tối ưu hóa dung lượng cho hệ thống năng lượng tái tạo cấp điện cho làng sivilay khu vực miền núi tỉnh bolikhamxay lào

Việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời và các dạng năng lượng tái tạo khác còn rất nhiều hạn chế, mới chỉ dừng lại ở công suất nhỏ, việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời ở nước Cộng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Ngành Kỹ thuật điện

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hoài Thu

Hà Nội 12/2023

………….……… Chữ ký của GVHD ………

Chữ ký của GVHD

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: PHANH CHANTHAVONG Đề tài luận văn: TỐI ƯU HÓA DUNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CẤP ĐIỆN CHO LÀNG SIVILAY, KHU VỰC MIỀN NÚI TỈNH BOLIKHAMXAY, LÀO

Ngành: Kỹ thuật điện Mã số SV: 20212426M

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày28/12/2023 với các nội dung sau:

Làm rõ về các kịch bản, mô hình tính toán Làm rõ sự phù hợp về độ phân giải các đồ thị phụ tải, đồ thị vận tốc gió và bức xạ

Sửa một số trình bày chính tả, đánh số công thức

Ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Điện, trường Điện – Điện tử, Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia đình, đồng nghiệp và bạn bè đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn Đặc

biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hoài Thu người đã tận tình hướng dẫn giúp tôi hoàn thiện luận văn này

Tác giả luận văn

PHANH CHANTHAVONG

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các số liệu, kết quả, kết luận nêu trong luận văn là trung thực, có tính khoa học và có nguồn gốc rõ ràng

Tác giả luận văn

PHANH CHANTHAVONG

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 3

4 Ý nghĩa của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 4

1.1 Thực trạng và sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo 4

1.1.1 Tổng quan về năng lượng tái tạo 4

1.1.2 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo trong những năm gần đây 4

1.2 Phân loại các nguồn năng lượng tái tạo 8

1.2.1 Năng lượng mặt trời 8

1.2.2 Năng lượng địa nhiệt 14

1.2.3 Năng lượng thủy triều 15

1.2.4 Năng lượng gió 16

1.2.5 Năng lượng sinh khối 17

1.3 Vai trò của năng lượng tái tạo 18

1.4 Thuận lợi và khó khăn cho phát triển năng lượng tái tạo 19

1.4.1 Thuận lợi 19

1.4.2 Khó khăn 20

1.5 Tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo ở Lào 21

1.5.1 Năng lượng mặt trời 22

1.5.2 Năng lượng gió 23

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ – KỸ THUẬT KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 25

2.1 Các giải pháp kỹ thuật – công nghệ khai thác nguồn năng lượng tái tạo 25

v

2.1.1 Công nghệ khai thác điện gió 25

2.1.2 Công nghệ khai thác điện mặt trời 30

2.2 Bài toán tối ưu dung lượng cho hệ thống hỗn hợp năng lượng tái tạo 38

2.2.1 Mô hình kỹ thuật của hệ thống năng lượng mặt trời độc lập 38

2.2.2 Bài toán tối ưu dung lượng các thiết bị cho hệ thống điện sử dụng năng lượng tái tạo độc lập 42

2.3 Giới thiệu phần mềm HOMER 43

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CUNG CẤP CHO PHỤ TẢI KHU VỰC LÀNG SIVILAY, KHU VỰC MIỀN NÚI TỈNH BOLIKHAMXAY, LÀO SỬ DỤNG PHẦN MỀM HOMER 45

3.1 Hệ thống dữ liệu đầu vào 45

3.1.1 Thông số phụ tải 45

3.1.2 Thông số gió 48

3.1.3 Thông số mặt trời 49

3.1.4 Thông số pin lưu trữ 50

3.1.5 Thông số bộ chuyển đổi: 50

3.1.6 Thông số máy phát diesel: 51

3.2 Mô phỏng hệ thống năng lượng tái tạo cho các loại phụ tải 51

3.2.1 Hệ thống cấp điện cho phụ tải sinh hoạt 51

vi

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

HOMER : Hybrid Optimization Model for Electric Renewable: là tên

phần mềm tối ưu hóa lai của nhiều thiết bị tái tạo điện

BATT : Battery: pin lưu trữ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cơ cấu nguồn điện Lào tính đến 31/12/2022 20

Bảng 1.2 Tiềm năng năng lượng gió Lào ở độ cao 65m 24

Bảng 3.1 Thông số phụ tải của một ngày điển hình cho phụ tải sinh hoạt một lộ đường dây của làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 46

Bảng 3.2 Thông số phụ tải của một ngày điển hình cho phụ tải công nghiệp một lộ đường dây của làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 47

Bảng 3.3 Thông số của một tua bin gió 48

Bảng 3.4 Thông số tốc độ gió năm tại làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 48

Bảng 3.5 Thông số của một tấm pin quang điện mẫu 49

Bảng 3.6 Thông số năng lượng bức xạ năm tại làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 49

Bảng 3.7 Thông số của một bộ pin lưu trữ 50

Bảng 3.8 Thông số của một bộ chuyển đổi 50

Bảng 3.9 Thông số của một máy phát diesel 51

Bảng 3.10 Các thành phần có mặt trong giải thiết 1 51

Bảng 3.11 Kết quả tính toán của mô hình trường hợp 1 52

Bảng 3.12 Kết quả tính toán của mô hình trường hợp 2 53

Bảng 3.13 Tổng hợp kết quả các trường hợp cho phụ tải sinh hoạt 53

Bảng 3.14 Kết quả tính toán độ nhạy khi chi phí đầu tư PV giảm 54

Bảng 3.15 Kết quả tính toán của mô hình trường hợp 2 (2) 55

Bảng 3.16 Các thành phần có mặt trong giải thiết 1 55

Bảng 3.17 Kết quả tính toán của mô hình trường hợp 1 56

Bảng 3.18 Kết quả tính toán của mô hình trường hợp 2 57

Bảng 3.19 Tổng hợp kết quả các trường hợp phụ tải công nghiệp 57

Bảng 3.20 Kết quả tính toán độ nhạy khi chi phí đầu tư PV giảm 58

Bảng 3.21 Kết quả tính toán của mô hình trường hợp 2 (2) 59

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Năng lượng tái tạo 8

Hình 1.2 Thiết bị sản xuất điện từ năng lượng mặt trời đơn giản 9

Hình 1.3 Hệ thống cung cấp điện sử dụng năng lượng mặt trời trong hộ gia đình 9

Hình 1.4 Sử dụng năng lượng mặt trời bằng nhiệt độ 10

Hình 1.5 Tháp năng lượng Mặt trời 11

Hình 1.6 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT 12

Hình 1.7 Thiết bị nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời 13

Hình 1.8 Quá trình khai thác năng lượng địa nhiệt 15

Hình 1.9 Khai thác năng lượng thủy triều 16

Hình 1.10 Khai thác năng lượng gió 17

Hình 1.11 Năng lượng sinh khối 18

Hình 1.12 Tỷ trọng các nguồn điện Lào tính đến 31/12/2022 20

Hình 2.1 Tuabin gió trục dọc Darrieus 26

Hình 2.2 Tuabin gió trục ngang 27

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống điện gió độc lập 29

Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập 31

Hình 2.5 Ứng dụng điện mặt trời độc lập để bơm nước 32

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời nối lưới áp mái 34

Hình 2.7 Hệ thống điện mặt trời nối lưới quy mô lớn 36

Hình 2.8 Hệ thống năng lượng hỗn hợp 37

Hình 2.9 Hệ thống acquy công suất lớn kết hợp điện gió, điện mặt trời 38

Hình 2.11 Giao diện của phần mềm Homer Pro 43

Hình 3.1 Đồ thị phụ tải ngày điển hình cho phụ tải sinh hoạt một lộ đường dây của làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 46

Hình 3.2 Đồ thị phụ tải ngày điển hình cho phụ tải công nghiệp một lộ đường dây của làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 47

Hình 3.3 Biểu đồ vận tốc gió năm tại làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 48

Hình 3.4 Biểu đồ năng lượng bức xạ năm tại làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào 50

Hình 3.5 Mô hình trường hợp 1 51

Hình 3.6 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 1 52

Hình 3.7 Mô hình trường hợp 2 52

Hình 3.8 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 2 53

Hình 3.9 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 2 (1) 54

Hình 3.10 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 2 (2) 55

Hình 3.11 Mô hình trường hợp 1 56

Hình 3.12 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 1 56

Hình 3.13 Mô hình trường hợp 2 57

Hình 3.14 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 2 57

Hình 3.15 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 2 (1) 59

Hình 3.16 Sản lượng theo tháng của mô hình trường hợp 2 (2) 60

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết đề tài

Năng lượng tái tạo đại diện cho những nguồn năng lượng không giới hạn, liên tục, có khả năng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt Cơ bản, việc sử dụng năng lượng tái tạo nhằm tách một phần năng lượng từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường và áp dụng trong các ứng dụng kỹ thuật Mặt trời thường là nguồn chính thúc đẩy các quy trình này Năng lượng tái tạo đang thay thế các nguồn nhiên liệu truyền thống trong nhiều lĩnh vực, bao gồm phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ, và hệ thống điện độc lập nông thôn Trong bối cảnh tăng cường nhu cầu về năng lượng, nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, đặt ra nguy cơ thiếu hụt nguồn cung năng lượng trong tương lai gần và tăng tình trạng ô nhiễm môi trường toàn cầu

Với sự phát triển không ngừng của nền công nghiệp trong đất nước Lào, nhu cầu về tiêu thụ năng lượng điện ngày càng tăng, vì vậy xu thế phát triển đa dạng các nguồn năng lượng là một đòi hỏi tất yếu Hiện nay, các nguồn năng lượng tái tạo ở nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào đã có một bước phát triển đó là đã xuất hiện một số nhà máy phát điện sức gió nhưng mới dừng ở công suất 800KW, còn các nhà máy có công suất lớn hơn thì vẫn đang được xây dựng hoặc mới chỉ là dự án Việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời và các dạng năng lượng tái tạo khác còn rất nhiều hạn chế, mới chỉ dừng lại ở công suất nhỏ, việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời ở nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào còn nhiều hạn chế, với qui mô nhỏ lẻ và tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu, sử dụng trực tiếp năng lượng mặt trời (hệ thống đun nước nóng, sấy hoa quả )

Đề tài nghiên cứu tối ưu hóa dung lượng cho hệ thống năng lượng tái tạo cấp điện cho làng sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào khảo sát tiềm năng phát triển khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào nhằm góp phần giảm tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính Nguồn năng lượng mặt trời phong phú với bức xạ nắng trung bình là 4kWh/m2 /ngày Bên cạnh đó việc sử dụng năng lượng mặt trời như là một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống đáp ứng nhu cầu năng lượng của các vùng dân cư không tập trung là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng và phát triển văn hoá giáo dục…

Từ những đánh giá quan trọng trên chon thấy cần phải tiến hành nghiên cứu tiềm năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời tại khu vực miền núi tỉnh

Bolikhamxay, Lào Vì vậy tôi chọn đề tài: "Tối ưu hóa dung lượng cho hệ

thống năng lượng tái tạo cấp điện cho làng Sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào"

2 Mục tiêu nghiên cứu

• Mục tiêu chung: Nghiên cứu tối ưu hóa dung lượng cho hệ thống năng lượng tái tạo cấp điện cho làng Sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào

• Các mục tiêu cụ thể là: - Về lý thuyết:

+ Nghiên cứu khảo sát tiềm năng năng lượng mặt trời tại khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào

+ Đánh giá khả năng khai thác nguồn năng lượng mặt trời nối lưới cho khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào

+ Mô phỏng và tính toán các mô hình đối với hai loại phụ tải đặc trưng là phụ tải sinh hoạt

3 Phương pháp nghiên cứu

- Thu nhập số liệu và tìm hiểu hiện trạng hệ thống điện cấp điện cho làng Sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào

- Sử dụng phần mềm HOMER để tính toán tối ưu dung lượng các nguồn năng lượng tái tạo cấp điện cho làng Sivilay, khu vực miền núi tỉnh Bolikhamxay, Lào

4 Ý nghĩa của đề tài

Tính toán tối ưu dung lượng các nguồn năng lượng tái tạo hòa vào hệ thống điện sử dụng phần mềm thương mại HOMER rất nhanh gọn và đạt độ chính xác cao

Các kết quả tính toán và phương pháp tính toán có thể áp dụng trong thực tế để nâng cao hiệu quả của các dự án năng lượng tái tạo và thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của năng lượng tái tạo trong hệ thống điện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG

TÁI TẠO 1.1 Thực trạng và sự phát triển của các nguồn năng lượng tái tạo

1.1.1 Tổng quan về năng lượng tái tạo

Nguồn năng lượng tái tạo, đại diện cho một chuỗi các nguồn năng lượng đa dạng được tạo ra thông qua các quy trình tự nhiên liên tục, không chỉ bao gồm các nguồn như gió, năng lượng mặt trời mà còn bao gồm nhiều nguồn khác nữa Đặc biệt, những nguồn năng lượng này có tiềm năng lớn để thay thế các nguồn năng lượng truyền thống Việc chuyển đổi sang sử dụng nguồn năng lượng tái tạo không chỉ hỗ trợ giảm lượng khí carbon và chất gây ô nhiễm khác thải ra môi trường mà còn mở ra một loạt các lợi ích thiết thực khác

Một trong những ưu điểm quan trọng của nguồn năng lượng tái tạo là khả năng giảm chi phí, đồng thời tạo ra cơ hội việc làm trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo Việc đầu tư vào năng lượng tái tạo không chỉ tạo thuận lợi cho môi trường mà còn thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và sự đa dạng hóa trong nguồn cung cấp năng lượng

Hơn nữa, việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo còn giúp tăng cường an ninh năng lượng bằng cách giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng nhập khẩu và giảm rủi ro trong nguồn cung Điều này mang lại lợi ích toàn diện, góp phần hình thành một hệ thống năng lượng bền vững, thân thiện với môi trường và có lợi cho sự phát triển bền vững của cộng đồng và toàn xã hội

1.1.2 Tình hình phát triển năng lượng tái tạo trong những năm gần đây

a) Trên thế giới

Theo báo cáo của IRENA [1], ngành năng lượng đã bắt đầu thay đổi theo hướng tích cực, với sự phát triển rộng rãi của năng lượng tái tạo và các công nghệ liên quan, hứa hẹn một tương lai bền vững Công nghệ tái tạo đang chiếm ưu thế trên thị trường toàn cầu về dung lượng phát điện mới Năng lượng mặt

trời và gió ngày càng trở thành nguồn điện rẻ nhất ở nhiều thị trường, và hầu hết các nguồn năng lượng tái tạo sẽ hoàn toàn cạnh tranh về giá trong thập kỷ tới

Sản xuất điện từ năng lượng tái tạo đang tăng nhanh hơn so với tổng cầu điện năng Một mốc quan trọng đã được đạt được vào năm 2019 khi sản lượng điện từ năng lượng tái tạo tăng nhiều hơn so với sự tăng của nhu cầu điện, trong khi sản xuất điện từ năng lượng hóa thạch giảm đi Điều này là lần đầu tiên trong vài thập kỷ mà sản xuất điện từ năng lượng hóa thạch giảm khi tổng sản xuất điện tăng lên

Quá trình điện hoá trong lĩnh vực giao thông đang có dấu hiệu sớm của sự gia tăng đột phá Tiến triển trong việc thúc đẩy sự chuyển đổi được thấy rõ trong sự giảm giá nhanh chóng của năng lượng mặt trời và gió (bao gồm cả năng lượng gió ngoại khơi), cũng như sự giảm giá nhanh chóng của các công nghệ kích ena như pin và xe điện, cùng với sự xem xét nghiêm túc về hiện tượng hydro xanh

Tuy nhiên, việc phát triển năng lượng tái tạo quá chậm chạp trong các lĩnh vực chính tiêu thụ năng lượng như các tòa nhà và ngành công nghiệp Triển khai trong những lĩnh vực này vẫn còn thấp hơn so với mức cần thiết để tạo ra một hệ thống năng lượng an toàn với khí hậu Tiến triển chậm chạp trong hiệu suất năng lượng và phát triển nhiên liệu sinh học cần phải được đảo ngược nhanh chóng

Tỷ lệ năng lượng tái tạo hiện đại trong tổng cung năng lượng cuối cùng trên toàn cầu chỉ tăng ít sau năm 2010, duy trì ở mức khoảng 10%.1 Nói một cách đơn giản, trong khi năng lượng tái tạo tăng, nhu cầu năng lượng cũng tăng lên Trong Kịch bản Năng lượng Dự kiến, tỷ lệ năng lượng tái tạo hiện đại trong cung cấp năng lượng cuối cùng sẽ tăng lên 17% vào năm 2030 và 25% vào năm 2050 Trong Kịch bản Biến đổi Năng lượng, tỷ lệ này sẽ tăng lên 28% vào năm

2030 và 66% vào năm 2050 Do đó, tỷ lệ cần tăng gấp sáu lần so với hiện tại và tăng gấp hai lần so với Kịch bản Năng lượng Dự kiến

Cải thiện hiệu suất năng lượng cần phải được mở rộng nhanh chóng và đáng kể Hiệu suất năng lượng và năng lượng tái tạo là hai giải pháp chính để thúc đẩy sự biến đổi năng lượng toàn cầu Tuy nhiên, cải thiện về mặt chất lượng năng lượng đã giảm tốc độ Sự cải thiện vào năm 2019 chỉ là ước lượng 1,2%, thấp hơn so với trung bình 1,8% mỗi năm trong thập kỷ qua (IEA, 2019a) Trong Kịch bản Biến đổi Năng lượng, tốc độ cải thiện về mặt chất lượng năng lượng cần phải tăng lên 3,2% mỗi năm, gần ba lần so với cải thiện trong năm 2019 và gấp đôi so với xu hướng lịch sử gần đây Năng lượng tái tạo và hiệu suất năng lượng cùng nhau đều là các giải pháp "sẵn sàng triển khai ngay", có sẵn để mở rộng quy mô một cách đáng kể ngay bây giờ Năng lượng tái tạo và hiệu suất năng lượng cung cấp hơn 90% các biện pháp hạn chế cần thiết để giảm lượng phát thải liên quan đến

b) Tại Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào là quốc gia có nhiều tiềm năng để phát

triển năng lượng tái tạo Việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo có ý nghĩa hết sức quan trọng cả về kinh tế, xã hội, an ninh năng lượng và phát triển bền vững

Đối với năm 2023, Chính phủ Lào đã đặt mục tiêu tạo ra ít nhất 51.134 triệu kWh điện, tương đương với hơn 41,32 nghìn tỷ LAK (2,4 tỷ USD), tăng 71,77% so với năm nay Lào đang thực hiện trao đổi điện với Thái Lan, Việt Nam, Campuchia, Singapore và Trung Quốc Theo báo cáo [2], Chính phủ Lào đã cam kết đa dạng nguồn năng lượng trong nước bằng cách tập trung hơn vào nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện sinh khối, gió và mặt trời

Bước tiến này là một phần của nỗ lực của chính phủ để đảm bảo an ninh năng lượng, giải quyết vấn đề thiếu điện trong mùa khô và giảm thiểu việc nhập

khẩu Hiện nay, 81% điện tiêu thụ tại Lào được sản xuất từ thủy điện, theo sau là các nhà máy nhiệt điện than chiếm 17% Trong khi đó, các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và điện sinh khối chỉ chiếm 2% tổng lượng điện sử dụng tại Lào Chính phủ dự định tăng tỷ lệ năng lượng tái tạo lên 11%, như đã được quyết định trong kế hoạch năm 5 năm 2021-2025 Ngược lại, tỷ lệ sử dụng điện từ thủy điện và nhiệt điện than sẽ chiếm lần lượt 75% và 14% vào năm 2025 Hiện nay, có 90 nhà máy sản xuất năng lượng trên khắp đất nước, với tổng công suất lắp đặt gần 11.000 MW Các nhà máy này bao gồm 77 nhà máy thủy điện, 8 nhà máy năng lượng mặt trời, 4 dự án năng lượng sinh khối và 1 nhà máy nhiệt điện than Mặc dù không có nhà máy mới hoạt động trong 6 tháng đầu năm nay, chính phủ đang đẩy mạnh tiến triển trong xây dựng các dự án năng lượng quy mô lớn theo quy định trong kế hoạch 5 năm của mình Trong số này có nhà máy thủy điện Nam Ngum 3, các nhà máy nhiệt điện than tại các huyện Lamam và Kaleum của tỉnh Xekong và huyện Bualapha của tỉnh Khammuan, cũng như các con đập trên sông Mê Kông tại tỉnh Luang Prabang và Vientiane Thách thức chính là khoảng 1.500 MW tiềm năng sản xuất điện bị lãng phí bởi các nhà máy thủy điện trong mùa mưa lớn, trong khi Lào phải nhập khẩu điện từ Thái Lan trong mùa khô Giá mà EDL trả cho điện nhập khẩu này gần như gấp đôi so với giá điện nhập khẩu từ EGAT Lào có khả năng sản xuất 10.000-15.000 MW điện mặt trời và khoảng 100.000 MW điện gió, theo Phó Bộ trưởng Bộ Năng lượng và Khoáng sản Tiến sĩ Sinava Souphanouvong Hiện đang được kế hoạch xây dựng các trang trại gió tạo ra 1,6 GW, bao gồm dự án gió Monsoon Wind 600 MW ở các tỉnh Xekong và Attapeu sẽ cung cấp điện cho Việt Nam, theo Xu hướng Phát triển Châu Á 2022 của Ngân hàng Phát triển Châu Á Tháng 7 năm ngoái, chính phủ và cổ đông của nhà máy thủy điện Nam Theun 2 đã ký Hợp đồng Phát triển Dự án để phát triển Nam Theun 2-Solar, với công suất lắp đặt là 240 MWp Dự án năng lượng mặt trời này sẽ

được xây dựng trên hồ chứa Nam Theun 2 thuộc tỉnh Khammuan Chính phủ cam kết khai thác tiềm năng của ngành năng lượng, đặc biệt là phát triển thủy điện, năng lượng mặt trời và gió để có thể bán thêm điện cho các nước láng giềng

Hình 1.1 Năng lượng tái tạo

1.2 Phân loại các nguồn năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo bao gồm: năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt,

năng lượng thủy triều, năng lượng gió, năng lượng sinh khối, nhiên liệu sinh học

1.2.1 Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa mạc Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng được đặc biệt quan tâm Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT Các ứng dụng NLMT phổ biến hiện nay bao gồm các lĩnh vực chủ yếu sau:

❖ Pin mặt trời

Hình 1.2 Thiết bị sản xuất điện từ năng lượng mặt trời đơn giản

Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi quang điện Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là ở các nước phát triển Ngày nay con người đã ứng dụng pin NLMT để chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống

Hình 1.3 Hệ thống cung cấp điện sử dụng năng lượng mặt trời trong hộ

gia đình

Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay khoảng 5USD/WP, nên ở những nước đang phát triển pin mặt trời hiện mới chỉ có khả năng duy nhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu, xa nơi mà đường điện quốc gia chưa có

Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện thành công việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hoá của các địa phương vùng sâu, vùng xa, nhất là Nam Lào Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với các nước nghèo như Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào

❖ Sử dụng năng lượng mặt trời từ nhiệt độ

Hình 1.4 Sử dụng năng lượng mặt trời bằng nhiệt độ

Điện năng còn có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ cao bằng một hệ thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việc truyền động cho máy phát điện Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện sử dụng NLMT có các loại hệ thống bộ thu chủ yếu sau đây:

Hệ thống dùng parabol trụ để tập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi chất đặt dọc theo đường hội tụ của bộ thu, nhiệt độ có thể đạt tới 400oC Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụng các gương phản xạ có định vị

theo phương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao, nhiệt độ có thể đạt tới trên 1500oC

Hình 1.5 Tháp năng lượng Mặt trời

Hệ thống sử dụng gương parabol tròn xoay định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT vào một bộ thu đặt ở tiêu điểm của gương, nhiệt độ có thể đạt trên 1500oC

Hiện nay người ta còn dùng năng lượng mặt trời để phát điện theo kiểu “ tháp năng lượng mặt trời - Solar power tower “ Australia đang tiến hành dự án xây dựng một tháp năng lượng mặt trời cao 1km với 32 tuốc bin khí có tổng công suất 200 MW Dự tính rằng đến năm 2006 tháp năng lượng mặt trời này sẽ cung cấp điện mỗi năm 650GWh cho 200.000 hộ gia đình ở miền tây nam New South Wales - Australia, và sẽ giảm được 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm

❖ Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời Hiện nay NLMT được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh nông nghiệp để sấy các sản phẩm như ngũ cốc, thực phẩm nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, NLMT còn được dùng để sấy các loại vật liệu như gỗ

❖ Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời Bếp năng lượng mặt trời được ứng dụng rất rộng rãi ở các nước nhiều NLMT như các nước ở Châu Phi

Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào việc bếp năng lượng mặt trời cũng chưa được phổ biến Năm 2020, Trung tâm Nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lượng mới Lào đã phối hợp với các tổ chức từ thiện Hà Lan triển khai dự án (30 000 USD) đưa bếp năng lượng mặt trời - bếp tiện lợi (BTL) vào sử dụng ở các vùng nông thôn của miền núi miền trung Lào, dự án đã phát triển rất tốt và ngày càng đựơc đông đảo nhân dân ủng hộ Trong năm 2022, Trung tâm dự kiến sẽ đưa 750 BTL vào sử dụng ở các tỉnh miền núi và triển khai ứng dụng ở các khu ngư dân ven biển để họ có thể nấu nước, cơm và thức ăn khi ra khơi bằng NLMT

❖ Thiết bị đun nước nóng bằng NLMT

Hình 1.6 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng để đun nước nóng Các hệ thống nước nóng dùng NLMT đã được dùng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới

Theo sơ đồ mô phỏng trên, bức xạ mặt trời chiếu vào tấm hấp thu năng lượng mặt trời sẽ chuyển hóa làm nóng dung dịch truyền nhiệt nằm sắn trong hô thống các ống dẫn bằng đồng nguyên chất của tấm hấp thụ Dung dịch này sẽ luân chuyển tuân fhoàn lên trên và đi vào lõi bình chứa dung dịch truyền nhiệt (màu đỏ trong sơ đồ) làm nhiệt độ của dung dịch truyền nhiệt tăng lên cao nhanh chóng Đến lượt mình, dung dịch truyền nhiệt sẽ truyền toàn bộ nhiệt lượng hấp thu được từ mặt trời sang nước lạnh chứa ở lõi bình trong cùng (màu xanh trong sơ đồ) làm nước nóng lên Nước nóng nằm ở lõi bình trong cùng này sẽ được sử dụng để phục vụ nhu cầu sinh hoạt

Hình 1.7 Thiết bị nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời

Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT đang được ứng dụng ở một số tỉnh như thủ đô Viêng Chăn, tỉnh Champasak, Luànprabang Các hệ thống này đã tiết kiệm cho người sử dụng một lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn trong việc thực hiện chương trình tiết kiệm năng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường chung của nhân loại

Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT hiện nay ở Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào cũng như trên thế giới chủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhận nhiệt, với nhiệt độ nước sử dụng 60oC thì hiệu suất

của bộ thu khoảng 45%, còn nếu sử dụng ở nhiệt độ cao hơn thì hiệu suất còn thấp

1.2.2 Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệtt xuất phát từ sự phân hủy của các nguyên tố radioactives bên trong Trái Đất, đại diện cho một nguồn năng lượng đáng kể và tiềm năng để đáp ứng nhu cầu năng lượng bền vững của thế giới Quá trình hoạt động của nó tận dụng nhiệt độ cao ngày càng tăng khi ta sâu vào lòng đất

Có hai phương pháp chính để khai thác năng lượng địa nhiệt: hệ thống nước nóng và hệ thống hơi nước Trong hệ thống nước nóng, nước dưới đất được đưa lên bằng đường ống và được sử dụng trực tiếp để tạo ra năng lượng Trong khi đó, hệ thống hơi nước sử dụng nước nóng để tạo ra hơi nước, động cơ sau đó chuyển động để tạo ra điện

Một số ưu điểm của năng lượng địa nhiệt bao gồm tính bền vững và sự không gây ô nhiễm đáng kể so với nhiều nguồn năng lượng khác Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức như hạn chế vị trí, vì nó phù hợp chủ yếu ở những khu vực đặc biệt địa chất, và chi phí cao ban đầu

Năng lượng địa nhiệt, mặc dù đối mặt với những thách thức, nhưng đại diện cho một phương hướng tiềm năng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng sạch và bền vững của thế giới Sự phát triển của công nghệ và nghiên cứu có thể mở rộng phạm vi ứng dụng và tận dụng nguồn lực năng lượng lớn từ lõi Trái Đất, giúp chúng ta tiến gần hơn đến một tương lai sử dụng năng lượng một cách thông minh và hiệu quả

Hình 1.8 Quá trình khai thác năng lượng địa nhiệt 1.2.3 Năng lượng thủy triều

Năng lượng thủy triều là một hình thức đặc biệt của năng lượng tái tạo, có thể tận dụng từ sự biến động tự nhiên của thủy triều trên biển Quá trình này liên quan đến việc chuyển đổi năng lượng từ sự chênh lệch cao độ giữa thủy triều thấp và thủy triều cao thành điện năng có thể sử dụng

Hệ thống năng lượng thủy triều có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm cả hệ thống cửa lớn, hệ thống van, và cột nước thủy triều Sự biến động thủy triều, một hiện tượng tự nhiên, trở thành nguồn cung cấp năng lượng ổn định và dự đoán được khiến cho năng lượng thủy triều trở thành một lựa chọn hấp dẫn để đáp ứng nhu cầu năng lượng bền vững

Mặc dù nó mang lại nhiều ưu điểm như nguồn năng lượng duyên hải và khả năng duy trì ổn định, năng lượng thủy triều cũng đối mặt với thách thức về chi phí đầu tư ban đầu và tác động tiêu cực đối với môi trường biển Tuy nhiên, với sự tiến bộ trong công nghệ và nghiên cứu, chúng ta có thể tối ưu hóa hiệu suất và giảm tác động tiêu cực, đưa năng lượng thủy triều trở thành một phương tiện hiệu quả và bền vững trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu

Hình 1.9 Khai thác năng lượng thủy triều 1.2.4 Năng lượng gió

Năng lượng gió là một trong những nguồn năng lượng tái tạo tiềm năng nhất, sử dụng sức mạnh của gió để tạo ra điện năng Cơ chế hoạt động chủ yếu dựa vào việc cánh quạt của tuabin gió chuyển động theo hướng gió Khi gió thổi qua, cánh quạt quay, kết nối với động cơ và tạo ra năng lượng điện Hệ thống tuabin gió có thể được lắp đặt trên mặt đất hoặc trên cột cao để tận dụng gió ở độ cao lớn hơn

Nguồn năng lượng gió đem lại nhiều ưu điểm như tính bền vững, không gây ô nhiễm và chi phí vận hành thấp Tuy nhiên, nó vẫn đối mặt với thách thức của sự phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và yêu cầu diện tích rộng để triển khai một lượng đủ lớn các tuabin gió

Tổng thể, năng lượng gió đại diện cho một hướng phát triển quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng bền vững Sự tiến bộ trong công nghệ ngày càng giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí, làm cho năng lượng gió trở thành một lựa chọn hấp dẫn để đạt được mục tiêu phát triển bền vững trong ngành năng lượng toàn cầu

Hình 1.10 Khai thác năng lượng gió

Như các công nghệ năng lượng tái tạo khác, năng lượng gió đặt dựa vào các nguồn tài nguyên tái tạo, có sẵn trên toàn cầu, và đóng góp vào việc giảm phụ thuộc vào nhập khẩu năng lượng Điều này giúp giảm rủi ro liên quan đến giá nhiên liệu, đồng thời cải thiện an ninh năng lượng và đa dạng hóa nguồn năng lượng Nó cũng giúp ổn định chi phí sản xuất điện trong thời gian dài hạn Năng lượng gió không tạo ra phát thải khí nhà kính (CHG) trực tiếp và không phát ra chất ô nhiễm như ô xít lưu huỳnh và ô xít ni tơ Thêm vào đó, nó không tiêu thụ nước Đối với các vùng địa phương ở những khu vực nóng hoặc khô, nơi có lo ngại về ô nhiễm không khí và khan hiếm nguồn nước ngọt để làm mát cho các nhà máy, ưu điểm của năng lượng gió trở nên ngày càng quan trọng

1.2.5 Năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối là một dạng năng lượng tái tạo quan trọng, xuất phát từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ như gỗ, rơm, bã mía, và các chất thải sinh học Quá trình chuyển đổi năng lượng sinh khối thường bao gồm việc đốt cháy hoặc sử dụng quá trình sinh học để tạo ra nhiệt và điện Nguyên tắc hoạt động của

năng lượng sinh khối có thể thực hiện thông qua quá trình đốt cháy, trong đó năng lượng được tạo ra từ việc đốt cháy nguyên liệu sinh khối trong các lò hoặc nồi, hoặc thông qua quá trình sinh học, sử dụng vi sinh vật để phân hủy vật liệu sinh học và tạo ra khí sinh học có thể chuyển đổi thành năng lượng Ưu điểm của năng lượng sinh khối bao gồm nguồn nguyên liệu tái tạo và duyên hải, thường là sản phẩm phụ của các hoạt động nông nghiệp hoặc lâm nghiệp Sử dụng chất thải hữu cơ để tạo năng lượng cũng giúp giảm lượng rác thải và chất thải hữu cơ trong môi trường Tuy nhiên, năng lượng sinh khối đối mặt với thách thức về khả năng cung ứng hạn chế, phụ thuộc vào sự quản lý bền vững của nguồn cung Quá trình đốt cháy cũng có thể tạo ra phát thải khí nhà kính và ô nhiễm, yêu cầu quản lý chặt chẽ để giảm tác động môi trường

Hình 1.11 Năng lượng sinh khối

1.3 Vai trò của năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo đóng một vai trò quan trọng và ngày càng trở nên không thể phổ quát trong ngữ cảnh của cuộc cách mạng năng lượng toàn cầu Với sự gia tăng không ngừng của nhu cầu năng lượng, năng lượng tái tạo đáp ứng không chỉ yêu cầu về nguồn cung lâu dài mà còn mang lại nhiều lợi ích quan trọng

Một trong những điểm mạnh quan trọng nhất của năng lượng tái tạo là khả năng tái tạo và không làm suy giảm nguồn tài nguyên So với nguồn năng lượng hóa thạch, năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió, thủy điện, và sinh khối không chỉ giúp giảm áp lực đặt lên tài nguyên tự nhiên mà còn giảm thiểu phát thải khí nhà kính và ô nhiễm môi trường

Ngoài ra, năng lượng tái tạo đóng vai trò quan trọng trong việc đa dạng hóa nguồn cung năng lượng Sự phụ thuộc quá mức vào năng lượng hóa thạch đặt ra rủi ro về an ninh năng lượng và ảnh hưởng tiêu cực đến giá cả thị trường năng lượng Bằng cách tích hợp năng lượng tái tạo vào hệ thống, chúng ta có thể tạo ra một môi trường năng lượng đa dạng, ổn định và bền vững

Năng lượng tái tạo cũng đóng góp vào sự đổi mới công nghệ và tạo ra nguồn việc làm mới trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo Qua đó, nó không chỉ làm phong phú thêm nguồn nhân lực mà còn thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội

1.4 Thuận lợi và khó khăn cho phát triển năng lượng tái tạo

1.4.1 Thuận lợi

Tại nước Cộng hòa dân chủ nhân dân Lào, Chính phủ Lào đã ban hành nhiều chính sách khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo, đề ra mục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo và hướng đến một thị trường điện cạnh tranh với nguồn đầu tư và mô hình kinh doanh đa dạng Thủ tướng Chính phủ Lào phê duyệt Chiến lược phát triển Năng lượng tái tạo quốc gia Lào đến năm 2030 tầm nhìn 2050, Chính phủ Lào khuyến khích việc phát triển và sử dụng năng lượng mới và năng lượng tái tạo; cung cấp các hỗ trợ tài chính cho nghiên cứu sản xuất thử nghiệm và xây dựng những mô hình thí điểm; miễn thuế nhập khẩu, sản xuất và lưu thông Cụ thể, Chính phủ đã đề ra mục tiêu tăng thị phần của năng lượng tái tạo trong tổng năng lượng thương mại sơ cấp từ 3% năm 2020 lên 5% năm 2030 và 11% năm 2050; tăng thị phần điện sản xuất từ nguồn

năng lượng tái tạo như gió và sinh khối từ 3.5% tổng sản lượng điện sản xuất lên 6% vào năm 2030

Bảng 1.1 Cơ cấu nguồn điện Lào tính đến 31/12/2022

Tên Công suất đặt (MW) Tỷ trọng (%)

- Tìm kiếm và duy trì nguồn nguyên liệu tái tạo như gỗ, rơm, hay nước có thể là khó khăn, đặc biệt là trong bối cảnh quản lý bền vững

7%13%

20%

27%

2345

- Thiếu chính sách hỗ trợ rõ ràng và quy phạm để khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo và thu hút đầu tư từ các bên ngoại

- Vấn đề về cơ sở hạ tầng truyền tải có thể tạo ra khó khăn trong việc kết nối các dự án năng lượng tái tạo vào lưới điện quốc gia

- Thiếu lao động có kỹ năng chuyên nghiệp trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, đặt ra thách thức trong quá trình triển khai và quản lý dự án

- Sự biến động thời tiết, như nạn hạn kiềm sốt và mùa khô kéo dài, có thể tạo ra biến động không ổn định trong sản xuất năng lượng tái tạo, đặc biệt là trong trường hợp của năng lượng mặt trời và thủy điện

- Sự cạnh tranh với nguồn năng lượng truyền thống như than đá và dầu mỏ có thể làm tăng áp lực kinh tế và chính trị

- Các dự án thủy điện có thể đối mặt với vấn đề quản lý tài nguyên nước và tác động đến môi trường, đặc biệt là trong việc duy trì dòng chảy của các con sông

- Cần xử lý cẩn thận các vấn đề liên quan đến đất đai, dân cư địa phương, và các quy định về môi trường để đảm bảo sự hòa nhập tích cực

- Thiếu chính sách và hạ tầng để xuất khẩu năng lượng tái tạo có thể làm giảm cơ hội thị trường quốc tế

Tuy nhiên, đây là yêu cầu cấp thiết và quan trọng đối với sự phát triển bền vững của đất nước Chính phủ Lào đang có nhiều nỗ lực để tìm kiếm các giải pháp khắc phục, hỗ trợ các nhà đầu tư Hy vọng với những nỗ lực của Chính phủ Lào cùng với sự hợp tác, hỗ trợ của các tổ chức quốc tế, các nhà đầu tư trong và ngoài nước Lào sẽ khai thác và sử dụng hiệu quả hơn nguồn năng lượng này để đảm bảo cho sự phát triển bền vững trong tương lai

1.5 Tiềm năng phát triển năng lượng tái tạo ở Lào

Hiện nay, nguồn năng lượng thủy điện ở Lào đã được khai thác cũng như lên dự án khai thác gần như tất cả Điều đó dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ hơn

của các nguồn năng lượng mới có tiềm năng rất lớn ở Lào như điện mặt trời và điện gió

1.5.1 Năng lượng mặt trời

Lào có địa thế nằm trong khu vực nhiệt đới và ánh sáng mặt trời dồi dào quanh năm, đang trở thành một địa điểm tiềm năng cho phát triển năng lượng mặt trời Cơ sở hạ tầng điện lưới ngày càng được mở rộ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp các dự án năng lượng mặt trời vào hệ thống điện quốc gia

Chính phủ Lào đã thể hiện cam kết với việc áp dụng các chính sách hỗ trợ và ưu đãi, nhằm khuyến khích đầu tư vào các dự án năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng mặt trời Sự quan tâm từ các đối tác nước ngoài và tổ chức quốc tế cũng đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp năng lượng mặt trời ở Lào, không chỉ từ góc độ vốn đầu tư mà còn từ khía cạnh kỹ thuật Nhu cầu năng lượng tăng cao, đặc biệt là trong bối cảnh tăng trưởng kinh tế, làm cho năng lượng mặt trời trở thành một giải pháp hấp dẫn, giúp đảm bảo nguồn cung năng lượng sạch và bền vững Đồng thời, sự phát triển của các dự án năng lượng mặt trời tại Lào mang lại lợi ích cho kinh tế địa phương thông qua việc tạo ra việc làm và đào tạo lao động chuyên nghiệp Sự tiến bộ trong công nghệ và kỹ thuật cũng đang hỗ trợ tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí triển khai, làm cho năng lượng mặt trời trở thành một giải pháp ngày càng khả thi tại Lào

Theo số liệu thống kê của Trung tâm khí tượng thủy văn Quốc gia về số giờ nắng (số liệu bình quân 20 năm) ở Lào thì có thể chia thành 3 khu vực như sau:

- Khu vực 1: Các tỉnh vùng Nam Lào (Champasak, Attapu): Số giờ nắng tương đối cao từ 1897 đến 2102 giờ/năm

- Khu vực 2: Các tỉnh còn lại của Bắc Lào và một số tỉnh từ Oudomxay đến Bokeo: Số giờ nắng trung bình năm từ 1400 đến 1700 giờ/năm

- Khu vực 3: Các tỉnh từ Bolikhamxay trở vào: Số giờ nắng cao nhất cả nước từ 1900 đến 2900 giờ/năm Theo đánh giá, những vùng có số giờ nắng từ 1800 giờ/năm trở lên thì được coi là có tiềm năng để khai thác sử dụng Đối với Lào thì tiêu chí này phù hợp với nhiều vùng, nhất là các tỉnh phía nam Ở Lào, năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng phong phú bởi nơi nào cũng có và có những đặc điểm nổi bật sau đây: Năng lượng mặt trời không phân bố đồng đều trên toàn lãnh thổ do đặc điểm địa hình và chịu ảnh hưởng của các dòng khí quyển đại dương và lục địa, có hai vùng khí hậu đặc trưng khá rõ nét

1.5.2 Năng lượng gió

Lào có địa thế địa lý nằm giữa dãy núi và thung lũng, mang lại tiềm năng đáng kể cho phát triển năng lượng gió Dữ liệu thống kê cho thấy các vùng cao và thung lũng ở Lào có vận tốc gió trung bình từ 5 đến 8 m/s, là điều kiện lý tưởng để tận dụng năng lượng gió Hiện nay, cơ sở hạ tầng điện lưới ở Lào đang được nâng cấp và mở rộ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp và kết nối các dự án năng lượng gió vào hệ thống điện quốc gia Đến năm 2022, đã có ít nhất 50 dự án năng lượng gió được đề xuất và đang được nghiên cứu triển khai ở Lào, với tổng công suất dự kiến là khoảng 1.200 MW Chính phủ Lào đã thể hiện cam kết mạnh mẽ với việc phát triển nguồn năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng gió Chính sách hỗ trợ và ưu đãi thuế được áp dụng để khuyến khích đầu tư và giảm rủi ro cho các nhà đầu tư trong lĩnh vực này

Với mức độ tập trung gió ổn định và tự nhiên địa phương thích hợp, năng lượng gió trở thành một lựa chọn hấp dẫn, giúp Lào giảm độ phụ thuộc vào nguồn năng lượng truyền thống và đảm bảo nguồn cung năng lượng sạch và bền vững Cùng với đó, các dự án năng lượng gió có tiềm năng tạo ra hàng ngàn việc làm và cơ hội đào tạo kỹ thuật cho lao động địa phương, đóng góp tích cực vào sự phát triển kinh tế và xã hội của đất nước

Bảng 1.2 Tiềm năng năng lượng gió Lào ở độ cao 65m

Tốc độ gió trung bình

Thấp <6m/s

Trung bình 6- 7m/s

Tương đối cao 7-8m/s

Cao 8- 9m/s

Rất cao >9m/s

Diện tích (km2)

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ – KỸ THUẬT KHAI THÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ BÀI TOÁN TỐI ƯU DUNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG NĂNG

LƯỢNG TÁI TẠO 2.1 Các giải pháp kỹ thuật – công nghệ khai thác nguồn năng lượng tái tạo

2.1.1 Công nghệ khai thác điện gió

Đối với công nghệ tuabin gió, một số loại và hình dạng tuabin gió đã được thiết kế và phát triển từ lâu trên thế giới Một số thiết kế cụ thể đã được giới thiệu để phục vụ nghiên cứu trong các thí nghiệm trong hầm gió Có một số cách để phân loại tuabin gió như phân loại theo dạng trục hoặc theo công suất Trong tài liệu này, tuabin gió được chia thành loại trục ngang (HAWT) và loại trục dọc (VAWT) Ngoài ra, các tuabin gió trục ngang được phân loại theo tua bin gió chính gió (upwind) và nược gió (downwind)

2.2.1.1 Tuabin gió trục dọc

Roto Savonius được sử dụng như một máy thông khí trên các toa xe lửa hoặc xe tải, và máy đo tốc độ cốc dùng để đo vận tốc gió là những ví dụ về quay quanh trục dọc Với công nghệ và sự sáng tạo, các kỹ sư đã thành công trong việc phát triển các thiết kế tuabin gió trục dọc, cũng như áp dụng hiệu quả lực khí động học trong thiết kế Thiết kế tuabin gió trục dọc được đề xuất vào năm 1925, của kỹ sư người Pháp Darrieus, được coi là một thiết kế đầy hứa hẹn cho các tuabin gió hiện đại Đối với roto Darrieus, các cánh quạt có hình dạng và xoay theo hình của cánh quạt quanh trục dọc Tuabin gió Darrieus tốt nhất là được chế tạo với hai hoặc ba cánh quạt được thể hiện ở hình 2

Thiết kế cơ bản đơn giản của tuabin gió trục dọc bao gồm hệ thống trụ đỡ bằng bê tông có chứa các bộ phận cơ và dây điện, hộp số và máy phát đặt ở mặt

đất và không có hệ thống điều chỉnh tự quay theo chiều gió (yaw system) Đối với khu vực đô thị, máy phát điện đặt gần mặt đất, do đó, vận hành và bảo trì VAWT dễ dàng hơn tuabin gió trục ngang VAWT có thể được sử dụng ở các khu vực thành phố và tốc độ gió thấp

Hình 2.1 Tuabin gió trục dọc Darrieus

Ưu điểm của VAWT là: - Tháp của VAWT không cần quá to để hỗ trợ máy phát và hộp số - VAWT không cần hệ thống quay theo chiều gió

Nhược điểm của VAWT là: - Tốc độ gió gần với mặt đất nên có độ nhiễu cao và tốc độ thấp Tốc độ gió ở phần dưới của roto là rất thấp

- Hiệu suất của VAWT là thấp - VAWT không tự khởi động, nó có thể sử dụng máy phát điện làm động cơ để khởi động

Nhìn chung, tuabin gió trục dọc và chủ yếu là dạng roto Darrieus, vẫn có tiềm năng phát triển ở những khu vực tốc độ gió thấp, nhiễu loạn cao, hoặc trong khu vực đô thị

2.1.1.2 Tuabin gió trục ngang

Hầu như tất cả các tuabin gió thương mại ngày nay đều là tuabin gió trục ngang (HAWT) Roto của HAWT quay quanh trục ngang nằm gần như song song với mặt đất như trong hình 3.2 Các cánh quạt được lắp ráp vuông góc với trục quay Số cánh quạt phổ biến nhất của HAWT thường là ba cánh Một số HAWT có 1 cánh, 2 cánh, 4 cánh, v.v., tùy thuộc vào mục đích sử dụng

Hình 2.2 Tuabin gió trục ngang

Những thiết kế HAWT là nguyên tắc thiết kế chủ đạo trong công nghệ năng lượng gió ngày nay Các thành phần và cấu hình của chúng là điển hình