Bài đăng năm 2016 trên trang này điểm lại bảy kỹ thuật khai thác năng lượng của người xưa và đặt tên là phát minh năng lượng thời cổ đại. Nội dung khi đó thiên về kể chuyện. Bài này giữ nguyên phần kể, ghi rõ chỗ nào là cách diễn đạt của bản gốc, rồi nối sang một câu hỏi thực tế hơn: hệ năng lượng ngày nay đo những gì và đo bằng thiết bị nào.
Bảy phát minh năng lượng thời cổ đại theo bài gốc
| Kỹ thuật | Nơi xuất hiện theo bài gốc | Nguyên lý |
|---|---|---|
| Cối xay gió | Ba Tư, khoảng 3.000 năm trước | Các ống sậy ghép thành cánh quay quanh một trục, dùng để xay ngũ cốc và bơm nước; đặt ngoài bờ tường để đón hướng gió |
| Tháp gió | Ba Tư, khoảng 2.000 năm trước | Dùng chênh lệch áp suất không khí kết hợp dẫn nước để làm mát và thông gió trong khí hậu sa mạc |
| Cầu dẫn nước trọng lực | La Mã | Dẫn nước theo độ dốc và hiệu ứng chân không; nước được đưa vào hầm mỏ để chạy búa nghiền quặng và guồng rửa quặng |
| Tái sử dụng nước thải | Jerusalem cổ đại | Nước thải được giữ trong các lòng chảo cho lắng cặn rồi dùng để tưới vườn và đồng ruộng |
| Năng lượng địa nhiệt | La Mã, vùng quanh núi lửa | Dùng nguồn nhiệt gần bề mặt để đun nước tắm và sưởi ấm |
| Định hướng nhà theo mặt trời | Hy Lạp | Quy hoạch thành phố dạng lưới ô vuông, nhà mở về hướng nam để đón nắng thấp mùa đông; về sau lắp kính cửa sổ để giữ nhiệt |
| Kiến trúc vách núi | Mesa Verde, Bắc Mỹ | Bố trí công trình theo vị trí mặt trời trong năm để lấy bóng râm mùa hè và giữ nhiệt mùa đông |
Một lưu ý về số liệu. Con số 800.000 năm ở tiêu đề và mốc gần 15.000 năm cho Jerusalem là cách diễn đạt của bài đăng năm 2016, không khớp với niên đại được ghi nhận cho từng công trình. Bài này giữ nguyên để người đọc biết bản gốc viết gì, chứ không dùng chúng như số liệu tra cứu.
Điểm chung của bảy kỹ thuật
Cả bảy kỹ thuật đều khai thác một dòng năng lượng sẵn có trong tự nhiên: gió, chênh lệch áp suất, thế năng của nước, nhiệt dưới lòng đất, bức xạ mặt trời. Cả bảy đều không có bộ phận đo. Người vận hành điều chỉnh theo quan sát trực tiếp, thấy gió đổi hướng thì xoay cánh, thấy nắng gắt thì đóng cửa.
Đó là khác biệt lớn nhất so với hệ năng lượng hiện nay. Một cụm điện mặt trời hay một hệ thu hồi nhiệt thải trong nhà máy vẫn khai thác đúng những dòng năng lượng ấy, nhưng quy mô lớn hơn nhiều và không ai đứng cạnh để quan sát. Muốn biết cụm thiết bị có chạy đủ hiệu suất hay không thì phải có số liệu theo thời gian.
Đại lượng cần đo trong hệ năng lượng hiện nay
| Đại lượng | Kiểu tín hiệu thường gặp | Dùng để làm gì |
|---|---|---|
| Bức xạ mặt trời | Điện áp nhỏ hoặc 0 đến 10 V | So sản lượng thực tế với sản lượng đáng lẽ đạt được |
| Tốc độ và hướng gió | Xung hoặc dòng 4 đến 20 mA | Đánh giá vị trí đặt và tính toán thời điểm dừng máy khi gió mạnh |
| Nhiệt độ tấm pin, dầu, nước | Can nhiệt hoặc nhiệt điện trở | Phát hiện điểm nóng và tổn thất nhiệt |
| Điện áp, dòng điện, công suất | Qua biến dòng và đồng hồ đo, thường đọc bằng giao thức nối tiếp | Tính điện năng theo từng khu vực và từng ca |
| Lưu lượng nước và hơi | Xung hoặc 4 đến 20 mA | Quy đổi ra năng lượng tiêu thụ của từng công đoạn |
| Trạng thái máy cắt và bơm | Tín hiệu số hai trạng thái | Ghi thời điểm đóng cắt để đối chiếu khi có sự cố |
Cách tổ chức dữ liệu đo thành báo cáo tiêu thụ theo khu vực được trình bày ở bài máy tính công nghiệp quản lý năng lượng, phần triển khai theo hướng kết nối thiết bị nằm ở bài ứng dụng IoT trong quản lý năng lượng nhà máy.
Chọn thiết bị thu thập dữ liệu năng lượng
Bốn mã dưới đây nằm trong danh mục của Advantech và phủ bốn vị trí khác nhau trong chuỗi đo. Thông số lấy theo tài liệu sản phẩm, ô nào không có số liệu thì ghi theo tài liệu hãng.
| Mã thiết bị | Vị trí trong chuỗi đo | Điểm chính theo tài liệu sản phẩm |
|---|---|---|
| ADAM-4017+ | Điểm đo nối vào mạng nối tiếp có sẵn | Tám kênh vào tương tự, độ phân giải 16 bit, chọn được kiểu mV, V hoặc mA bằng phần mềm, cách ly 3.000 VDC, hỗ trợ giao thức Modbus RTU và tín hiệu 4 đến 20 mA |
| ADAM-6017 | Điểm đo nối thẳng vào mạng Ethernet | Tám kênh vào tương tự và hai kênh ra số, tốc độ mạng 10/100 Mbps, kiểu vào mV, V hoặc mA, có trang cấu hình trên trình duyệt và hàm tính giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, trung bình |
| WISE-4012E | Điểm đo lẻ khó kéo dây | Kết nối Wi-Fi 2,4 GHz chuẩn 802.11b/g/n, hai kênh vào 0 đến 10 V, hai kênh vào số và hai tiếp điểm ra, hỗ trợ Modbus TCP cùng dịch vụ web, ghi dữ liệu kèm nhãn thời gian |
| UNO-4671A | Máy thu gom số liệu đặt trong trạm điện | Phù hợp IEC 61850-3 và IEEE 1613 cho tự động hoá trạm, vi xử lý Intel Atom D510 hoặc D525, mười cổng nối tiếp cách ly, sáu cổng mạng, nguồn vào kép, thiết kế không quạt |
Thứ tự chọn thường đi từ tín hiệu ngược lên: liệt kê đại lượng cần đo, quy ra số kênh và kiểu tín hiệu, rồi mới chọn bộ thu thập và máy thu gom. Đi ngược lại, chọn máy trước rồi ép tín hiệu theo máy, là cách hay phải mua thêm bộ chuyển đổi về sau. Trường hợp trạm điện có yêu cầu riêng được nêu ở bài máy tính không bộ phận quay ECU-4784 cho trạm điện.
Danh mục máy tính công nghiệp của hãng trên site kiến thức nằm tại danh mục máy tính công nghiệp Advantech trên IPC247. Khi đã có bảng đại lượng cần đo và muốn lọc nhanh cấu hình máy thu gom, dùng công cụ chọn máy theo yêu cầu.
Câu hỏi thường gặp về phát minh năng lượng thời cổ đại
Bài gốc nêu những phát minh năng lượng nào?
Bảy kỹ thuật: cối xay gió Ba Tư, tháp gió Ba Tư, cầu dẫn nước trọng lực La Mã, hệ tái sử dụng nước ở Jerusalem, năng lượng địa nhiệt La Mã, cách định hướng nhà theo mặt trời của người Hy Lạp, và kiến trúc vách núi ở Mesa Verde.
Các mốc thời gian trong bài gốc có chính xác không?
Các con số như 800.000 năm hay 15.000 năm là cách diễn đạt của bài đăng năm 2016 và không khớp với niên đại được ghi nhận cho từng công trình. Bài này giữ nguyên để người đọc biết bản gốc viết gì, không dùng chúng như số liệu tra cứu.
Vì sao hệ năng lượng hiện nay phải đo liên tục?
Vì nguồn gió, nắng và nước thay đổi theo giờ, còn phụ tải cũng thay đổi. Muốn biết một cụm thiết bị chạy đủ hiệu suất hay không thì phải có số liệu theo thời gian, chứ không thể suy từ công suất ghi trên nhãn.
Đo bức xạ mặt trời và tốc độ gió dùng loại tín hiệu gì?
Cảm biến bức xạ thường cho tín hiệu điện áp nhỏ hoặc 0 đến 10 V, cảm biến tốc độ gió thường cho tín hiệu xung hoặc dòng 4 đến 20 mA. Bộ thu thập phải có kênh vào tương ứng và có cách ly giữa các kênh để nhiễu từ một điểm đo không lan sang điểm khác.
Trạm điện có yêu cầu gì khác so với điểm đo thông thường?
Máy đặt trong trạm điện phải chịu nhiễu điện từ mạnh và thường được yêu cầu phù hợp với các tiêu chuẩn dành riêng cho tự động hoá trạm. Ngoài ra máy hay dùng nguồn kép để không mất số liệu khi một đường nguồn bị cắt.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
