Nghiên cứu cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời cung cấp điện cho nhà máy gạch không nung

Trang 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC NGUYỄN QUYẾT THẮNG NGHIÊN CỨU CẤU HÌNH TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN HỖN HỢP GIÓ, MẶT TRỜI CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY GẠCH KHÔNG NUNG LUẬN VĂN THẠC S

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

NGUYỄN QUYẾT THẮNG

NGHIÊN CỨU CẤU HÌNH TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN HỖN HỢP GIÓ, MẶT TRỜI CUNG CẤP ĐIỆN CHO NHÀ MÁY GẠCH

KHÔNG NUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

Hà Nội, 2022

HÀ NỘI, 202…

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG

Người hướng dẫn khoa học: TS Vũ Minh Pháp

Hà Nội, 2022

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian tiến hành triển khai nghiên cứu, em cũng đã hoàn thành nội dung luận văn “Nghiên cứu cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời cung cấp điện cho nhà máy gạch không nung” Luận văn được hoàn thành không chỉ là công sức của bản thân em mà còn có sự giúp đỡ, hỗ trợ tích cực của nhiều cá nhân

và tập thể

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến TS Vũ Minh

Pháp, người trực tiếp hướng dẫn cho luận văn cho em Thầy đã dành cho em nhiều

thời gian, tâm sức, cho em nhiều ý kiến, nhận xét quý báu, giúp luận văn của em được hoàn thiện hơn về mặt nội dung và hình thức Thầy cũng đã luôn quan tâm, động viên, nhắc nhở kịp thời để em có thể hoàn thành luận văn đúng tiến độ

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo khoa Quản Lý Năng Lượng trường đại học Điện Lực, những ý kiến đóng góp quý báu cùng sự quan tâm, động viên và chỉ bảo tận tình của thầy, cô giáo vừa giúp em có được sự khích lệ, tin tưởng vào bản thân, vừa tạo động lực nhắc nhở em có trách nhiệm với đề tài của mình, giúp

em hoàn chỉnh luận văn tốt hơn

Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, các anh/chị cùng lớp cao học vì đã luôn động viên, quan tâm giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 06 năm 2022

Tác giả

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời cung cấp điện cho nhà máy gạch không nung” là công trình nghiên cứu của bản thân Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong luận văn đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo

Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, do cá nhân em tự tìm hiểu và thực hiện trong quá trình nghiên cứu và viết luận văn của mình, không sao chép và chưa được sử dụng cho đề tài luận văn nào

Hà Nội, tháng 06 năm 2022

Tác giả

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 7

DANH MỤC HÌNH ẢNH 8

DANH MỤC BẢNG BIỂU 11

I MỞ ĐẦU 12

1 Lý do chọn đề tài 12

2 Mục tiêu nghiên cứu 13

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 14

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 14

5 Phương pháp nghiên cứu 14

II NỘI DUNG 15

CHƯƠNG I 15

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN TÁI TẠO (ĐIỆN GIÓ, ĐIỆN MẶT TRỜI) CHO CÁC NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP 15

1.1 Tình hình phát triển điện gió, điện mặt trời trên thế giới và Việt Nam 15

1.1.1 Thế giới 15

1.1.2 Việt Nam 16

1.2 Các công nghệ điện gió và điện mặt trời 22

1.2.1 Công nghệ điện gió 22

1.2.2 Công nghệ điện mặt trời 32

1.2.3 Công nghệ điện hỗn hợp 36

1.3 Tình hình phát triển nhà máy gạch không nung tại Việt Nam 37

1.4 Ứng dụng công nghệ điện tái tạo cho nhà máy công nghiệp 48

1.5 Kết luận chương I 49

CHƯƠNG II 51

GIỚI THIỆU NHÀ MÁY GẠCH KHÔNG NUNG TẠI TỈNH QUẢNG BÌNH 51

2.1 Nhà máy gạch không nung Quảng Bình 51

2.1.1 Giới thiệu về nhà máy gạch không nung Quảng Bình và tỉnh Quảng Bình

51

2.2.2 Đặc điểm thời tiết và khí hậu khu vực nhà máy 53

2.2.3 Tiềm năng năng lượng tái tạo tại khu vực Quảng Bình 54

2.2 Nhu cầu sử dụng năng lượng trong nhà máy 56

2.3 Kết luận chương II 60

CHƯƠNG III 61

THIẾT KẾ CẤU HÌNH TỐI ƯU HỆ THỐNG ĐIỆN HỖN HỢP GIÓ, MẶT TRỜI TẠI NHÀ MÁY GẠCH KHÔNG NUNG, TỈNH QUẢNG BÌNH 61

3.1 Phương pháp thiết kế điện hỗn hợp 61

3.2 Dữ liệu phục vụ thiết kế 64

3.2.1 Dữ liệu phụ tải nhà máy 64

3.2.2 Phân tích tiềm năng về năng lượng mặt trời và gió tại khu vực nhà máy 64

3.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện hỗn hợp 64

3.2.4 Các kịch bản mô phỏng 65

3.3 Kết quả mô phỏng cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp 67

3.3.1 Kịch bản 1 (hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời nối lưới) 67

3.3.2 Kịch bản 2 (hệ thống điện mặt trời nối lưới) 70

3.3.3 Xác định kịch bản tối ưu 72

3.3.4 Hiệu quả tài chính dự án 72

3.3.5 Phương án kỹ thuật chi tiết các thiết bị trong hệ thống điện mặt trời hỗn hợp 78 3.4 Kết luận chương III 81

III KẾT LUẬN CHUNG 83

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 87

SẢN PHẨM NGHIÊN CỨU 93

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

19 Thv Thời gian hoàn vốn

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Công suất lắp đặt năng lượng mặt trời và gió trên thế giới [1] 15

Hình 1 2 Tỷ lệ năng lượng tái tạo theo quy hoạch điện VIII [4] 17

Hình 1 3 Bản đồ tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam [5] 18

Hình 1 4 Công suất lắp đặt điện mặt trời tại Việt Nam [1] 19

Hình 1 5 Bản đồ tốc độ gió Việt Nam [7] 20

Hình 1 6 Công suất lắp đặt điện gió tại Việt Nam [1] 21

Hình 1 7 Tổng quan về công nghệ điện gió [9] 23

Hình 1 8 Phân loại Tuabin gió 223

Hình 1 9 Tài nguyên gió trên đất liền Việt Nam, 100m so với mặt đất [7] 25

Hình 1 10 Bản đồ tốc độ gió Việt Nam khoảng cách 200km từ bờ [7] 27

Hình 1 11 Các loại móng của hệ thống nổi ngoài khơi [10] 29

Hình 1 12 Sự phát triển của tuabin gió theo độ cao [11] 31

Hình 1 13 Các loại pin quang điện [12] 32

Hình 1 14 Pin mặt trời silic [13] 33

Hình 1 15 Pin mặt trời màng mỏng [14] 33

Hình 1 16 Hệ thống điện off grid lưu trữ độc lập [15] 34

Hình 1 17 Hệ thống điện mặt trời Hybrid hòa lưới kết hợp lưu trữ [16] 35

Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời nối lưới tập trung [17] 36

Hình 1 19 Minh họa ví dụ sơ đồ của cấu hình hệ thống điện hỗn hợp [18] 37

Hình 1 20 Gạch không nung [19] 38

Hình 1 21 Nhà máy gạch không nung điển hình 47

Hình 1 22 Quy trình sản xuất nhà máy gạch không nung [21] 47

Hình 1 23 Năng lượng tái tạo ứng dụng cho nhà máy công nghiệp [12] 49

Hình 2 1 Mặt bằng nhà máy gạch không nung Quảng Bình 51

Hình 2 2 Vị trí địa lý tỉnh Quảng Bình [22] 52

Hình 2 3 Tỷ trọng các ngành kinh tế tại Quảng Bình 53

Hình 2 4 Vị trí nhà máy gạch không nung Quảng Bình [22] 54

Hình 2 5 Bức xạ mặt trời khu vực dự án [24] 55

Hình 2 6 Tốc độ gió ở khu vực dự án [24] 55

Hình 2 7 Nhà máy gạch không nung điển hình 57

Hình 2 8 Phụ tải tiêu thụ điện của nhà máy 2 năm gần nhất [23] 58

Hình 2 9 Phụ tải tiêu thụ điện các tháng trong năm của nhà máy [23] 58

Hình 2 10 Phụ tải tiêu thụ điện điển hình các ngày trong tháng của nhà máy [24] 59

Hình 2 11 Phụ tải điện nhà máy theo ngày và theo tháng [24] 59

Hình 3 1 Sơ đồ hệ thống điện hỗn hợp [24] 64

Hình 3 2 Kết quả lựa chọn phương án tối ưu kịch bản 1 [24] 67

Hình 3 3 Kết quả phát điện từ hệ thống điện hỗn hợp 67

Hình 3 4 Kết quả phát điện trong ngày điển hình 68

Hình 3 5 Hoạt động mua điện lưới và bán điện mặt trời [24] 69

Hình 3 6 Kết quả lựa chọn phương án tối ưu phương án 2 [24] 70

Hình 3 7 Kết quả phát điện từ hệ thống điện mặt trời nối lưới [24] 70

Hình 3 8 Kết Quả phát điện trong ngày điển hình [24] 71

Hình 3 9 Bểu đồ so sánh 2 phương án lắp đặt hệ thống 72

Hình 3 10 Phân tích cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời [24] 76

Hình 3 11 Quan hệ giữa lượng điện năng mua từ lưới với tổng chi phí hiện tại thuần [24] 77

Hình 3 12 Kết quả giảm phát thải khí nhà kính 77

Hình 3 13 Mối quan hệ giữa giá bán điện mặt trời lên lưới và NPC [24] 78

Hình 3 14 Mặt bằng bố trí hệ thống Điện mặt trời và Tuabin gió 79

Hình 3 15 Sơ đồ một sợi 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1-1: So sánh sự khác nhau giữa các loại hình điện gió 26

Bảng 2-1: So sánh gạch không nung và gạch nung 51

Bảng 2-2: Danh sách các thiết bị tiêu thụ điện chính lắp đặt tại nhà máy gạch không nung 56

Bảng 3-1: Thông số đầu vào phục vụ mô phỏng 65

Bảng 3-2: Chi phí hệ thống điện hỗn hợp 66

Bảng 3-3: Hiệu quả dự án 74

Bảng 3-4: Kết quả tính toán 75

I MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Thế giới đang đối mặt với những thách thức lớn liên quan đến môi trường do ô nhiễm nguồn nước, không khí, ô nhiễm các chất hữu cơ độc hại khó phân hủy… bắt nguồn từ các hoạt động phát triển kinh tế - xã hội Để giảm thiểu rủi ro từ quá trình này, hướng tới một nền sản xuất xanh hơn, sạch hơn, tăng trưởng xanh đang là xu hướng được nhiều quốc gia chú trọng và lựa chọn Đây cũng là nội dung chủ đạo của phát triển bền vững có sự kết hợp chặt chẽ, hợp lý, hài hòa giữa phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường, đáp ứng nhu cầu của thế hệ hiện tại, nhưng không làm ảnh hưởng đến các thế hệ tương lai

Hiện nay, chuyển dịch từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo cũng đang được xem là một xu hướng tất yếu nhằm hạn chế phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường và giảm sự phụ thuộc vào các nhiên liệu hóa thạch Trong xu hướng đó, nhiều công ty trên toàn cầu, đặc biệt là các tập đoàn đa quốc gia có sức ảnh hưởng lớn, đã tiên phong dùng năng lượng sạch, thậm chí đưa ra lộ trình cụ thể tiến tới sử dụng 100% năng lượng tái tạo Tại Việt Nam, chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh thời kỳ 2011 - 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt với 3 mục tiêu lớn là tái cấu trúc

và hoàn thiện thể chế kinh tế theo hướng xanh hóa các ngành hiện có và khuyến khích phát triển các ngành kinh tế sử dụng hiệu quả năng lượng và tài nguyên với giá trị gia tăng cao; nghiên cứu, ứng dụng ngày càng rộng rãi công nghệ tiên tiến nhằm sử dụng hiệu quả hơn tài nguyên thiên nhiên, giảm cường độ phát thải khí nhà kính, góp phần ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu; và nâng cao đời sống nhân dân, xây dựng lối sống thân thiện với môi trường thông qua tạo nhiều việc làm từ các ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ xanh, đầu tư vào vốn tự nhiên, phát triển hạ tầng xanh Việc sử dụng năng lượng tái tạo trong hoạt động sản xuất, kinh doanh để phát triển bền vững cũng ngày càng được các doanh nghiệp quan tâm Thời gian qua, nhiều doanh nghiệp trong nước đã đầu tư lắp đặt các hệ thống năng lượng tái tạo (đặc biệt là điện gió và điện mặt trời) để giảm chi phí điện hàng tháng

do mua điện lưới quốc gia Chi phí điện ngày càng tăng tạo thêm nhiều áp lực cho các công

ty kinh doanh và các nhà máy sản xuất công nghiệp Lắp đặt các hệ thống điện mặt trời và điện gió giúp các công ty và các nhà máy công nghiệp có thể sử dụng trực tiếp điện năng

do các nguồn điện sạch tạo ra để tiết kiệm chi phí điện và hướng đến các giải pháp thân thiện với môi trường

Trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng hiện nay, các sản phẩm gạch không nung (GKN) ngày càng được nhiều doanh nghiệp trong nước quan tâm đầu tư sản xuất để thay thế dần các sản phẩm gạch nung do phù hợp với xu thế thời đại và chiến lược phát triển vật liệu không nung của Chính phủ, thân thiện với môi trường, không gây ô nhiễm, bảo vệ sức khỏe con người Ưu điểm nổi bật của GKN là giá thành thấp hơn từ 5 đến 10% so với các loại gạch truyền thống Ngoài ra, GKN được sản xuất theo dây chuyền cơ giới hóa, người lao động không phải tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ cao Gạch có tính cách âm, cách nhiệt, trọng lượng gạch nhẹ, giúp giảm chi phí cho kết cấu móng, bộ phận chịu lực, khung dầm,

từ đó cho phép hạ thấp giá thành của các công trình

Tuy nhiên, chi phí điện tự dùng tại các nhà máy sản xuất gạch không nung thường chiếm khoảng 2% doanh thu hàng năm của nhà máy Mặt khác, các nhà máy gạch không nung vẫn sử dụng toàn bộ điện mua từ điện lưới quốc gia, giá mua điện cao, vì vậy nhà máy cần có phương án cung cấp điện để tối ưu chi phí năng lượng

Xuất phát từ thực tế như vậy, học viên đề xuất thực hiện nội dung nghiên cứu “Xác định cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời cung cấp điện cho nhà máy gạch không nung”, kết quả nghiên cứu tại nhà máy sản xuất gạch không nung điển hình sẽ tính toán được cấu hình tối ưu và hiệu quả kinh tế kỹ thuật môi trường khi sử dụng hệ thống điện mặt trời kết hợp điện gió để tiết kiệm chi phí điện cho nhà máy và góp phần tạo nên những sản phẩm đạt tiêu chuẩn xanh, tăng sức cạnh tranh trên thị trường Việt Nam Sự thành công của luận văn cũng sẽ góp phần xác định tầm quan trọng khi ứng dụng các công nghệ điện tái tạo cho các nhà máy công nghiệp nói chung và nhà máy sản xuất gạch không nung nói riêng trên toàn quốc

2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát:

- Nghiên cứu cấu hình tối ưu khi sử dụng hệ thống điện hỗn hợp gió, năng lượng mặt trời cho nhà máy gạch không nung để đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng cho nhà máy

Mục tiêu cụ thể:

- Đánh giá hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, môi trường cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp mặt trời và gió cho nhà máy sản xuất gạch không nung

- Xác định phương pháp thiết kế tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió và mặt trời

- Nâng cao kiến thức về lĩnh vực công nghệ năng lượng tái tạo cho học viên cao học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, lý luận khoa học về các công nghệ điện gió, điện mặt trời và khả năng ứng dụng trong nhà máy công nghiệp

- Tìm hiểu tính năng và cách sử dụng phần mềm mô phỏng hệ thống điện hỗn hợp

- Xác định các giải pháp kỹ thuật và đề xuất cấu hình tối ưu hệ thống điện hỗn hợp gió, mặt trời cho nhà máy sản xuất gach không nung

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ điện hỗn hợp mặt trời và gió sử dụng tại nhà máy sản xuất gạch không nung

- Phạm vi nghiên cứu:

- Phạm vi không gian: nhà máy sản xuất gạch không nung tại huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình

- Phạm vi thời gian: thực hiện từ 11/2021 đến 06/2022

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp thông tin về tình hình phát triển điện tái tạo (điện gió, điện mặt trời)

- Phân tích dữ liệu sử dụng năng lượng tại nhà máy

- Tính toán và chạy phần mềm mô phỏng xác định cấu hình hệ thống điện hỗn hợp mặt trời và gió phù hợp với nhà máy

- Đưa ra một số phương án cung cấp điện gió, điện mặt trời cho nhà máy và so sánh, đánh giá phương án tối ưu, đạt hiệu quả nhất cho nhà máy

- Nhận xét và đánh giá kết quả nghiên cứu

II NỘI DUNG

CHƯƠNG I ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN TÁI TẠO (ĐIỆN GIÓ, ĐIỆN MẶT TRỜI) CHO CÁC NHÀ MÁY CÔNG NGHIỆP

1.1 Tình hình phát triển điện gió, điện mặt trời trên thế giới và Việt Nam 1.1.1 Thế giới

Sự tăng trưởng năng lực sản xuất điện từ các tấm pin mặt trời, tuabin gió và các công nghệ tái tạo khác trên thế giới đang tăng tốc trong những năm tới và đã lập kỷ lục cao nhất

từ trước tới nay về các công trình năng lượng tái tạo lắp đặt mới

Hình 1 1 Công suất lắp đặt năng lượng mặt trời và gió trên thế giới [1]

Hình 1-1 cho chúng ta thấy được tốc độ phát triển điện gió và điện mặt trời rất nhanh trong các năm qua Mặc dù chi phí vật liệu chính được sử dụng để sản xuất các tấm pin mặt trời và tuabin gió tăng hàng năm, việc bổ sung thêm 226 gigawatt (GW) [2] công suất điện gió và điện mặt trời đã nói lên sự tăng trưởng vượt bậc của công suất lắp đặt, vượt qua mức cao nhất mọi thời đại trước đó được thiết lập vào năm ngoái

1.1.2 Việt Nam

Hiện nay, các nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu, khí đốt đã và đang là nguồn năng lượng chiếm tỷ trọng lớn cho phát điện tại nhiều nước trên thế giới cũng như tại Việt Nam Các nguồn năng lượng nói trên cũng đang dần cạn kiệt, trong khi Việt Nam đang phải đối mặt với những thách thức lớn do các nguồn năng lượng thông thường để đáp ứng nhu cầu phát điện đã và đang vượt quá khả năng cung cấp Với mức tăng trưởng nhu cầu điện năng khoảng 10%/năm [3], vấn đề đẩy mạnh nghiên cứu và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng gió, năng lượng mặt trời là hết sức cấp thiết đối với Việt Nam

Việt Nam là một trong những nước đang phát triển ở Đông Nam Á có mức độ gia tăng nhu cầu sử dụng điện khá cao, đồng thời tỷ trọng năng lượng hóa thạch sử dụng trong phát điện vẫn còn khá lớn Bên cạnh nguy cơ thiếu hụt nguồn năng lượng hóa thạch do trữ lượng đang dần cạn kiệt thì việc sử dụng năng lượng hóa thạch đang gây ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường cũng là một thực trạng mà Việt Nam phải đối mặt

Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một nước có tiềm năng khá lớn về năng lượng tái tạo (NLTT) nhưng hiện tại mới chỉ khai thác và sử dụng chưa tương xứng với tiềm năng năng

Bên cạnh đó, Việt Nam cũng chưa đáp ứng được mục tiêu phát triển trong Chiến lược phát triển NLTT của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 mới được phê duyệt, cũng như Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh, đồng thời chưa đảm bảo các cam kết của Việt Nam trong Hội nghị Thượng đỉnh Liên Hợp quốc về Biến đổi khí hậu (Thỏa thuận Paris) và hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của liên hợp quốc năm 2021

Đẩy mạnh sử dụng NLTT đang là xu thế của các nước trên thế giới bởi vai trò quan trọng và tính ưu việt của chúng, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ sản xuất điện từ NLTT đang phát triển rất nhanh, dần đảm bảo khả năng cạnh tranh với các nguồn năng lượng truyền thống Chính vì vậy, việc gia tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ NLTT là một đòi hỏi tất yếu cho sự phát triển của hệ thống điện tại Việt Nam

Theo Quy hoạch điện VIII, với dự báo tăng trưởng GDP của Việt Nam giai đoạn 2021 – 2030 đạt bình quân 7%/ năm, giai đoạn 2031 – 2045 bình quân 6.6-7.5%/ năm, dự báo điện thương phẩm năm 2030 đạt 505,2 tỷ kWh, năm 2050 đạt 1224,3-1378,7 tỷ kWh Tổng công suất lắp đặt sẽ tăng lên 150.489 MW vào năm 2030[4]

Hình 1 2 Tỷ lệ năng lượng tái tạo theo quy hoạch điện VIII [4]

Tiềm năng năng lượng mặt trời có thể khai thác được căn cứ vào bức xạ mặt trời Việt Nam là khu vực có bức xạ mặt trời hàng năm tương đối lớn và ổn định, đặc biệt là các khu vực Cao nguyên miền Trung, duyên hải miền Trung và miền Nam, Đồng bằng sông

ngày

Hình 1-1:

Hình 1 3 Bản đồ tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam [5].

Về tình hình phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam tính đến cuối năm 2014, đầu năm 2015, tổng công suất lắp đặt điện mặt trời trong cả nước đạt xấp xỉ 4,5 MWp, trong đó khoảng 20% tổng công suất (tương đương với 900 kWp) được đấu nối vào lưới điện Các trạm điện mặt trời nối lưới này có công suất trung bình khoảng 50 kWp và thuộc sở hữu của một số tổ chức và doanh nghiệp lớn, như Intel Corporation, Big C (Hà Nội)… Năm

2018, điện mặt trời của Việt Nam ghi nhận mức tăng trưởng đáng kể, nhưng con số này vẫn còn quá nhỏ so với một số quốc gia có tiềm năng tương tự, như Mỹ, Ý, Philippines, thậm

chí còn thấp hơn Malaysia, Thái Lan Cụ thể, tổng công suất điện mặt trời Việt Nam năm

2018 chỉ là 106 MWp, chưa bằng 1% so với Ý và chỉ bằng khoảng 4% của Thái Lan [6] Năm 2019, tổng công suất điện mặt trời đã tăng lên khoảng 5 GWp, trong đó 4,5 GWp

là của các nhà máy điện mặt trời nối lưới và gần 0,4 GWp của hệ thống điện mặt trời mái nhà Sự phát triển mạnh mẽ này là do các nhà đầu tư đã tăng tốc độ triển khai dự án để tận dụng các ưu đãi của Chính phủ theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam

Tính đến hết năm 2020, nguồn điện mặt trời nối lưới đã được đưa vào vận hành lên tới

9 GW (trong đó, 2 tỉnh Ninh Thuận và Bình Thuận gần 3,5 GW) Quy mô công suất của các dự án điện mặt trời đã được bổ sung quy hoạch là trên 13 GW (tổng quy mô đăng ký xây dựng các dự án điện mặt trời nhưng chưa được bổ sung vào quy hoạch là khoảng 50 GW) Theo Dự thảo quy hoạch điện VIII, dự kiến công suất lắp đặt điện mặt trời sẽ tăng từ

17 GW (giai đoạn 2020-2025) lên khoảng 20 GW (năm 2030) Tỷ trọng điện mặt trời được

kỳ vọng sẽ chiếm 17% (năm 2025), 14% (năm 2030) trong cơ cấu các nguồn điện

Hình 1 4 Công suất lắp đặt điện mặt trời tại Việt Nam [1].

Về điện gió Việt Nam là nước có tiềm năng năng lượng gió rất lớn, với hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính có tốc độ gió trung bình hằng năm lớn hơn 6m/giây

ở độ cao 65m, tương đương công suất 512 GW Đặc biệt, gần 8% diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt, với tốc độ gió ở độ cao 65m là 7 - 8 m/giây

Hình 1 5 Bản đồ tốc độ gió Việt Nam [7].

Về tình hình phát triển điện gió tại Việt Nam kể từ khi Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 39/QĐ - TTg sửa đổi, bổ sung một số điều của Quyết định số 37/2011/QĐ - TTg về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam Đến ngày 31-12-2021 tổng công suất lắp đặt điện gió tại Việt Nam là 3980MW [8] Trong đó có thể kể đến các dự án điện gió Bạc Liêu, Điện gió Trung Nam Ninh Thuận, Điện gió EaNam, … Các dự án điện gió khác đã và đang triển khai ngoài ra còn nhiều trường hợp còn đang trong quá trình xin giấy phép hoặc tìm nhà đầu tư

Một yếu tố khác thúc đẩy sự phát triển của ngành năng lượng gió chính là xu hướng giảm chi phí trong sản xuất, dẫn đến việc giá thành các tuabin gió sẽ ngày càng cạnh tranh hơn trên thị trường

Theo dữ liệu mới nhất, giá điện gió năm 2018 từ các nhà máy trong đất liền được bán cho lưới điện quốc gia là 8,5 US cent/kWh, còn từ các dự án ngoài khơi là 9,8 US cent/kWh, mức giá này đã hết hạn vào ngày 31-10-2021

Tính đến nay, tổng công suất lắp đặt nguồn toàn hệ thống điện Việt Nam đã ở mức khoảng 75.746MW Để đáp ứng nhu cầu năng lượng đang ngày càng lớn, Việt Nam sẽ cần khoảng137,2GW điện vào năm 2030, ước tính vốn đầu tư khoảng128,3 tỷ USD [8]

Tổng công suất điện gió tính đến năm 2021 là 3980 MW Việt Nam cũng là quốc gia duy nhất trong Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á (ASEAN) phát triển điện gió ngoài khơi với các dự án đã được đề xuất như điện gió La Gàn, Thang Long Wind Không dừng lại ở đó,trong bản Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia hiện hành, Việt Nam còn đặt mục tiêu nâng tổng công suất điện gió trên bờ, gần bờ lên 16.121 MW điện gió ngoài khơi là 7.000MW vào năm 2030 [4]

Vào tháng 7/2020, Chính phủ Việt Nam đã cấp giấy phép khảo sát xây dựng nhà máy điện gió ngoài khơi lớn nhất thế giới,với công suất 3.400 MW ở mũi Kê Gà, tỉnh Bình Thuận Sau khi hoàn thành, công suất của dự án này này sẽ vượt xa các nhà máy nhiệt điện

sử dụng than, khí đốt và kể cả nhà máy thủy điện lớn nhất quốc gia [8]

Tuy tiềm năng điện gió rất lớn, nhưng thực tế, các dự án điện gió chưa phát huy hiệu quả, nguyên nhân do có quá nhiều rào cản, khó khăn về pháp lý, kỹ thuật, tài chính, nhân lực và chủ đầu tư dự án

Hình 1 6 Công suất lắp đặt điện gió tại Việt Nam [1].

1.2 Các công nghệ điện gió và điện mặt trời

1.2.1 Công nghệ điện gió

Điện gió là nguồn điện được sản xuất ra bằng cách chuyển đổi động năng của không khí chuyển động thành điện năng Trong các tuabin gió, gió làm quay các cánh quạt của tuabine, cánh quạt này được kết nối với trục của máy phát điện làm máy phát điện hoạt động, từ đó tạo ra năng lượng điện (IRENA.ORG)

Điện gió trở thành một nguồn năng lượng tái tạo được phát triển rộng rãi trong những

thông qua các tuabin (thường có trục nằm ngang) lắp đặt tại các vị trí mà nguồn gióđảm bảo sản lượng phát hàng năm ở mức cao Điện gió có thể phân loại thành hai nhóm chính:

- Điện gió ngoài khơi

Thông tư số 39/2018/QĐ-TTg ngày 10 tháng 9 năm 2018 về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện gió tại Việt Nam định nghĩa dự án điện gió trên bờ và trên biển (ngoài khơi) tương ứng là các dự án có tuabin gió được xây dựng và vận hành phía trong và phía ngoài của đường mép nước biển thấp nhất trung bình trong nhiều năm (18,6năm)

Do chi phí và công nghệ của gió ngoài khơi phụ thuộc rất nhiều vào độ sâu của đáy biển và khoảng cách tới bờ, cần thiết phải bổ sung thêm định nghĩa của điện gió gần bờ Điện gió gần bờ được định nghĩa là gió ngoài khơi với khoảng cách tối đa đến bờ là 50 km và ở độ sâu biển tối đa là 20 m, gió triều được coi là một loại của gió gần bờ Khi độ sâu đáy biển lớn hơn 20 m hoặc ở khoảng cách hơn 50 km, trang trại gió sẽ được coi là gió ngoài khơi Các loại và mô hình tuabin khác nhau được lắp đặt tại các địa điểm khai thác điện gió trên

bờ và ngoài khơi, như được mô tả trong phần dưới đây Tuy nhiên, nguyên tắc hoạt động

là giống nhau, không phụ thuộc vào địa điểm Các tuabin gió hoạt động bằng cách nhận động năng từ gió bằng các cánh quạt gắn trên một rotor và truyền năng lượng lên một trục truyền động Trục này được nối với một hộp số tăng tốc độ gắn với máy phát điện có tốc

độ trung bình hoặc cao, hoặc được nối với một máy phát điện truyền động trực tiếp có tốc

độ thấp Máy phát điện biến đổi năng lượng quay của trục thành năng lượng điện Trong các tuabin gió hiện đại, bước của các cánh rotor được điều chỉnh để đạt tối đa sản lượng điện ở tốc độ gió thấp, duy trì công suất điện ổn định và giới hạn ứng suất cơ học và tải lên

tuabin ở tốc độ gió cao Ví dụ mô tả chung công nghệ tuabin và hệ thống điện sử dụng tuabin có hộp số được trình bày trong hình sau

Hình 1 7 Tổng quan về công nghệ điện gió [9]

Phân loại Tuabin gió: Liên quan tới số cánh của tuabin gió có thể chia thành công nghệ tuabin gió một cánh, hai cánh, ba cánh, hoặc nhiều cánh Trong đó, công nghệ tuabin gió

ba cánh là phổ biến nhất Các công nghệ khác phổ biến dưới dạng nghiên cứu thử nghiệm hoặc triển khai ở quy mô nhỏ

Hình 1 8 Phân loại Tuabin gió

Dựa vào vị trí của trục thì công nghệ tuabin gió được chia làm 2 loại: Loại trục đứng (VAWT-Vertical Axis Wind Turbine) và trục ngang (HAWT-Hozizontal Axis Wind Turbine) Trong loại tuabine trục ngang còn phân biệt vị trí tuabin ngược hướng gió (Upwind) hay theo chiều gió (downwind)

Trong tương lai, có thể xuất hiện một số dạng công nghệ sản xuất điện gió mới, hiện đang được tiến hành thử nghiệm ở quy mô nhỏ: như dạng công nghệ điện gió bay với nhiều biến thể như diều gió, tuabine bay tầng cao, và dạng tuabine đa động cơ

Tuabin gió trên biển:

Hệ thống tuabin gió trên bờ quy mô lớn thường gặp ngày nay là tuabin trục ngang, ba cánh, ngược gió, nối lưới và sử dụng bộ phận điều khiển góc nghiêng cánh tuabin, điều khiển chệch hướng chủ động, tốc độ biến đổi để tối ưu hóa sản lượng phát với các tốc độ gió khác nhau Có ba thông số chính xác định thiết kế của tuabin gió Bao gồm chiều cao của trục, công suất danh định (hoặc công suất định mức) và đường kính rotor

Hình 1-9 là bản đồ tài nguyên gió trên bờ của Việt Nam Đất nước được ưu đãi với rất nhiều địa điểm có tiềm năng gió tốt; Các địa điểm có tài nguyên gió lớn hơn cũng có sẵn, nhưng một số nơi thuộc những vùng khó tiếp cận, yêu cầu đấu nối lưới phức tạp hơn Hơn nữa, việc lắp đặt các tuabin gió lớn trên bờ đòi hỏi phải có cơ sở hạ tầng phát triển để có thể vận chuyển các kết cấu tuabin lớn đến địa điểm Nếu cơ sở hạ tầng không tốt, chi phí lắp đặt sẽ cao hơn nhiều và có thể hợp lý hơn nếu đầu tư vào các tuabin nhỏ hơn mà cơ sở

hạ tầng hiện tại có thể đáp ứng

Hình 1 9 Tài nguyên gió trên đất liền Việt Nam, 100m so với mặt đất [7]

Hai thông số chính để xác định dự án điện gió ngoài khơi là: khoảng cách từ bờ và độ sâu nước biển tại khu vực dự án Hai thông số này cho phép phân biệt giữa các khu vực điện gió với nhau Khi xét đến khoảng cách từ bờ, các dự án điện gió có thể là dự án gần

bờ hoặc xa bờ Dựa trên số liệu độ sâu của nước biển, các dự án điện gió có thể là dự án điện gió bãi triều, nếu trang trại gió nằm ở khu vực nước rất nông, thường là dưới 2m hay còn gọi là khu vực bãi triều Công nghệ tuabin không trực tiếp phụ thuộc vào các thông số phân loại nói trên do công nghệ này chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ gió Tốc độ gió thường

tăng theo khoảng cách so với bờ Các tuabin gió bãi triều do vậy thường tương tự như tuabin gió trên bờ Các yếu tố khác của các dự án điện gió ngoài khơi thường tuân thủ nghiêm ngặt các yếu tố phân loại đề xuất, ví dụ như vị trí trạm biến áp, thời gian xây dựng, tính chất của cáp điện và hậu cần lắp đặt Các dự án càng gần bờ thì càng đỡ đắt đỏ do giảm được chi phí vận chuyển và xây dựng, chiều dài cáp điện và do đó giảm chi phí nhân công Bảng dưới đây thể hiện sự khác nhau giữa các loại dự án gió ngoài khơi

Bảng 1-1: So sánh sự khác nhau giữa các loại hình điện gió

trên bờ và điện mặt trời do hạn chế diện tích

phát triển dự án

- Có thể gây cản trở tầm nhìn, tiếng ồn

và các tác động khác đến cộng đồng dân cư

trong khu vực

đồng dân cư địa phương và các đối tượng

sử dụng biển (quân đội, hàng hải, khai thác

hải sản, du lịch)

do khu vực nước nông thường có tính đa

công suất cao hơn (hiệu suất cao hơn)

LNG, lên đến vài GW

- Điện tích phù hợp lớn, tiềm năng lớn

tiếng ồn và các tác động khác đến các cộng đồng dân cư ven biển

ven biển và đối tượng sử dụng biển thấp hơn

đa dạng sinh học ở các vùng nước sâu thường thấp hơn

đặt và bảo trì

của các trang trại gió yêu cầu phải có hệ thống truyền tải riêng

- Gần với điểm đấu nối lưới điện hơn

- Yêu cầu về chuỗi cung ứng đặc thù thấp

hơn, có thể sử dụng chuỗi cung ứng điện

gió trên bờ

- Mức đầu tư thấp hơn do tiết kiệm được

chi phí thi công và vật tư

cam kết dài hạn từ chính phủ để phát triển chuỗi cung ứng và giảm giá thành

Hiện nay Việt Nam chỉ có định nghĩa chung cho điện gió ngoài khơi theo Thông tư số 39/2018/QĐ-TTg ngày10/9/2018: là các dự án có tuabin gió được xây dựng và vận hành phía ngoài của đường mép nước biển thấp nhất trung bình trong nhiều năm (18,6 năm) Tuy nhiên do độ sâu và khoảng cách vào bở ảnh hưởng lớn tới chi phí đầu tư và công nghệ tuabin, việc phân chia điện gió ngoài khơi thành điện gió gần bờ và điện gió xa bờ là cần thiết

Hiện nay chưa có định nghĩa chung cho điện gió gần bờ do phụ thuộc vào đặc điểm khu vực Ở Việt Nam, tại một số tỉnh thuộc vùng Tây Nam Bộ như Trà Vinh, Sóc Trăng, Bến Tre, Bạc Liêu, Cà Mau,… khu vực ngoài khơi từ bờ đến khoảng cách 50 km có độ sâu đáy biển không lớn

Hình 1 10 Bản đồ tốc độ gió Việt Nam khoảng cách 200km từ bờ [7]

Công nghệ gió ngoài khơi:

Về nguyên tắc, công nghệ tuabin trên bờ hay ngoài khơi đều giống nhau, điểm khác biệt chính giữa các công nghệ này là móng công trình Móng có loại cố định hoặc loại nổi, như được giải thích ở các phần sau đây Sự khác biệt chính giữa tuabin gió trên bờ và ngoài khơi là ở môi trường hoạt động Nguồn gió ở ngoài khơi thường lớn hơn, tốc độ gió trung bình cao hơn Ngoài ra, tải trọng thủy động lực và sự ăn mòn làm cho các điều kiện trên biển trở nên khó khăn hơn Do đó, các tuabin ngoài khơi nền móng phải chắc và có khả năng chống chịu tốt hơn để có thể chịu được môi trường khắc nghiệt hơn Do độ gồ ghề của bề mặt biển thấp hơn và dao động khí động học thấp hơn nên nhiễu động ở ngoài khơi thấp hơn

Các trang trại gió ngoài khơi phải chịu được môi trường biển khắc nghiệt, nền móng tốn kém và các thành phần cơ điện trong tuabin cần được bảo vệ chống ăn mòn Điện gió ngoài khơi vẫn đắt hơn điện gió trên bờ do sự phức tạp trong xây dựng và đấu nối với lưới điện Ngoài ra, thường chưa có sẵn hạ tầng điện trên biển Cùng với chi phí lắp đặt cao, những yếu tố này dẫn đến chi phí đầu tư cao hơn nhiều so với các tuabin trên bờ

có kích thước tương tự Môi trường khắc nghiệt này dẫn đến các hoạt động trên biển tốn kém và tăng chi phí bảo trì Tuy nhiên, do nguồn gió ngoài khơi tốt hơn, việc vận chuyển thiết bị ít bị giới hạn so với hạn chế của các địa điểm sẵn có trên bờ, việc sử dụng năng lượng gió ngoài khơi cho phép xây dựng các tuabin lớn hơn Các hạn chế đối với tuabin gió trên bờ không áp dụng với hệ thống ngoài khơi, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng tại chỗ hạn chế Tuabin càng lớn, chi phí sản xuất điện càng rẻ, và do chi phí xây dựng phần móng trên một đơn vị công suất có thể giảm xuống, người ta mong muốn lắp đặt rotor lớn nhất có thể để tăng số giờ vận hành đầy tải, đồng thời tuân thủ các giới hạn về tải và môi trường

Hệ thống móng nổi ngoài khơi

Các tuabin gió nổi có thể được đặt ở các khu vực xa bờ hơn, nước sâu hơn trong điều kiện mà các giải pháp đáy cố định trở nên quá tốn kém Hơn nữa, tốc độ gió tăng theo khoảng các htuwf bờ biển, do đó (về nguyên tắc) có thể đạt được sản lượng hàng năm cao hơn Công nghệ này mới chỉ được áp dụng trong các dự án trình diễn và thí điểm tính đến năm 2020, nhưng kết quả rất hứa hẹn Hệ thống nổi thường được sử dụng ở vùng nước sâu nơi có độ sâu trên 80 mét Hiện có nhiều loại hệ thống đang được phát triển, nhưng có ba loại nổi bật:

Dạng trụ (a): Là một phao nổi hình trụ mảnh, được neo vào sàn bằng dây neo, sử dụng trọng lượng (dằn) ở phần dưới của phao để hạ trọng tâm xuống dưới tâm và tăng độ ổn định

Neo đứng (b): Hiện có nhiều kiểu thiết kế nhưng chưa có thiết kế tối ưu Tuabin nổi trên mặt nước và được nối bằng dây cáp với hàng loạt cọc dưới đáy biến Lực đẩy nổi lớn dẫn đếnlực năng cao ở cahan do lực kéo lên trên neo đứng dẫn đến tăng độ chắc chắn

Xà lan (c): Có đế rộng để tạo sự ổn định cho tuabin và được đặt chìm một phần Hệ thống cũng được neo tại chỗ bằng dây neo

Hình 1 11 Các loại móng của hệ thống nổi ngoài khơi [10]

Sản lượng phát hàng năm của tuabin gió phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ gió trung bình

ở vị trí tuabin Tốc độ gió trung bình phụ thuộc vào vị trí địa lý, chiều cao của trục tuabin

và độ gồ ghề của bề mặt địa hình Địa hình đồi núi cũng ảnh hưởng đến lưu lượng gió và

do đó địa hình dốc đòi hỏi phải sử dụng các mô hình phức tạp hơn để dự báo nguồn gió, trong khi các điều kiện gió địa phương ở vùng địa hình bằng phẳng thường phụ thuộc vào

độ gồ ghề của bề mặt Ngoài ra, những vật cản tại địa điểm như rừng và đối với các tuabin nhỏ là các tòa nhà và hàng rào cũng làm giảm tốc độ gió hoặc sự ảnh hưởng của các tuabin

ở gần Các tác động che chắn do tuabin ở gần phải được nghiên cứu trước khi lắp đặt trang trại điện gió và tác động này sẽ đòi hỏi gia tăng diện tích cần thiết để lắp đặt trang trại điện gió nhằm đạt được sản lượng phát cao nhất Do sự gồ ghề ở mặt biển là thấp, nên sự thay đổi tốc độ gió theo chiều cao là nhỏ đối với các vị trí ngoài khơi; Sự tăng tốc độ gió do thay đổi chiều cao từ 50m lên 100m là khoảng 8%, so với 20% đối với các địa điểm đặc trưng ở trong đất liền Phải thực hiện đo gió trong thời gian ít nhất 1 năm để dự báo sản lượng điện, nên đo gió trong thời gian dài hơn để cân bằng chênh lệch cường độ gió giữa các năm Tốt nhất là thực hiện đo gió ở trên cùng một độ cao với độ cao của tuabin, tuy nhiên cũng có thể thực hiện đo gió ở các độ cao khác nhau để xây dựng hồ sơ dữ liệu gió, nghĩa là tốc độ gió theo độ cao

Xu thế phát triển điện gió hiện nay tập trung vào việc tăng kích thước tuabin gió và tăng công suất của tuabine gió nhằm tối ưu hóa chi phí

Chiều cao và công suất của tuabin gió cũng đã được các nhà sản xuất nâng lên cùng với việc tăng độ dài cánh Hình dưới minh họa cho sự phát triển kích cỡ của tuabin gió theo từng năm, với tuabine gió ngoài khơi lớn nhất được đưa vào khai thác hiện nay là 9,5MW (Vestas V164-9.5 vào năm 2019) và đang vận hành thử nghiệm là 12MW (Haliade-X12)

dự kiến có thể khai thác thương mại vào năm 2023-2025

Hình 1 12 Sự phát triển của tuabin gió theo độ cao [11]

Nhìn nhận về công nghệ điện gió trong 10-15 năm tới chúng ta có thể nhận thấy rằng công nghệ tuabine 3 cánh, trục ngang vẫn sẽ là công nghệ chủ lực của điện gió, công suất tuabin gió lớn hơn sẽ làm giảm suất đầu tư của dự án

1.2.2 Công nghệ đện năng lượng mặt trời

Điện năng lượng mặt trời là nguồn điện được tạo ra thông qua quá trình chuyển đổi quang năng hoặc nhiệt năng của năng lượng mặt trời thành điện năng

Điện mặt trời được tạo ra từ quá trình chuyển đổi quang năng thành điện năng là quá trình sử dụng các tấm pin năng lượng mặt trời hấp thụ quang năng của năng lượng mặt trời

và chuyển hóa thành điện năng

Điện năng lượng mặt trời được tạo ra từ quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng là quá trình sử dụng các tấm gương để tập trung tia nắng mặt trời làm nóng các chất lỏng dung môi tạo ra hơi nước và làm quay tua bin phát điện tạo ra điện năng

a Công nghệ tấm pin mặt trời

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì công nghệ pin năng lượng mặt trời cũng phát triển liên tục hiện nay trên thế giới đã phát triển và đang sử dụng 2 công nghệ chính bao gồm:

- Công nghệ pin silicon tinh thể

- Công nghệ pin màng mỏng

Hình 1-23:

Hình 1 13 Các loại pin quang điện [12].

 Công nghệ pin silicon tinh thể ( đơn tinh thể và đa tinh thể )

Hiện nay pin silicon hai loại:

- Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trình Czochralski (Silic

đa tinh thể được nấu chảy ở 2500 °F để loại bỏ tạp chất và hình thành đơn tinh thể Một mẫu silic đơn tinh thể được nhúng vào silic nóng chảy, mẫu này được quay đều và nâng dần lên với tốc độ 1,5 mm/phút và khối silic đơn tinh thể dần được hình thành)

- Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới 16% -17% và khá đắt tiền do được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module

- Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc - đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn Các pin này thường rẻ hơn pin silic đơn tinh thể và hiệu suất kém hơn Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó

- Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể, Loại này thường có hiệu suất thấp nhất

Hình 1 14 Pin mặt trời silic [13]

Là loại pin mỏng hơn rất nhiều lần so với pin silic được sản xuất từ Silicon vô định hình (a-Si), Cadmium telluride (CdTe)Cu indium gallium selenide (CIS / CIGS),Tế bào quang điện hữu cơ (OPC)

Tùy thuộc vào công nghệ, các nguyên mẫu mô-đun màng mỏng đã đạt hiệu quả từ 7% đến 13% và các mô đun sản xuất hoạt động ở mức khoảng 9% Hiệu suất mô-đun trong tương lai được dự kiến sẽ tăng gần 10-16% Hiện nay first solar đang là đơn vị sản xuất pin mặt trời mảng mỏng lớn nhất thế giới và đang xây dựng nhà máy công suất lớn tại Việt Nam

Hình 1 15 Pin mặt trời màng mỏng [14]

b Công nghệ quang điện mặt trời

 Phương án Off Grid lưu trữ Độc lập

Là hệ thống hoạt động hoàn toàn độc lập và không phụ thuộc vào điện lưới

Cấu hình hệ thống bao gồm:

- Hệ thống pin mặt trời

- Điều khiển sạc – gồm hai loại : PWM và MPPT

- Inverter chuyển đổi điện DC thành AC

- Hệ thống pin lưu trữ

Ưu điểm:

- Chi phí hợp lý

- An toàn và dễ sử dụng, phù hợp với các vùng chưa có điện lưới

- Tuổi thọ sử dụng lâu, dễ nâng cấp , bảo dưỡng và sửa chữa

Nhược điểm:

- Hệ thống hoạt động cơ bản, chưa có các tùy chọn thông minh mang tính tự động kết hợp với lưới điện

Hình 1 16 Hệ thống điện off grid lưu trữ độc lập [15].

Hình 1 17 Hệ thống điện mặt trời Hybrid hòa lưới kết hợp lưu trữ [16]

- Công nghệ thông minh, đảm bảo nguồn điện liên tục kể cả khi mất điện lưới

- Thích hợp với những nơi sử dụng tải lớn vào ban ngày và hay xảy ra mất điện

Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư cao, tuổi thọ của các thiết bị thấp hơn các hệ thống khác

Hệ thống điện mặt trời On Grid ( hòa lưới hoàn toàn không lưu trữ)

Năng lượng mặt trời được hấp thu trực tiếp qua tấm pin năng lượng mặt trời tạo ra dòng điện một chiều DC Sau đó thông qua bộ chuyển đổi điện hòa lưới (DC/AC inverter on grid) Dòng điện được chuyển đổi thành điện xoay chiều AC, cùng pha, cùng tần số với điện lưới quốc gia Hệ thống sẽ hòa chung với điện lưới quốc gia cùng cung cấp điện cho các thiết bị điện

Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời nối lưới tập trung [17].

Ưu điểm:

- Giá thành rẻ đối nhất đối với một hệ thống phát điện mặt trời Bởi không sử dụng hệ thống pin Lưu trữ

- Hệ thống hoạt động ổn định Bảo trì bảo dưỡng hệ thống đơn giản

- Thích hợp với những nơi ít xảy ra mất điện

ưu hóa việc kiểm soát và sử dụng năng lượng của tất cả các nguồn để đạt được hiệu quả tối

đa trong việc cung cấp năng lượng cho các đơn vị tiêu thụ, duy trì chất lượng và độ tin cậy được quy định cho từng dự án được đề xuất

Một hệ thống hỗn hợp gió-mặt trời có kết nối với lưới điện để phát điện và một lưới điện nhỏ để phân phối điện được tạo ra cho một phụ tải của nhà máy được đề xuất

Hình 1-19:

Hình 1 19 Minh họa ví dụ sơ đồ của cấu hình hệ thống điện hỗn hợp [18].

1.3 Tình hình phát triển nhà máy gạch không nung tại Việt Nam

Gạch không nung là loại gạch được tạo hình không cần qua nhiệt độ, nhưng vẫn đạt các chỉ số cơ học cần thiết, đủ tiêu chuẩn dùng trong xây dựng

Gạch không nung có nhiều đặc điểm nổi bật như khả năng hút ẩm cao, chống ngấm thấm, chống nhiệt độ ở mức cao…Đồng thời, với kích thước lớn hơn so với các loại gạch thông thường khác nên sẽ giúp tiết kiệm chi phí khá nhiều

Hình 2-1:

Hình 1 20 Gạch không nung [19].

Ưu điểm của gạch không nung:

- Giúp tiết kiệm nguồn nguyên liệu và góp phần bảo vệ môi trường: Chẳng hạn như,

đất sét (bằng 75 ha đất nông nghiệp) và 150.000 tấn than Việc đó sẽ khiến nguồn tài nguyên đất bị thu hẹp, hao phí nhiên liệu và đặc biệt còn gây ô nhiễm môi trường do thải ra một

thì nguồn nguyên liệu chủ yếu là xi măng và mạt đá nên sẽ không gây hao tốn tài nguyên đất, nhiên liệu đốt và môi trường không bị ảnh hưởng…

- Giúp giảm thiểu thời gian thi công công trình: Gạch không nung có kích thước khá

đa dạng nên giúp chủ đầu tư dễ dàng lựa chọn cho phù hợp với nhu cầu sử dụng Đồng thời, giúp tăng năng suất làm việc so với thi công bằng gạch nung

- Tiết kiệm năng lượng cho công trình: gạch không nung có kết cấu đặc biệt nên có khả năng chống thấm, chống nhiệt và cách âm cao Nên công trình xây dựng đảm bảo sẽ được mát vào mùa hè, ấm vào mùa đông

- Không mất nhiều vốn đâu tư: Gạch không nung được sản xuất hoàn toàn tự động bằng máy móc tiên tiến nên sử dụng nhân công ít, môi trường làm việc không độc hại

- Hạn chế nhiều rủi ro trong quá trình sản xuất: không xảy ra trường hợp cháy nổ lò gạch khi đang nung…

- Nguồn nguyên liệu phổ biến, đa dạng: cát vàng, xi măng, sỏi, mạt đá… [19]

Bảng dưới đây sẽ phân tích rõ hơn sự khác biệt giữa gạch không nung và gạch nung

Bảng 2-1: So sánh gạch không nung và gạch nung.

- Nguồn nguyên liệu đa dạng: cát, xi

măng, mạt đá, than xỉ, sỏi…

- Không trải qua quá trình nung, nên

đến môi trường

- Sản xuất bằng các thiết bị máy móc

hiện đại, đảm bảo quy trình, chất lượng

- Sản xuất hoàn toàn theo công nghệ

tự động hóa Nên không tốn chi phí cho

nhân công, nhưng vẫn mang lại năng suất

cao, giá thành rẻ

- Kích thước đa dạng phù hợp với

nhiều công trình khác nhau Tiết kiệm chi

phí nguyên liệu (gạch, vữa…), tăng tiến độ

thi công, giảm chí phí thuê nhân công xây

- Gạch có trọng lượng nhẹ nên giảm

được sự chịu tải của kết cấu thép cho công

trình

- Nguyên liệu chính của gạch nung là đất nông nghiệp Nên rất dễ dẫn đến việc thiếu hụt đất canh tác

- Cần nhiều nhiên liệu để nung gạch, dẫn đến tình trạng chặt phá rừng để lấy nhiên liệu đốt Trong quá trình nung thải ra

Gạch xi măng hay còn gọi là gạch Block, gạch bê tông Loại gạch này được sản xuất từ

bê tông và một số vật liệu như cát, đất, đá…

Ưu điểm của gạch xi măng là:

- Khả năng chịu lực cao

- Tỷ trọng tương đối lớn

- Chống thấm rất lớn

- Khả năng cách âm, chống ồn tốt do có kết cấu lỗ bé

- Đáp ứng đầu đủ các yêu cầu về kỹ thuật và kết cấu

- Sử dụng vữa bình thường khi xây

Gạch xi măng có thể dùng trong các công trình với nhiều quy mô lớn nhỏ khác nhau Bởi loại vật liệu này đạt tiêu chuẩn về kỹ thuật, kết cấu, thân thiện với môi trường và giúp tiết kiệm chi phí

Gạch Papanh được sản xuất từ xỉ than, vôi và xi măng Tất cả những nguyên liệu này được nén lại để tạo độ kết dính Loại gạch này có kết cấu không được cao lắm nên bạn chỉ nên sử dụng để xây công trình phụ

Ưu điểm của gạch Papanh:

- Được sản xuất từ những nguyên liệu tự nhiên, sẵn có, không sử dụng nhiều các hóa chất, chất phụ gia nên không gây ảnh hưởng đến môi trường

- Khả năng chịu nhiệt, cách âm khá tương đối ổn

- Tiết kiệm vật liệu kết dính (xi măng): chỉ khoảng 8%

Nhược điểm của gạch Papanh:

- Khả năng chịu lực của gạch không cao

Gạch bê tông nhẹ (gạch AAC) là loại gạch siêu nhẹ, có kết cấu bê tông kết hợp với rất nhiều các bọt khí nhỏ

Ưu điểm gạch bê tông nhẹ:

- Có trọng lượng rất nhẹ, chỉ bằng 1/4 gạch bê tông, nên vận chuyển và thi công được

dễ dàng

- Khả năng cách âm, cách nhiệt cao

- Đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình thi công, giảm thiểu việc thất thoát vữa

- Có độ bền cao theo thời gian, không bị xâm nhập bởi mối mọt

- Nhược điểm gạch bê tông nhẹ: