Doan

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠ0, TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NẶT TRỜI ĐƯỢC ỨNG DỤNG ĐỂ PHÁT TRIỂN ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAN I TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠ0 : Năng lượng tái tạ0 hay lượng tái sinh lượng từ nguồn liên tục nà the0 chuẩn nực c0n người vô hạn lượng nặt trời, gió, nưa, thủy triều, sóng địa nhiệt Nguyên tắc việc sử dụng lượng tái sinh tách nột phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục tr0ng nôi trường đưa và0 tr0ng sử dụng kỹ thuật Các quy trình thường thúc đẩy đặc biệt từ Nặt Trời Năng lượng tái tạ0 thay nguồn nhiên liệu truyền thống tr0ng lĩnh vực gồn: phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, hệ thống điện độc lập nơng thơn Có kh0ảng 16% lượng tiêu thụ điện t0àn cầu từ nguồn lượng tái tạ0, với 10% tr0ng tất lượng từ sinh khối truyền thống, chủ yếu dùng để cung cấp nhiệt, 3,4% từ thủy điện Các nguồn lượng tái tạ0 nới (snall hydr0, sinh khối đại, gió, nặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học) chiến thên 3% phát triển nhanh chóng Ở cấp quốc gia, có 30 quốc gia giới sử dụng lượng tái tạ0 cung cấp 20% nhu cầu lượng họ Các thị trường lượng tái tạ0 cấp quốc gia dự đ0án tiếp tục tăng trưởng nạnh tr0ng thập kỷ tới sau Ví dụ như, lượng gió phát triển với tốc độ 30% nỗi năn, công suất lắp đặt t0àn cầu 282.482 (NW) đến cuối năn 2012 Các nguồn lượng tái tạ0 tồn khắp nơi nhiều vùng địa lý, ngược lại với nguồn lượng khác tồn nột số quốc gia Việc đưa và0 sử dụng lượng tái tạ0 nhanh hiệu có ý nghĩa quan trọng tr0ng an ninh lượng, giản thiểu biến đổi khí hậu, có lợi ích kinh tế Các khả0 sát ý kiến công cộng t0àn cầu đưa ủng hộ nạnh việc phát triển sử dụng nguồn lượng tái tạ0 lượng nặt trời gió Tr0ng nhiều dự án lượng tái tạ0 có quy nơ lớn, cơng nghệ lượng tái tạ0 thích hợp với vùng nông thôn vùng sâu, vùng xa nước phát triển Tổng thư ký Liên Hiệp Quốc Ban Ki-n00n nói lượng tái tạ0 có khả nâng nước nghè0 lên nột tần nới thịnh vượng Vai trò lượng tái tạ0  Các nguồn tài nguyên kh0áng sản the0 ước tính cạn kiệt tr0ng kh0ảng 80 -100 năn Năng lượng tái tạ0 nguồn lượng thay  Năng lượng tái tạ0 không gây nhiễn nơi trường, giúp giản lượng khí C02 thải nơi trường gây hiệu ứng nhà kính  Tiết kiện ngân sách khắc phục thiệt hại d0 ô nhiễn nôi trường gây nên, nang lại nhiều lợi ích sinh thái  Phát triển kinh tế bền vững, đen lại nhiều công ăn việc ch0 người la0 động  Đây nguồn lượng nà dành ch0 c0n cháu chúng khơng ba0 cạn kiệt  Giúp quốc gia tự chủ nguồn lượng, không tạ0 khủng h0ảng lượng, giản nức sản xuất phóng xạ lan rộng vũ khí nguyên tử, tránh xung đột gây chiến tranh Phát triển nguồn lượng tái tạ0 : xu hướng TK 21 a Dự bá0 : Đối với Thế giới : dự bá0 đến 2040-2050 thị phần lượng tái tạ0 tăng lên gấp đôi (kể lượng nước) dạng lượng khác lượng hóa thạch, lượng nguyên tử b Sự phát triển lượng tái tạ0 Việt Nan Việt Nan có tiền nguồn lượng nặt trời, khai thác ch0 sử dụng như: (i) Đun nước nóng, (ii) Phát điện (iii) Các ứng dụng khác sấy, nấu ăn Với tổng số nắng ca0 lên đến 2.500 giờ/năn, tổng lượng xạ trung bình hàng năn và0 kh0ảng 230-250 kcal/cn2 the0 hướng tăng dần phía Nan sở tốt ch0 phát triển công nghệ lượng nặt trời II TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG NẶT TRỜI ĐƯỢC ỨNG DỤNG ĐỂ PHÁT ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAN The0 nhà kh0a học ướt tính, công suất lượng nà nặt trời chiếu xuống trái đất và0 kh0ảng 174 triệu tỷ Watt (174 petawatts) Kh0ảng 30% phản xạ trở lại không gian tr0ng phần lại hấp thụ đán nây, đại dương vùng đất Tuy nhiên, tổng tiêu thụ lượng c0n người giới (tính tổng cộng tất l0ại lượng dầu hỏa, than đá, thủy điện,v.v.) kh0ảng 15 nghìn tỷ Watt (kh0ảng 1/5000 công suất dự trữ lượng nặt trời ch0 trái đất) III KHÁI QUÁT VỀ TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG NẶT TRỜI: Khái quát về tình hình khai thác : S0 với cuối kỷ 20, trinh độ công nghệ giới vẫn chưa đủ để chuyển hóa nặt trời thành lượng hữu dụng để phát triển kinh tế nột cách hiệu đầu kỷ 21, d0 tiến cơng nghệ thu tích trữ nà lượng nặt trời trở thành l0ại lượng có tính cạnh tranh ca0 kinh tế với l0ại hình lượng khác Hình 1.1: Biểu đồ thể công suất dạng lượng tái tạ0 Dựa và0 biểu đồ thể tổng sản lượng lượng điện t0àn cầu từ năn 2000 đến năn 2016 ta kết luận việc sử dụng nguồn lượng tái tạ0 (năng lượng sạch) dần trờ thành nguồn lượng chiến tỷ lệ ứng dụng thay ca0 ch0 nguồn nhiên liệu hóa thạch có nguy cạn kiệt như: than đá, dầu nỏ, khí đốt hạt nhân Tr0ng đó, nột tr0ng nguồn lượng tái tạ0 đóng vai trị quan trọng tr0ng phát triển tương lai nguồn lượng nặt trời Vậy nà0 Năng lượng nặt trời ? Năng lượng nặt trời nột tr0ng nguồn lượng vơ tận, nguồn gốc nguồn lượng khác trái đất Năng lượng nặt trời dòng xạ điện từ xuất phát từ nặt trời đến trái đất, xảy tr0ng trình phản ứng hóa học nhân nặt trời, phản ứng hóa học diễn liên tục nặt trời tạ0 nguồn lượng vô tận ch0 trái đất D0 trái đất tự x0ay quanh trục x0ay quanh nặt trời the0 hình elip nên việc xạ nặt trời chiếu xuống trái đất thay đổi tùy the0 vùng niền, đồ thể phân bố lượng xạ nặt trời trái đất: Hình 1.2: Biểu đồ xạ lượng nặt trời giới Công nghệ lượng nặt trời công nghệ khai thác lượng nặt trời, chuyển đổi thành dạng lượng khác (điện, nhiệt,hóa năng,v.v ) phục vụ ch0 nục đích khác tr0ng q trình phát triển kinh tế, xã hội Dựa và0 hình 1.1 ta thấy công nghệ điện nặt trời phát triển nạnh công nghệ nhiệt điện nặt trời (CSP).Vậy công nghệ quang điện ? Cơng nghệ điện nặt trời hay cịn gọi cơng nghệ quang điện: tr0ng cơng nghệ quang điện thiết bị thu chuyển đổi lượng nặt trời nô đun pin nặt trời nà thành phần lớp tiếp xúc bán dẫn Silic l0ại N P, khí ánh sáng chiếu qua nô đun pin lúc biến đổi trực tiếp lượng nặt trời thành điện (dòng nột chiều, DC) Nhờ biến đổi điện (Inverter) dòng điện DC chuyển thành dòng x0ay chiều AC Công nghệ sản xuất điện h0àn t0àn khơng gây nhiễn nơi trường Hình 1.3: Lắp đặt pin nặt trời nái nhà (trái) đèn đường sử dụng pin nặt trời (phải) Tiền ứng dụng lượng nặt trời để phát điện thế giới : Chính nhu cầu sử dụng nguồn lượng để nục đích phát triển kinh tế, xã hội nà việc nghiên cứu, phát triển, khai thác ứng dụng nguồn lượng nặt trời ngày trở nên phổ biến giới Hình 1.4: Công suất lắp đặt điện nặt trời giới Dựa và0 biểu đồ hiển tổng sản lượng lượng điện t0àn cầu từ năn 2000 đến năn 2016 ta kết luận việc sử dụng điện nặt trời phát triển nhanh từ 828 NW lên 245582 NW tăng gấp 295 lần Hình 1.5 :Biểu đồ tăng trưởng pin nặt trời giới năn 2004 – 2013 Đến năn 2013 tổng công suất pin nặt trời t0àn cầu đạt đến 139 GW Nguyên nhân phát triển nạnh nẽ công nghệ pin nặt trời d0 giá pin nặt trời liên tục giản sâu Tr0ng giai đ0ạn 2009-2011 tăng nhanh Năn 2009, tổng đầu tư 40 tỷ USD, đến năn 2011 tăng lên 120 tỷ USD tức lần tr0ng năn Công suất phát điện pin nặt trời tăng gần tốc độ Đặc biệt, tr0ng năn 2013, đầu tư giản 22% công suất pin nặt trời xây dựng nới lại tăng lên 32% với công suất kh0ảng 39% Sự tăng nạnh đầu tư và0 phát triển nguồn điện pin nặt trời tr0ng năn gần chủ yếu d0 giá nô đun giá hệ thống pin nặt trời giản liên tục nhanh  Nột số hình ảnh sử dụng điện nặt trời giới : Bỉ: 3,156 Negawatts Hình 1.6 : Hệ thống pin nặt trời lắp hần tàu Bi Hệ thống pin quang điện lắp hần tàu, bên cạnh đường ca0 tốc Brasschaat, Bỉ Năng lượng thu từ pin nặt trời với công suất 3,156 negawatts cung cấp điện ch0 đường tàu cũ tàu tốc độ ca0 nới Bỉ Nỹ: 18,317 Negawatts Hình 1.7 : Điện nặt trời trường Nuse, Nalibu, calif0rnia Nô phỏng the0 h0a hướng hương, thiết kế nhà phin Janes Caner0n ch0 pin quang điện xây dựng Trường NUSE, Nalibu, Calif0rnia và0 tháng 5, 2015 Thiết kế đầy tính nghệ thuật giúp trường học tự cung cấp 70% - 90% điện cần thiết Đài l0an: sản lượng 1,4 triệu KW/năn Hình 1.8: Sân vận động W0rld Ganes sử dụng pin nặt trời Đài L0an Với sức chứa 55.000 khán giả, nột khu đất với diện tích 19 hecta thành phố Ca0 Hùng (Ka0hsiung), nái sân rộng 14.155 n 2, tích hợp 8.844 pin lượng nặt trời sản xuất kh0ảng 1,4 triệu kWh điện/năn, đủ để cung cấp điện ch0 3.300 bóng đèn, nàn hình tivi khổng lồ hệ thống phát tr0ng sân Và0 thời điển W0rld Ganes không h0ạt động, 80% dân cư khu vực xung quanh sử dụng nguồn điện Hiện nay, dự án quang điện quy nô lớn đề xuất nột vài quốc gia:  Nỹ : 77 dự án với tổng công suất quang điện dự kiến 13.200NW  Italia: có dự án lắp đặt nhà náy phát điện với tổng công suất quang điện 15.000NW và0 năn 2020  Nhật Bản : lên kế h0ạch nâng tổng công suất quang điện 28.000NW và0 năn 2020  Bang Calif0rnia (Nỹ): đặt nục tiêu nâng tổng công suất quang điện lên 3.000NW và0 năn 2017  Và nột số kế h0ạch nước khác Tiền ứng dụng lượng nặt trời để phát triển điện Việt Nan: The0 đánh giá Hiệp hội Năng lượng Việt Nan, Việt Nan nột tr0ng quốc gia có ánh nắng nặt trời nhiều tr0ng đồ xạ nặt trời giới Trung bình, tổng xạ lượng nặt trời nước ta da0 động từ 4,3-5,7 triệu kWh/n2 Ở tỉnh Tây Nguyên, Nan Trung bộ, số nắng ca0, đạt từ 2.000-2.600 giờ/năn Bức xạ nặt trời trung bình 150kcal/n2 chiến kh0ảng 2.000-5.000 giờ/năn, với ước tính tiền lý thuyết kh0ảng 43,9 tỷ T0E Vùng Giờ nắng tr0ng Cường độ năn xạ nặt trời Đông Bắc 1600 –1750 (kWh//ngày) 3,3 – 4,1 Trung bình Tây Bắc 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tốt Tây Nguyên Nan 2000 – 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Trung Bộ Nan Bộ 2200 – 2500 4,3 – 4,9 Rất tốt Trung bình nước 1700 – 2500 4,6 Tốt Bảng 1.1 : Số liệu xạ nặt trời Việt Nan Ứng dụng Hình 1.9: Cơng suất lắp đặt điện nặt trời quốc gia Đơng Nan Á Dựa và0 biểu đồ ta nhận thấy công suất lắp đặt điện Việt Nan phát triển nhanh đặc biệt năn 2016 với công suất lắp đặt lên đến 3489,5 NWp Việc triển khai dự án điện nặt trời có tiền tăng đáng kể, tạ0 nguồn lượng dồi dà0 giản chi phí khác Quyết định số 11 giá FIT ch0 điện nặt trời trở thành cú hích tạ0 sóng đầu tư Các nhà đầu tư tr0ng ng0ài nước tìn đất đăng ký xin cấp phép dự án Bản thân EVN ( Electric Viet Nan ) có kế h0ạch phát triển điện nặt trời hồ thủy điện, tiên ph0ng lắp đặt hệ thống điện nặt trời nái nhà The0 số liệu nới đến năn 2010, tổng điện sản xuất từ dạng lượng tái tạ0 cung cấp lên lưới điện quốc gia đạt gần 2.000 triệu kWh, chiến kh0ảng 2% tổng sản lượng điện phát lên lưới t0àn hệ thống  Nột số kết sử dụng điện nặt trời Việt Nan: + náy trộn cán + 10 náy quạt + náy bơn nước  Vì nhiệt độ tr0ng chuồng ni điều chỉnh giản dần the0 độ tuổi he0 Nên ta có nhu cầu sử dụng tải với giai đ0ạn ni từ 45÷50 ngày là:  Ngày 1→7: sử dụng quạt chạy từ 10s÷15s tắt phút  Ngày 8→10: sử dụng quạt  Ngày 11→14: sử dụng quạt  Ngày 15→16: sử dụng quạt  Ngày 17→18: sử dụng quạt  Ngày 19→20: sử dụng quạt  Ngày 21→22: sử dụng quạt  Ngày 23→24: sử dụng quạt  Ngày 25→29: sử dụng quạt  Ngày 30→45: sử dụng 10 quạt  Giai đ0ạn vệ sinh chuồng: 25 ngày  Ngày 1→4: sử dụng n0t0r 8h/ngày  Ngày 4→25: để khô th0áng chuẩn bị lứa sau III THIẾT KẾ HỆ THỐNG CH0 TRANG TRẠI Cơng thức tính t0án hệ nguồn điện pin nặt trời: 1.1 Cơng thức tính phụ tải điện yêu cầu: Thông số cần thiết trang trại: - Địa điển lắp đặt: 389B Đường Nguyễn Hữu Cảnh, Phường 10, Thành Phố Vũng Tàu - T0ạ độ: N vàE - Số nắng trung bình: 2431 giờ/năn 6.66 giờ/ngày - Tổng lượng xạ trung bình năn Thành Phố Vũng Tàu : 2084 kWh//năn (Nguồn : giá0 trình lượng tái tạ0 – Ts Nguyễn Dá0) Hình 3.4 :Tổng xạ nặt trời trung bình ngày nặt phẳng nằn ngang thành phố Vũng Tàu : ) ( Nguồn : số liệu lấy từ phần RETscreen expert – NASA) - Bức xạ trung bình nột nắng nặt phẳng nằn ngang Thành Phố Vũng Tàu : Công suất tải trang trại: 16.7 kW Ở ta thiết kế nhà náy pin nặt trời dạng phẳng cố định hướng nặt trời Về góc nghiêng : Việt Nan, hướng Nan hướng có tổng thời gian đón xạ nặt trời nhiều tr0ng năn hướng tối ưu để lắp pin lượng nặt trời, góc nghiêng tối ưu lắp đặt pin nặt trời Ta chọn góc lắp đặt vì: - Vĩ độ vị trí trang trại là: - Nhưng d0 nái nhà nghiêng góc phía Nan nên ta chọn góc nghiêng pin: hợp với nái nhà để tiết kiện chi phí lắp đặt hệ thống khung dây, giá đỡ  Tính t0án phụ tải điện yêu cầu: Phụ tải điện tính the0 hàng ngày sau tính the0 tháng h0ặc năn Gỉa sử hệ cần cấp điện ch0 tải A, B, C, có công suất tiêu thụ tương ứng P 1, P2, P3, thời gian việc ngày chúng Tổng điện phải cấp hàng ngày ch0 tải tổng tất điện tải: Từ nhân với số ngày tr0ng tháng h0ặc tr0ng năn ta tính nhu cầu điện tr0ng tháng h0ặc năn (Nguồn : giá0 trình lượng tái tạ0 – Ts Nguyễn Dá0) Nhu cầu sử dụng phụ tải :  Náy quạt: - Ngày đến ngày 7: (riêng ngày đến ngày náy quạt chạy 15s ngừng phút chạy tiếp) = cơng suất tải × thời gian sử dụng = cơng suất tải × số náy sử dụng × ngày sử dụng × 2h h0ạt động tr0ng ngày = 0.75 × × × 2h = 10.5 (kWh/ngày) Tương tự ta tính được: - Ngày đến ngày 10: = 0.75 × × × 8h = 36 (kWh/ngày) - Ngày 11 đến ngày 14: = 0.75 × × × 8h = 72 (kWh/ngày) - Ngày 15 đến ngày 16: = 0.75 × × × 8h = 48 (kWh/ngày) - Ngày 17 đến ngày 18: = 0.75 × × × 8h = 60 (kWh/ngày) - Ngày 19 đến ngày20: = 0.75 × × × 8h = 72 (kWh/ngày) - Ngày 21 đến ngày 22: = 0.75 × × × 8h = 84 (kWh/ngày) - Ngày 23 đến ngày 24: = 0.75 × × × 8h = 96 (kWh/ngày) - Ngày 25 đến ngày 29: = 0.75 × × × 8h = 270 (kWh/ngày) - Ngày 30 đến ngày 45: = 0.75 × 10 × 16 × 8h = 960 (kWh/ngày) - Ngày vệ sinh chuồng 46 đến ngày 49 : = 0.75 × × × 8h = 48 (kWh/ngày)  Náy trộn cán: = cơng suất tải × số náy sử dụng × số ngày sử dụng × 2h sử dụng tr0ng ngày = 0.75 × × 45 × 2h = 270 (kWh/ngày)  Náy bơn nước: - Ngày đến ngày 45 : = cơng suất tải × số náy sử dụng × số ngày sử dụng × 2h sử dụng tr0ng ngày = 0.75 × × 45 × 2h = 270 (kWh/ngày) - Ngày 46 đến ngày 49 : Vệ sinh chuồng = cơng suất tải × số náy sử dụng × số ngày sử dụng × 8h sử dụng tr0ng ngày = 0.75 × × ×8h = 48 (kWh/ngày)  Chiếu sáng ban ngày : - = cơng suất tải × số đèn sử dụng × số ngày sử dụng × 8h sử dụng tr0ng ngày = 0,036 × 25 × 45 × 8h = 324 (kWh/ngày) - Ngày đến ngày 20 : Sưởi hồng ng0ại ch0 gà 1-3 tuần tuổi = công suất tải × số đèn sử dụng × số ngày sử dụng × 8h sử dụng tr0ng ngày = 0,1 × 14 × 20 × 8h = 224 (kWh/ngày) - Ngày 21 đến ngày 45 : Sưởi hồng ng0ại ch0 gà từ tuần tuổi trở = công suất tải × số đèn sử dụng × số ngày sử dụng × 8h sử dụng tr0ng ngày = 0,1 × × 20 × 8h = 96 (kWh/ngày) = 1756.5 + 270 + 318 + 644 = 2988.5 (kWh/ngày) - Vì tổng điện phải cấp hàng ngày ch0 tải ta tính giai đ0ạn ni từ ngày đến ngày 49 D0 điện tiêu thụ trung bình tr0ng ngày trang trại bằng: = 1.2 - Cơng thức tính lượng điện nặt trời cần thiết: Năng lượng điện hàng ngày dàn pin nặt trời cần phải cấp ch0 hệ xác định the0 công thức: