย, ใยฝ้าย PP) เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนและเก็บน้ำสะอาด

จากหลักการนี้ ระบบจึงมีข้อดีที่โดดเด่นสามประการ ประการแรก ระบบไม่ใช้ไฟฟ้า ทำให้เหมาะสำหรับพื้นที่ชายฝั่งและเกาะ ประการที่สอง โครงสร้างหลายชั้นช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวการระเหย ทำให้ประสิทธิภาพการกู้คืนน้ำดีขึ้นเมื่อเทียบกับระบบชั้นเดียว ประการที่สาม การบูรณาการปั๊มน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานลมช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีน้ำส่งไปยังทุกชั้นอย่างสม่ำเสมอ นอกจากนี้ ระบบกรองหลังการควบแน่นยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพน้ำเป็นไปตามมาตรฐานภายในประเทศ

“ระบบนี้มีอายุการใช้งานประมาณ 10 ปี ในแง่ของต้นทุน เนื่องจากใช้วัสดุที่หาได้ทั่วไป เช่น พลาสติก ทราย ถ่านกัมมันต์ โพลิเมอร์ ฯลฯ ต้นทุนจึงอยู่ที่ประมาณ 2.6 ล้านดองสำหรับระบบกู้คืนน้ำแบบหลายขั้นตอน ต้นทุนการดำเนินงานแทบเป็นศูนย์ เพราะใช้พลังงานธรรมชาติทั้งหมด” หลงกล่าว

โว ง็อก ตัน พัท นักเรียนชั้น 12A2 และสมาชิกกลุ่ม Ecotec9 กล่าวว่า เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของระบบ กลุ่มได้ทำการทดลองกับแบบจำลองภายใต้สภาพแวดล้อมชายฝั่งจำลอง โดยใช้ความเร็วลม ความเข้มแสง และมุมแสงที่แตกต่างกัน เพื่อประเมินประสิทธิภาพอย่างครอบคลุม ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า ความสามารถในการสูบน้ำของระบบยังคงที่ตั้งแต่ความเร็วลมประมาณ 3 เมตร/วินาที โดยมีอัตราการไหลประมาณ 15 ลิตรต่อชั่วโมง และค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 25 ลิตรต่อชั่วโมง เมื่อความเร็วลมถึง 7 เมตร/วินาที ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้สภาพลมทั่วไปในพื้นที่ชายฝั่งและเกาะ

ในแง่ของประสิทธิภาพการกู้คืนน้ำ ระบบหลายขั้นตอนให้ผลลัพธ์ที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับระบบขั้นตอนเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ระบบหลายขั้นตอนสามารถกู้คืนน้ำได้ประมาณ 1.2 ลิตรต่อชั่วโมง ซึ่งสูงกว่าระบบขั้นตอนเดียวประมาณ 1.33 เท่า

นอกจากนี้ ระบบยังคงรักษาประสิทธิภาพที่ดีในมุมแสงต่างๆ (30°, 60°, 90°) แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพธรรมชาติได้อย่างยืดหยุ่น ในขณะเดียวกัน กระบวนการระเหยและการควบแน่นก็มีความเสถียรและต่อเนื่อง โดยมีหยดน้ำปรากฏให้เห็นชัดเจนบนโดมหลังจากประมาณ 20 ถึง 60 นาที สำหรับคุณภาพของน้ำที่ผ่านการบำบัด ผลการวิเคราะห์พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น pH, TDS, แอมโมเนีย, ความขุ่น และจุลินทรีย์ ล้วนเป็นไปตามมาตรฐานทางเทคนิคแห่งชาติสำหรับคุณภาพน้ำสะอาดที่ออกโดย กระทรวงสาธารณสุข QCVN 01-1:2024/BYT

จากข้อมูลของฟาม มานห์ ควาน นักเรียนชั้น 12A2 และสมาชิกกลุ่ม Ecotec9 ระบุว่า ในระหว่างการวิจัย กลุ่มได้พบกับปัญหาในระบบจ่ายน้ำแบบดั้งเดิม น้ำจะถูกดูดขึ้นมาโดยอาศัยแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยหรือออสโมซิส ซึ่งเหมาะสำหรับโครงสร้างชั้นเดียวหรือแนวนอน เมื่อเปลี่ยนไปใช้แบบหลายชั้นในแนวตั้ง จะเป็นการยากที่จะจ่ายน้ำให้เพียงพอและสม่ำเสมอไปยังชั้นบน ทำให้เกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำ และประสิทธิภาพการระเหยและการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ลดลง ดังนั้น กลุ่มจึงเสนอแนวทางแก้ไขโดยการบูรณาการระบบสูบน้ำโดยใช้พลังงานลม ผ่านกลไกของใบพัด เกียร์ ลูกสูบ และพลังงานลม น้ำจะถูกแปลงเป็นพลังงานกลเพื่อสูบน้ำจากอ่างเก็บน้ำไปยังชั้นบน ในขณะเดียวกัน ระบบท่อได้รับการออกแบบให้มีรูจ่ายเพื่อกระจายน้ำอย่างสม่ำเสมอระหว่างชั้นต่างๆ

“ในอนาคต ทีมงานตั้งเป้าที่จะพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ผสานรวมเทคโนโลยีหลากหลาย และเสริมสร้างความสามารถในการพึ่งพาตนเองด้านพลังงาน ปรับปรุงประสิทธิภาพและสมรรถนะภายใต้สภาวะต่างๆ ขณะเดียวกัน เราจะขยายขนาดและปรับปรุงระบบให้ดียิ่งขึ้น จากครัวเรือนไปสู่ชุมชนชายฝั่ง โดยผสมผสานการกำหนดมาตรฐานการออกแบบเพื่อมุ่งสู่การจำหน่ายผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ ซึ่งสอดคล้องกับการพัฒนาอย่างยั่งยืนและการรักษาสิ่งแวดล้อม” คุณ Quân กล่าว

คุณเหงียน ง็อก เทียน (ครูสอนคณิตศาสตร์ โรงเรียนมัธยมเลอ กวี ดอนสำหรับผู้มีพรสวรรค์ และที่ปรึกษากลุ่ม Ecotec9) กล่าวว่า “จากการทำวิจัย นักเรียนได้เรียนรู้วิธีการประยุกต์ใช้ความรู้ที่ได้เรียนรู้มาอย่างมีประสิทธิภาพ และสรุปผลจากการทดลองเพื่อปรับปรุงโครงการให้ดียิ่งขึ้น ในขณะเดียวกัน พวกเขายังได้เรียนรู้วิธีการประยุกต์ใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโครงการอีกด้วย”

ดิฉันเชื่อว่าโครงการนี้เป็นทางออกที่ได้เปรียบ ทางเศรษฐกิจ เมื่อเทียบกับการใช้น้ำระบบรีเวอร์สออสโมซิส (น้ำที่ได้มาตรฐานน้ำสะอาด) ในระหว่างกระบวนการวิจัย นักศึกษาได้ประยุกต์ใช้ความรู้ที่ได้เรียนรู้มาอย่างมีประสิทธิภาพ พวกเขายังใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์อีกด้วย หวังว่าเมื่อโครงการนี้ได้รับการดำเนินการแล้ว จะช่วยให้ชุมชนชายฝั่งและเกาะต่างๆ มีแหล่งน้ำสะอาดที่มั่นคงและยั่งยืน”

ที่มา: https://baodanang.vn/he-thong-thu-hoi-nuoc-da-tang-cho-vung-bien-va-hai-dao-3332000.html