Tiết kiệm tiền bằng cách nhìn 'thế giới vô hình'

Ivan Smuk / Alamy Stock Photo Bản quyền hình ảnh Ivan Smuk / Alamy Stock Photo

Brian Harper không hài lòng về với tình trạng nhà cửa của tôi. Khi lật tấm thảm trong góc phòng nhà tắm lên, ông la lớn khi thấy một mảnh ván sàn bị mất. Trong chiếc máy tính bảng thể hiện hình ảnh video cảm biến nhiệt, tấm ván cách nhiệt có màu tím đậm. Harper đang kiểm tra hiệu năng sử dụng năng lượng trong căn nhà. Và rõ ràng là nó không đạt chuẩn.

Cắt giảm năng lượng sử dụng tại nhà là điều rất quan trọng nếu xã hội đang tìm cách giảm lượng khí thải toàn cầu từ nguyên liệu hóa thạch.

Tiến bộ công nghệ trong các nguồn năng lượng có thể tái tạo sẽ góp phần vào điều này, nhưng chúng vẫn chưa đem lại mọi câu trả lời. Đó là lý do tại sao Harper, người đã giúp phát triển công nghệ hình ảnh nhiệt cho quân đội gần 50 năm trước, giờ quan tâm tới khu vực vệ sinh trong căn nhà bán liền kề xây từ thời Victoria của tôi ở Bristol.

Pháo đài bay B-52 và sứ mệnh tìm đường lên Mặt Trăng

Chiếc phi cơ Anh làm thay đổi ngành hàng không thế giới

Tăng lương nhờ trang bị kiến thức về môi trường

Phản ứng của ông với tấm ván lót sàn bị mất của tôi và những gì nhìn thấy được về tình trạng mất nhiệt trên màn hình càng nhấn mạnh tới sự liên quan giữa căn phòng lạnh giá do cách nhiệt kém với hóa đơn tiền gas cao ngất ngưởng mà tôi phải trả.

Cảm biến nhiệt quân sự

Khả năng chụp lại hình ảnh cảm ứng nhiệt đã có từ năm 1929, khi một nhà vật lý người Hungary tên là Kalman Tihanyi phát minh ra camera cảm biến hồng ngoại đầu tiên.

Hồng ngoại là một dạng sóng điện từ mà con người không nhìn thấy nhưng có thể cảm thấy dưới dạng nhiệt. Một vật càng nóng, nó càng phát xạ nhiệt nhiều hơn.

Công nghệ quan sát trong đêm tối từ thời kỳ đầu của người Đức sử dụng nguồn sáng từ hồng ngoại để làm phát sáng mục tiêu vào cuối Chiến tranh Thế giới thứ Hai. Các hệ thống đầu tiên đem lại hình ảnh dựa trên ánh sáng phản chiếu từ Mặt Trăng, từ các ngôi sao và bầu trời đã được phát triển trong suốt thập niên 1960.

Các nhà khoa học người Anh đóng vai trò dẫn dắt trong việc phát triển công nghệ hình ảnh nhiệt hiện đại, hầu hết họ làm việc tại Viện Radar Hoàng gia (RRE) ở Worcestershire, nơi Harper bắt đầu làm thực tập sinh vào năm 1967.

Thầy hiệu trưởng trường Harper theo học nói với mẹ cậu trai khi đó rằng một thiếu niên dành nhiều giờ trong nhà kho cuối vườn để thử làm và chế tạo các thứ - thì không phải là người dành cho trường đại học. Nhưng những người thẩm định tại RRE rất vui khi nhận cậu bé 15 tuổi vào làm.

Bản quyền hình ảnh Jack Taylor/Getty Images
Image caption Nhìn thoáng bên ngoài, không phải lúc nào ta cũng dễ dàng phát hiện được những lý do khiến một căn nhà lại tiêu tốn nhiều năng lượng hơn căn nhà kế bênh

Vào đầu thập niên 1970, các cảm biến trong camera hồng ngoại cần phải được làm lạnh tới -200 độ C, thường là dùng nitrogen lỏng, khiến chúng cồng kềnh và đắt tiền. Harper trở thành một thành viên trong một nhóm nhỏ nghiên cứu hệ thống với độ phân giải thấp hơn nhưng có thể cầm tay và không phải làm mát.

Nhóm này ứng dụng công nghệ máy quay phim truyền hình vốn phát ra các tín hiệu truyền thông từ một chùm tia electron quét qua hình ảnh trong ống chân không. Bằng cách thay thế lớp cảm biến ánh sáng với những nguyên tố làm từ triglycine sulphate - một vật liệu dạng tinh thể có thể chuyển nhiệt độ thành sự thay đổi trên điện áp - họ phát triển một camera tầm nhiệt cầm tay. Phát minh này sau đó đã được lính cứu hỏa ứng dụng để nhìn xuyên qua làn khói trên những tàu quân sự, bao gồm cả trong Trận chiến Falklands.

Công nghệ quân sự để… tiết kiệm điện

Sau khi rời quân ngũ vào năm 1980, Harper phát triển một camera hình ảnh cảm biến nhiệt không cần làm mát và có thể di động, và đặt tên là Starsigth. Thiết bì này đo đạc nhiệt độ.

Nó được sử dụng trong hàng loạt ứng dụng như phát hiện hư hại trong thiết bị điện, kiểm tra chất lượng dây chuyền sản xuất, chẩn đoán y khoa và thậm chí dùng để bắt những kẻ buôn lậu ma túy.

Vì sao ‘chính trị nguồn nước’ sẽ định hình thế kỷ 21

Những bí mật trong gói đồ ăn của lính chiến

Nhiều lý do khiến mọi người ít quan hệ tình dục

Nasa đã đặt hàng một phiên bản thiết bị này theo đó có khả năng giúp nhìn thấy khí hydro bị cháy vốn không thể nhìn thấy bằng mắt thường trong đợt phóng tàu con thoi hồi năm 1988 - đợt phóng đầu tiên sau thảm họa xảy ra với tàu Challenger hai năm trước đó.

Vào cuối thập niên 1990, Harper trở nên hứng thú với một thứ khác: ý tưởng về xây dựng những ngôi nhà một phần chìm dưới lòng đất để giảm chi phí năng lượng. Ông đã sử dụng chính ngôi nhà của mình trên đồi Worcestershire làm thử nghiệm đầu tiên.

Ngày nay, ông vẫn sống và làm việc nhiều giờ trong cái tổ sáng chế có phần lập dị của mình. Bên dưới nhà ông là sáu xưởng đặt ngầm dưới lognf đất với với nhiều máy tiện, máy cắt tia plasma, máy kinh vĩ xây dựng, máy in 3D, bình xịt, hàng tá các cuộn cáp và nhiều chồng tạp chí khoa học.

Khi tôi ghé thăm, phòng lớn nhất, nơi ông gọi là Tâm Trái Đất, có ba cây đèn đường thắp sáng bằng gas cỡ lớn. Hai trợ lý đang bò ra giữa các bảng mạch điện tử, cực nhọc hàn kim loại. Phòng kế bên là một xưởng với hầu hết các tấm bảng đỏ được gọi là Jemima.

Harper trở nên quan tâm tới khả năng tiết kiệm năng lượng trong công nghệ hình ảnh nhiệt khi làm việc trong chương trình xây dựng thử nghiệm các ngôi nhà ít tiêu hao điện trong thập niên 1970.

Trong quá trình xây dựng các xưởng dưới tầng ngầm, Harper trở nên cực kỳ thích thú với việc xây dựng không gian xanh và các nỗ lực khác nhằm giảm khí thải carbon.

Bản quyền hình ảnh Nic Fleming
Image caption Brian Harper sống và làm việc ở nơi được thiết kế, lắp đặt khá kỳ quặc để phục vụ hoạt động của nhà sáng chế

Harper đã tiến hành những khảo sát sử dụng năng lượng hiệu quả dựa trên hình ảnh nhiệt ở Devon và Malvern. Việc kiểm tra nhà tôi chỉ là một phần nhỏ của một phần trong dự án thử nghiệm có tên Khảo sát của Chuyên gia về Hiệu năng sử dụng nhiên liệu trong các ngôi nhà lạnh (Cold Homes Energy Efficiency Survey Experts - Dự án Cheese).

Là đứa con tinh thần của Harper và những người trở nên quan tâm tới dự án này của ông, trong đó có cả nhà cựu sản xuất truyền hình Mike Andrews và kỹ sư phần mềm Jeremy Birch, dự án đã cắt giảm chi phí cần thiết để tiến hành các khảo sát hình ảnh nhiệt. Nó cũng làm nền tảng cho nghiên cứu cho rằng khi ta cho gia chủ thấy năng lượng đã bị hao phí ra sao trong nhà của họ, họ có khả năng sẽ hành động ngay nhiều hơn gấp 5 lần so với thông thường.

Động thái đầu tiên của họ là phát triển Heatview, một bản đồ tương tác vùng Bristol dựa vào bản đồ Google Street View để cho người dùng thấy hình ảnh nhiệt phía trước nhà họ và hình ảnh nhiệt của hàng xóm. Nhóm này đã ứng dụng khả năng từ máy ảnh của Harper với công nghệ rẻ hơn, bao gồm các phần mềm họ tự phát triển và một máy ảnh có thể gắn vào điện thoại iPhone. Điều này khiến cho chi phí để có thiết bị khảo sát hình ảnh nhiệt giảm xuống chỉ còn khoảng 350 bảng Anh so với ban đầu là trên 5.000 bảng Anh.

"Mọi người nhận thấy ý tưởng về năng lượng thường khó diễn tả thành hình ảnh và khó hiểu được," tổng giám đốc dự án Andrews cho biết. "Bản năng ban đầu của tôi là - nhìn thấy và tin tưởng - là đặc biệt đúng trong trường hợp này - đã cho thấy là chính xác bằng nghiên cứu độc lập."

Nông trại trên không ở Hong Kong

Vũ khí chết người từ thiết bị bay siêu nhỏ

Lực lượng nào bảo vệ nhà máy điện hạt nhân của Anh?

Trong khi dự án Cheese đang được thành lập, các nhà tâm lý từ Đại học Plymouth đang tìm hiểu cùng một vấn đề. Nghiên cứu năm 2014 của họ cho thấy những gia chủ nhận được hình ảnh nhiệt bên trong nhà có vẻ đã lắp đặt hệ thống chống gió trong nhà nhiều hơn 4,9 lần so với những người chỉ nhận được thống kê năng lượng sử dụng.

Cách làm thực dụng

Trong giai đoạn đầu tiên của dự án thử nghiệm Cheese, trong mùa đông 2015 -2016, các cư dân ở Bristol được yêu cầu sưởi ấm nhà họ qua đêm. Trong suốt khảo sát, không khí trong nhà họ bị thổi qua cửa trước nhà với một quạt lớn làm tăng cường luồng khí lạnh vào nhà qua các lỗ hổng. Những vấn đề như khe hở trên mái cách nhiệt, cửa sổ không vừa khít và vấn đề với hệ thống sưởi dưới sàn được trình bày trên một máy tính bảng mà gia chủ nhìn thấy khi họ cùng người khảo sát đi lại quanh nhà. Theo các cuộc gọi đến sau khảo sát, 73% số gia chủ đã có hành động nào đó trong vòng ba tháng, và 94% nói họ dự định sẽ tiếp tục làm thêm.

Dự án Cheese không chỉ là nỗ lực duy nhất để khuyến khích các chủ nhà tạo ra thay đổi tiết kiệm năng lượng. Nhưng rất nhiều mô hình do chính phủ tiến hành đã không đạt được kết quả như mong đợi.

Vào năm 2013, chính phủ Anh bắt đầu một chương trình được gọi là Green Deal (Thỏa thuận Xanh) theo đó đưa ra các khoản vay nhằm tiến hành các thay đổi sinh hoạt của người tiêu dùng nhằm tạo thói quen tiết kiệm năng lượng. Các khoản vay này sẽ được hoàn trả thông qua hóa đơn tiền điện gas, và quỹ Cộng đồng Green Deal theo đó cấp ngân khoản cho các chính quyền địa phương để tạo thêm các ưu đãi khác nữa.

Cả hai dự án đều bị loại bỏ hai năm sau đó vì có quá ít người tham gia trong lúc bản thân các dự án bị chỉ trích rộng khắp. Thậm chí Hội đồng Thành phố Bristol đã phải nhảy vào giúp các khách hàng đã đăng ký tham gia chương trình tiết kiệm năng lượng cho nhà họ sau khi công ty ký hợp đồng cung cấp dịch vụ bị buộc phải đóng cửa.

Cho tới nay, dự án thử nghiệm Cheese đã tiến hành khoảng 110 khảo sát qua hai mùa đông. Nhóm đã có các thảo luận bước đầu với các nhóm ở các thành phố khác, những người cũng quan tâm tới việc thực hiện các dự án tương tự, chẳng hạn như thành phố Vancouver.

"Trong vòng 5 năm, tôi hy vọng chúng ta sẽ có từ 10 đến 20 thành phố tiến hành khảo sát hình ảnh nhiệt," Harper nói. "Trong vòng một thập niên, nếu làm việc này đúng cách, chúng ta có thể tạo ra ảnh hưởng quan trọng trong việc sử dụng năng lượng hiệu quả."

Rõ ràng là việc này có ảnh hưởng đến tôi. Bên cạnh việc có một tấm ván sàn bị mất, khảo sát trong nhà tôi cho thấy khung cửa sổ không vừa khít, một quạt thông gió bị gió lùa, trong nhà lắp các loại bóng đèn tốn điện năng, có các khe hở giữa các đường ống nước, các đường cáp điện và các lỗ thủng trong lớp xốp cách nhiệt trên mái nhà. Vài tuần sau đó, tôi nhận được cuộc gọi từ một điều phối viên của dự án Cheese, hỏi liệu tôi đã làm gì để giảm mức tiêu thụ năng lượng chưa.

Tôi thừa nhận vẫn còn rất nhiều việc phải làm, nhưng chúng tôi đã trám lỗ hổng ở ván sàn và quyết định dùng lớp lót nền bằng nhựa trong sảnh thay vì chỉ để ván sàn trơn. Mức độ năng lượng mà Harper để lại cho thấy mức tiêu thụ điện năng trong thời gian thực tế khiến tôi phải tắt các bóng đèn không dùng đến. Và tôi đã thay tấm ván sàn bị mất gây guy hại cho môi trường kia.

"Giảng giải cho những ai còn lơ lửng trên mây để họ biết là cần phải làm gì để cứu hành tinh này sẽ là điều vô tác dụng," Harper nói. "Bạn phải chỉ cho mọi người trong cộng đồng thấy cách làm sao để giảm bớt những khoản mà họ phải móc hầu bao ra trả trong lúc lại cải thiện được mức độ tiện nghi cho họ sẽ khiến họ tự nhiên thấy rằng việc tiết kiệm năng lượng trở thành thói quen ở mỗi người. Và kết quả là nhờ đó bạn khai sáng được cho mọi người về cách cắt giảm đáng kể khí thải carbon."

Bài tiếng Anh đã đăng trên BBC Future.

Tin liên quan