Chuyên đề tốt nghiệp Nghiên cứu ứng dụng công nghệ pin năng lượng mặt trời cho đảo Ngọc Vừng, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh Trần Thị Ánh Phượng

Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích yêu cầu nội dung nghiên cứu I/ TỔNG QUAN TÀI LIỆU Vấn đề lượng 1.1.Khái niệm 1.2.Các dạng lượng 1.3 Hệ thống đơn vị đo lượng 1.4.Quá trình phát triển sử dụng dạng lượng Năng lượng tái tạo 2.1.Năng lượng địa nhiệt 2.2.Năng lượng thuỷ triều 10 2.3.Năng lượng mặt trời 11 3.Khái niệm lịch sử pin lượng mặt trời 12 4.Tình hình nghiên cứu ứng dụng pin lượng mặt trời Việt Nam Các đặc điểm địa lý khu vực đảo Ngọc Vừng, tỉnh Quảng Ninh 5.1 Vị trí địa lí đặc điểm địa hình 5.2 Khí hậu 5.3 Điều kiện kinh tế xã hội II/ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 Đối tượng nghiên cứu 14 Các bước nghiên cứu 14 Phương pháp nghiên cứu 14 III/ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 15 1.Cơ sở khoa học 15 Cấu tạo, vận hành 15 Khả ứng dụng thực tế 15 IV/ DỰ KIẾN KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 15 SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa V/ TÀI LIỆU THAM KHẢO 16 SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Năng lượng tài sản có giá trị quốc gia, thành tố chủ đạo phát triển kinh tế Không thể phủ nhận hoạt động kinh tế, công nghiệp, giao thông sinh hoạt người phụ thuộc vào nguồn lượng có Đầu thập niên 70, sau khủng hoảng dầu mỏ, giá dầu mỏ vấn đề tiêu dùng lượng mối quan tâm hàng đầu Nhưng trước vấn đề mơi trường nảy sinh trở nên suy giảm nghiêm trọng Mặc dù vấn đề môi trường kết hợp nhiều yếu tố xung quanh chủ yếu dân số gia tăng, tiêu thụ lượng mức hoạt động công nghiệp tràn lan Để ứng phó với biến đổi đó, người buộc phải tìm đến giải pháp phương án hành động mang tính bền vững ln ưu tiên hàng đầu giai đoạn Việc tìm khai thác lượng tái tạo xem giải pháp hiệu Năng lượng mặt trời, lượng gió, lượng sóng biển, lượng địa nhiệt, nhiên liệu sinh học nguồn lượng có tiềm lớn, sẵn có tự nhiên, khơng gây nhiễm giúp giảm thiểu tác động đến môi trường trình khai thác sử dụng giải pháp tối ưu thay cho nguồn lượng hoá thạch tương lai Để tiếp cận ứng dụng công nghệ lượng sạch, cụ thể nguồn lượng mặt trời, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ pin lượng mặt trời cho đảo Ngọc Vừng, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh” lựa chọn nhằm góp phần tìm kiếm giải pháp lượng cho phát điện phục vụ sinh hoạt, nâng cao chất lượng sống cộng đồng dân cư sinh sống đảo thời điểm điện lưới quốc gia chưa thể đáp ứng nhu cầu điện sinh hoạt xã đảo Đồng thời góp phần áp dụng hướng không giới chưa phổ biến Việt Nam cho vấn đề lượng SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa giải pháp ứng phó với cạn kiệt nguồn tài nguyên không tái tạo SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Mục đích yêu cầu nghiên cứu 2.1 Mục đích Xác lập sở khoa học, sở thực tiễn cho việc ứng dụng lắp đặt hệ thống pin lượng mặt trời nhằm phát điện phục vụ sinh hoạt cho đảo Ngọc Vừng, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam 2.2 Yêu cầu nội dung nghiên cứu  Tìm hiểu, tổng hợp phân tích cơng nghệ lượng có giới  Phân tích trạng sản xuất cung cấp điện đảo Ngọc Vừng  Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hệ thống pin lượng mặt trời  Đề xuất phương án sản xuất cung cấp điện thân thiện với môi trường SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa I - TỔNG QUAN TÀI LIỆU Vấn đề lượng 1.1 Khái niệm Theo thuyết tương đối Albert Enstein, lượng thước đo lượng vật chất xác định theo công thức liên quan đến khối lượng tồn phần : E = mc² Trong m : khối lượng (kg) c : số vận tốc (m/s) E : khối lượng toàn phần (kg.(m/s)2 Hiểu theo nghĩa thông thường, lượng khả làm thay đổi trạng thái thực công lên hệ vật chất Như vậy, lượng đại lượng vật lý đặc trưng cho khả sinh cơng hệ thống Theo định luật bảo tồn lượng “Năng lượng không tự sinh không tự Nó chuyển hố từ dạng sang dạng khác.” Năng lượng tồn nhiều dạng khác : • Năng lượng học • Thế • Động • Năng lượng nhiệt • Năng lượng từ • Năng lượng điện • Năng lượng phóng xạ • Năng lượng ngun tử • Năng lượng hố học • 1.2 Các dạng lượng Theo sách “Cứu lấy trái đất- chiến lược cho sống bền vững”, SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa lượng chia làm dạng chính: lượng tái tạo lượng không tái tạo Năng lượng không tái tạo lượng đến từ lịng đất khơng thể tái sinh thời gian ngắn Nhiên liệu hoá thạch dạng điển hình lượng khơng tái tạo, bao gồm than đá, dầu mỏ khí thiên nhiên Những nguồn lượng bắt nguồn từ xác động thực vật bị chơn vùi hàng nghìn năm trước, bị phân huỷ hình thành nguồn lượng hữu ích cho người [10] Năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh nguồn lượng từ nguồn mà người cho vô tận, nghĩa nguồn lượng tồn dồi đến mức trở nên cạn kiệt tái tạo thời gian ngắn Các nguồn lượng có nguồn gốc từ mặt trời xạ mặt trời, lượng gió, chuyển động sóng hay nhiên liệu sinh học Các dạng khác lượng địa nhiệt, lượng thuỷ triều 1.3 Hệ thống đơn vị đo lượng Đơn vị lượng hệ thống đơn vị quốc tế (hệ SI) bao gồm joules (J), watt giây (Ws) newton mét (Nm); đơn vị công suất watt (W) Bên cạnh hệ SI cịn có số loại đơn vị phổ biến khác Bảng 1.1 trình bày cách quy đổi hầu hết loại đơn vị lượng thường sử dụng ngày Ngoài cịn có kpm (1 kpm = 2.72 10 –6 kWh) ; erg (1 erg = 2.78 10 –14 kWh) ; electronvolts (1 eV = 4.45 10–26 kWh) ; BTU (British Thermal Unit, BTU = 1055.06 J = 0.000293071 kWh).[9] SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Bảng 1.1 Quy đổi đơn vị lượng m3 gas BTU 0.000034 0.000024 0.000032 0.94781 0.001163 0.000143 0.0001 0.00013 3.96831 860 0.123 0.086 0.113 3412 7000 8.14 0.7 0.923 27,779 10,000 11.63 1.428 1.319 39,683 31,736 7580 8.816 1.083 0.758 30,080 1.0551 0.252 0.000293 0.000036 0.000025 0.000033 kJ kcal kWh kg ce 0.2388 0.000278 4.1868 3600 29,308 kg oe kilojoule (kJ) kilocalorie (kcal) kilowattgiờ (kWh) kg than tương đương (kg ce) kg dầu mỏ tương đương (kg oe) 41,868 m3 khí gas đơn vị nhiệt Anh (BTU) Nguồn : Volker Quaschning, 2005, Understanding Renewable Energy Systems, Earthscan, UK Trong : Coal equivalent (ce) : than đá tương đương Oil equivalent (oe) : dầu tương đương Natural gas : khí thiên nhiên British Thermal Unit (BTU) SV: Trần Thị ánh Phượng : đơn vị nhiệt Anh MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa 1.4 Sự phát triển tiêu dùng lượng Vào cuối kỉ thứ 18, than đá dầu thơ khơng cịn nguồn cung cấp lượng chủ đạo cho ngành cơng nghiệp Củi gỗ kĩ thuật nhờ gió sức nước đáp ứng cho hầu hết nhu cầu lượng người Hình ảnh guồng nước cối xay gió trở nên phổ biến nhiều nơi giới vào thời gian Nguồn : wikipedia Vào năm 1768, James Watt đặt móng cho cơng nghiệp phát triển động chạy nước Động nước mà sau động đốt nhanh chóng thay sức gió hệ thống sức nước Than đá trở thành nguồn nhiên liệu cung cấp lượng quan trọng Đầu kỉ 20, dầu thô trở thành nhiên liệu thiếu cung cấp cho giới hố giao thơng đường vươn lên mạnh mẽ Củi vai trò quan trọng cung cấp lượng cho quốc gia công nghiệp nhà máy thuỷ điện thay guồng nước thô sơ Nhu cầu lượng giới tăng vọt sau khủng hoảng lượng năm 1930 Khí thiên nhiên bước vào bối cảnh sau chiến tranh giới SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa thứ hai Vào thập niên 1960, lượng hạt nhân bổ sung vào danh sách nguồn lượng truyền thống Những nguồn lượng nối tiếp tìm chưa phá bỏ ưu than đá dầu thô, khí gas nguồn lượng phát triển nhanh vượt trội Nhu cầu lượng điện hạt nhân ngày tương đối khiêm tốn Những nguồn nhiên liệu hố thạch than đá, dầu thơ khí gas cung cấp 85% nhu cầu lượng tối thiểu giới SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 10 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa địa nhiệt lớn Đây nguồn lượng thay dầu mỏ than đá tương lai Hiện Mỹ quốc gia đứng đầu sản xuất điện từ lượng địa nhiệt Một nghiên cứu công bố năm 2008 Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết: Nếu khai thác 40% lượng nhiệt nằm lịng đất nước Mỹ, đáp ứng gấp 56.000 lần nhu cầu điện đất nước Ở nước phát triển Philippin, Indonexia, Trung Quốc… lượng địa nhiệt thăm dò khai thác Trong Philippin nước sản xuất điện lớn thứ hai sau Mỹ Hiện nay, 23% sản lượng điện nước sản xuất từ nguồn lượng địa nhiệt Indonesia, quốc gia sản xuất điện địa nhiệt lớn đứng thứ ba giới [4] Ở Châu Phi, tiềm phát triển lượng địa nhiệt lớn, đặc biệt Thung lũng Great Rift Kenya nước đầu khu vực việc khai thác nguồn lượng tiềm ẩn [4] Năng lượng địa nhiệt nguồn lượng vô tận có tiềm khai thác hàng trăm nghìn megawatt Nhưng ngành non trẻ chiếm thứ yếu sản xuất lượng 2.2 Năng lượng thuỷ triều Giữa mặt trăng trái đất tồn lực hấp dẫn gây nên tác động số điểm định bề mặt trái đất Dấu hiệu rõ ràng cho thấy lực hấp dẫn thuỷ triều Sự lên xuống mực nước đại dương tạo nên thuỷ triều sinh nguồn lượng đáng kể Năng lượng thuỷ triều dùng để phát điện bờ biển thuỷ triều lên cao Khi triều lên, nước tràn vào hồ chứa ngăn lại Khi triều xuống, nước hồ xả , làm chạy tua-bin đặt mực triều thấp Những tua-bin chạy máy phát điện sinh điện Hiện có vài nhà máy phát điện thuỷ triều hoạt động Nhà máy lớn với công suất 240 MW đặt SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 13 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Rance, Pháp Tuy nhiên, điện thuỷ triều gây tác động lớn đến tự nhiên Hiện lượng điện sản xuất nhờ thuỷ triều tương đối thấp 2.3 Năng lượng mặt trời Nguồn cung cấp lượng lớn mặt trời Hàng năm, mặt trời cung cấp khoảng 3.9x1024 J = 1.08x1018 kWh xuống bề mặt trái đất Và nguồn lượng gấp 10 000 lần nhu cầu lượng tối thiểu hàng năm trái đất gấp nhiều lần nguồn lượng dự trữ khác Nói cách khác, sử dụng 1/10 nguồn lượng cung cấp đáp ứng toàn nhu cầu lượng loài người Có phân biệt lượng mặt trời sử dụng trực tiếp gián tiếp Các hệ thống kĩ thuật sử dụng trực tiếp lượng mặt trời trực tiếp chuyển xạ mặt trời thành lượng có ích (ví dụ điện nhiệt năng) Gió, nước thực vật sinh trưởng dạng gián tiếp lượng mặt trời Tại đó, trình tự nhiên biến đổi lượng mặt trời thành dạng lượng khác Các thiết bị kĩ thuật sử dụng loại lượng gián tiếp từ lượng mặt trời * Năng lượng mặt trời trực tiếp - Nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời - Hệ thống quang phân để sản xuất nhiên liệu - Hệ thống thu lượng mặt trời để đun nóng nước - Hệ thống đun nóng lượng mặt trời bị động - Phát điện pin lượng mặt trời * Năng lượng mặt trời gián tiếp SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 14 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Các trình tự nhiên chuyển lượng mặt trời thành dạng lượng khác Các thiết bị chuyển đổi điện tận dụng nguồn lượng gián tiếp Một ví dụ điển hình dạng gián tiếp lượng mặt trời sức nước Bức xạ mặt trời làm bốc nước từ đại dương Hơi nước ngưng đọng, rơi xuống từ tầng cao, hồ chung vào sơng, suối kết thúc vịng tuần hồn đến cửa sơng Các nhà máy thuỷ điện chuyển động từ nước thành điện Một số loại hình gián tiếp lượng mặt trời : - Hơi nước, mưa, dòng nước chảy - Sự tan chảy tuyết - Sự di chuyển nước - Các dòng hải lưu - Sản phẩm sinh khối - Nhiệt từ bề mặt trái đất khí - Gió Khái niệm lịch sử pin lượng mặt trời Bên cạnh phương pháp phát điện cảm ứng từ Michael Faraday phát minh năm 1821, tác dụng quang lên selenium Becquerel tìm vào năm 1839 phát triển cách sử dụng silic có hiệu cao vào năm 1958 để phát điện Những kết nghiên cứu khác năm 1960 vật liệu chế tạo PMT gallium arsenide (GaAs), chúng làm việc nhiệt độ cao silic chi phí cao nhiều lần Ngày nay, PMT chế tạo từ vật liệu bán dẫn khác nhau, có khả dẫn điện tương đối tốt Vật liệu phổ biến Silic (Si) hợp chất cadmium sulphide (Cds), ), cuprous sulphide (Cu2S), gallium arsenide (GaAs) Công nghệ pin lượng mặt trời cung cấp lượng điện hàng năm khoảng 50 MW (1990) 500 MW (2003), mở sang thời kì tiêu thụ lượng thân thiện với môi trường, giảm tiếng ồn, phát thải khí nhà kính, dễ sử dụng giảm chi phí tiêu dùng điện SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 15 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Những pin Silic vơ định hình chế tạo từ nguyên tử silic lớp mỏng đồng nhất, thay cấu trúc tinh thể Silic vơ định hình hấp thụ ánh sáng tốt dạng tinh thể, pin mỏng Do đó, silic vơ định hình cịn biết đến công nghệ PV màng mỏng Mặc dù pin silic vơ định hình hoạt động hiệu loại pin silic tinh thể khoảng 6% chúng thuận tiện giá thành sản xuất thấp Ưu giá thành khiến cho pin silic vô định hình phù hợp với nhiều ứng dụng Một số loại vật liệu tiềm khác cadmium telluride (CdTe) copper indium diselenide (CIS) ứng dụng chế tạo phận pin lượng mặt trời Chúng có hiệu sử dụng cao hẳn vật liệu silic vơ định hình silic tinh thể thích hợp với q trình sản xuất chi phí tương đối cao Những pin đặt hệ thống sản xuất lượng điện định thời điểm chiếu sáng Tấm pin mắc nối tiếp song song với dòng điện lớn điện áp lớn Hệ thống PMT sử dụng độc lập nối với nguồn cung cấp điện khác Ứng dụng phát điện hệ thống PMT bao gồm phương tiện liên lạc (cả mặt đất không), phát điện cho vùng hẻo lánh, chiếu sáng, bơm nước sạc pin thiết bị điện Có hai loại PMT loại độc lập hệ thống dạng lưới Loại pin độc lập ứng dụng vùng chưa có điện lưới khó khăn việc lắp đặt hệ thống điện lưới; điện sản xuất thường dự trữ pin Loại pin độc lập điển hình thường bao gồm module PV, ắc-quy, điều khiển sạc ắc-quy Bộ đổi điện bao gồm hệ thống đổi dòng điện chiều (DC) từ module PV sang dòng điện xoay chiều (AC) phục vụ cho nhu cầu sử dụng điện phổ biến điện xoay chiều Trong ứng dụng điện lưới, hệ thống PV nối với mạng lưới điện địa SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 16 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa phương Nghĩa điện phát hệ thống PV sử dụng tức thời phân phối cho đơn vị cung cấp điện suốt ngày Vào thời gian mặt trời ngừng chiếu sáng, điện cung cấp từ hệ thống chung Như vậy, mạng lưới đóng vai trị hệ thống dự trữ lượng thay cho ắc-quy dự trữ Khi pin lượng mặt trời ứng dụng rộng rãi khoảng thập kỉ trước đây, hiệu chúng 10% Ngày nay, hiệu sử dụng tăng tới 15% Tại phịng thí nghiệm hiệu lên tới 30% chưa thương mại hố [4] 4.Tình hình nghiên cứu ứng dụng pin lượng mặt trời Việt Nam Ở Việt Nam, với hỗ trợ nhà nước (các bộ, ngành) số tổ chức quốc tế thực thành công việc xây dựng trạm PMT có cơng suất khác phục vụ nhu cầu sinh hoạt văn hóa địa phương vùng sâu, vùng xa, cơng trình nằm khu vực khơng có lưới điện Tuy nhiên PMT cịn hàng xa xỉ nước nghèo Đi đầu việc phát triển ứng dụng ngành bưu viễn thơng Các trạm PMT phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho thiết bị thu phát sóng bưu điện lớn, trạm thu phát truyền hình thơng qua vệ tinh Ở ngành bảo đảm hàng hải, trạm PMT phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho thiết bị chiếu sáng, cột hải đăng, đèn báo sóng Trong ngành cơng nghiệp, trạm PMT phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện dự phòng cho thiết bị điều khiển trạm biến áp 500 kV, thiết bị máy tính sử dụng làm nguồn cấp điện nối với điện lưới quốc gia Trong sinh hoạt hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, trạm PMT phát điện sử dụng để thắp sáng, nghe đài, xem vô tuyến Trong ngành giao thông đường bộ, trạm PMT phát điện dần sử dụng làm nguồn cấp điện cho cột đèn đường chiếu sáng Khu vực phía Nam ứng dụng dàn PMT phục vụ thắp sáng sinh hoạt văn hố số vùng nơng thơn xa lưới điện Các trạm điện mặt trời có cơng SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 17 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa suất từ 500 - 1.000 Wp lắp đặt trung tâm xã, nạp điện vào ắc qui cho hộ gia đình sử dụng Các dàn PMT có công suất từ 250 - 500 Wp phục vụ thắp sáng cho bệnh viện, trạm xá cụm văn hố xã Đến có khoảng 800 - 1.000 dàn PMT lắp đặt sử dụng cho hộ gia đình, cơng suất dàn từ 22,5 - 70 Wp Khu vực miền Trung có xạ mặt trời tốt số nắng cao, thích hợp cho việc ứng dụng PMT Hiện khu vực miền Trung có hai dự án lai ghép với PMT có cơng suất lớn Việt Nam, là: - Dự án phát điện ghép PMT thuỷ điện nhỏ, công suất 125 kW lắp đặt xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, cơng suất hệ thống PMT 100 kWp thuỷ điện 25 kW Dự án đưa vào vận hành từ cuối năm 1999, cung cấp điện cho làng Hệ thống điện Điện lực Mang Yang quản lý vận hành - Dự án phát điện lai ghép PMT động gió phát điện với cơng suất kW, PMT kW Dự án lắp đặt làng Kongu 2, huyện Đak Hà, tỉnh Kon Tum, Viện Năng lượng thực Cơng trình đưa vào sử dụng từ tháng 11/2000, cung cấp điện cho người dân tộc thiểu số với 42 hộ gia đình Hệ thống điện sở Cơng thương tỉnh quản lý vận hành Các dàn pin lắp đặt ứng dụng tỉnh Gia Lai, Quảng Nam, Bình Định, Quảng Ngãi Khánh Hồ, hộ gia đình cơng suất từ 40 - 50 Wp Các dàn lắp đặt ứng dụng cho trung tâm cụm xã trạm y tế xã có cơng suất từ 200 - 800 Wp Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp truyền thông; đối tượng phục vụ người dân, dân quản lý vận hành Ở khu vực phía Bắc, việc ứng dụng dàn PMT phát triển với tốc độ nhanh, phục vụ hộ gia đình vùng núi cao, hải đảo cho trạm biên phịng Cơng suất dàn pin dùng cho hộ gia đình từ 40 - 75 Wp Các dàn dùng cho trạm biên phịng, nơi hải đảo có cơng suất từ 165 - 300 Wp Các SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 18 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa dàn dùng cho trạm xá cụm văn hố thơn, xã 165 - 525 Wp Tại Quảng Ninh có hai dự án PMT vốn nước (từ ngân sách) tài trợ: - Dự án PMT cho đơn vị đội đảo vùng Đông Bắc Tổng công suất lắp đặt khoảng 20 kWp Dự án Viện Năng lượng Trung tâm Năng lượng Trường đại học Bách khoa Hà Nội thực Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng truyền thông, đối tượng phục vụ đội, đơn vị quản lý vận hành - Dự án PMT cho quan hành số hộ dân huyện đảo Cô Tô Tổng công suất lắp đặt 15 kWp Dự án Viện Năng lượng thực Cơng trình vận hành từ tháng 12/2001 Cơng ty BP Solar Úc tài trợ dự án PMT có cơng suất 6120 Wp phục vụ cho trạm xá, trụ sở xã, trường học khoảng 10 hộ gia đình Dự án lắp đặt xã Sĩ Hai, huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng Dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu, vùng xa” xã Ái Quốc, tỉnh Lạng Sơn hồn thành vào tháng 11/2002 Tổng cơng suất dự án 3000 Wp, cung cấp điện cho trung tâm xã trạm truyền hình, chủ yếu để thắp sáng truyền thông; đối tượng phục vụ người dân, dân quản lý vận hành Trung tâm Hội nghị Quốc gia sử dụng điện mặt trời: Tổng cơng suất PMT 154 kWp cơng trình ĐMT lớn Việt Nam Hệ thống PMT hòa vào mạng điện chung Trung tâm Hội nghị quốc gia Trạm PMT nối lưới Viện Năng lượng công suất 1080 Wp bao gồm môđun Trạm PMT nối lưới lắp đặt mái nhà làm việc Bộ Công thương, 54 Hai Bà Trưng, Quận Hồn Kiếm, Hà Nội Cơng suất lắp đặt 2700 Wp Lắp đèn lượng mặt trời đường phố Đà Nẵng sử dụng nguồn lượng mặt trời Hệ thống thu góp điện “dán” thẳng thân trụ đèn SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 19 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Bên trụ có tám bình ắc qui dùng để tích lượng Hai cột đèn lượng mặt trời kết hợp lượng gió lắp đặt thành cơng Ban quản lý dự án Cơng nghệ cao Hịa Lạc Hai cột đèn trị giá 8.000 USD, Công ty cổ phần tập đoàn quốc tế Kim Đỉnh lắp đặt Hiện tại, hai cột đèn sử dụng 10 h ngày, thắp sáng bốn ngày liền khơng có nắng gió [http://webdien.com/d/showthread.php?t=3344&goto=nextnewest, ngày truy cập 17/04/2010] Như vậy, pin lượng mặt trời giải pháp đầy tiềm ứng dụng nhiều địa phương lãnh thổ Việt Nam Do đó, việc thực ứng dụng hệ thống đảo Ngọc Vừng tỉnh Quảng Ninh có nhiều thuận lợi Các đặc điểm địa lý khu vực đảo Ngọc Vừng, tỉnh Quảng Ninh 5.1 Vị trí địa lý đặc điểm địa hình Đảo Ngọc Vừng xã đảo thuộc huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh, nằm cách thành phố Hạ Long khoảng 30 km, cách cảng Cái Rồng (Vân Đồn) chừng tàu chạy Ngọc Vừng có toạ độ địa lý 107 o20‟ kinh độ 107o23‟ vĩ độ, xung quanh biển, chắn hướng có dãy núi tạo thung lũng Phía Bắc xã Thắng Lợi; phía Nam bãi cát Trường Chinh dài 2,5km; phía Đơng chắn dãy Vạn Xn; đỉnh cao đỉnh Tam Na, cao 229,7m so với mực nước biển; phía Tây lạch tàu quốc tế, chắn dãy Tu La, đỉnh cao 120,2m so với mực nước biển Xét địa hình, địa mạo tồn vùng nghiên cứu bao quanh đảo có khác biệt rõ ràng khu bờ phía đơng, phía tây, phía nam phía bắc Do tính bất đối xứng hai dãy núi cao chạy song song đảo theo hướng Tây Bắc – Đông Nam tạo cho đảo Ngọc Vừng đa dạng kiểu bờ Nằm men theo hai sườn núi phía rìa đơng rìa tây đảo bờ vách dốc đứng, nước sâu Độ sâu trung bình đo khu ven bờ từ 4-5m, xa bờ độ sâu lớn, kiểu địa hình ven bờ phổ biến thường gặp mài mòn mài mòn SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 20 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa tích tụ Đặc biệt dải ven bờ phía tây, ranh giới tiếp giáp với đại dương nên khu vực bờ thơng thống có sóng vỗ mạnh.[ Trịnh Lê Hà, Đánh giá tiềm nuôi trồng thủy hải sản khu vực ven bờ đảo Ngọc Vừng, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh; Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, KHTN CN, T.XXII, No2B AP,2006, Phụ trương ngành KT-TV HDH, tr2830, Hà nội,2006 Nhờ có che chắn khéo léo đảo lớn nhỏ bao quanh, nhiều khu vực biển ven đảo Ngọc Vừng trở thành vũng vịnh lớn Cống Yên, vịnh Quan Lạn Trong vịnh Cống Yên khu vực nằm hồn tồn địa phận quản lí hành đảo Đây vịnh nơng , khuất gió kín sóng, chịu tác động giơng bão toàn khu vực ven đảo Ngọc Vừng, ăn sâu vào phần trung tâm đảo quây đảo Giàn Mướp, Cống nên khu vực chọn làm nơi neo đậu tàu thuyền cập đảo nơi tập trung nhiều dân cư sinh sống Xã đảo có tổng diện tích tự nhiên 3120,75 ha, gồm 42 đảo lớn nhỏ; có đảo Ngọc Vừng (đặt trụ sở uỷ ban nhân dân xã có dân cư sinh sống), đảo Vạn Cảnh, đảo Phượng Hoàng, đảo Nứt Đất đảo Hạ Mai (hiện chưa có dân sinh sống) 5.2 Khí hậu Khí hậu Ngọc Vừng có nét riêng tỉnh miền núi ven biển, đặc trưng khí hậu đại dương Đảo Ngọc Vừng thuộc tỉnh Quảng Ninh nằm vùng khí hậu nhiệt đới, ảnh hưởng hồn lưu gió mùa Đơng Nam Á nên có mùa hạ nóng ẩm, mưa nhiều; mùa đơng lạnh, mưa tính nhiệt đới nóng ẩm bao trùm Do chịu ảnh hưởng khí hậu nhiệt đới gió mùa miền Bắc, có nhiều giơng bão với hai hướng gió thịnh hành Tây Bắc Đông Nam, che chắn tốt đảo lớn nhỏ nằm xung quanh Vạn Cảnh (16,10km2) phía Đơng Bắc, Trà Bản (76,37 km2) phía Bắc, Phượng Hồng (6,26 km2) phía Đơng Nam nhiều đảo nhỏ khác Cống Đông, Cống Tây, Cống Yên, Giàn Mướp, Soi Nang nên vùng biển quanh đảo n tĩnh ; phía Bắc Đơng Bắc đảo vũng vịnh khuất gió lặng sóng Do nằm vành đai nhiệt đới nên hàng năm có hai lần mặt trời qua thiên đỉnh, tiềm xạ nhiệt độ phong phú Về nhiệt độ: xác định có mùa đơng lạnh, nhiệt độ khơng khí trung bình ổn định 20oC Mùa nóng có nhiệt độ trung bình ổn định 25 oC Về mưa: theo quy ước chung, thời kỳ có lượng mưa ổn định 100 mm mùa mưa; cịn mùa khơ mùa có lượng mưa tháng ổn định 100 mm SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 21 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT 5.3 Điều kiện kinh tế xã hội Khoa Ngọc Vừng có 350 hộ dân, 1050 phân bố thôn Ngọc Hải, Ngọc Nam, Bình Minh, Bình Ngọc Cơ cấu kinh tế Ngọc Vừng ngư nghiệp, nông nghiệp, du lịch dịch vụ Trong lấy ngư nghiệp làm mũi nhọn tập trung vào nuôi trồng loại nhuyễn thể có hiệu kinh tế cao tu hài, ốc Về ngư nghiệp,tính đến đầu năm 2010, xã có 140 hộ ni 35 hộ ni tu hài, 105 hộ ni ốc; tồn xã có 105 hộ ni cá lồng bè, đảm bảo giữ gìn mơi trường, năm khơng có dịch bệnh lớn xảy hộ nuôi cá Tổng sản lượng thuỷ sản năm 2009 ước đạt 620 đạt 68% kế hoạch, ước tính hộ bình qn đạt từ 35-40 triệu đồng/năm Về nông nghiệp, xã có 25,65 diện tích gieo trồng, diện tích trồng lúa 25 ha, trồng màu 0,6 ha; ước tính suất bình qn đạt 150kg/sào (Theo báo cáo cuối năm 2009) Đàn gia súc gia cầm phát triển ổn định với số lượng quy mô nhỏ Nhưng đất nơng nghiệp ít, suất thấp nên lao động nông nghiệp dư thừa Với hộ làm ngư nghiệp, lao động nam giữ vai trò nên lao động nữ thường rảnh rỗi Về du lịch, với tiềm riêng có, Ngọc Vừng có nhiều điều kiện thuận lợi đển phát triển du lịch, du lịch sinh thái, nghỉ dưỡng Những năm gần đây, ngành du lịch đầu tư sở hạ tầng, xây dựng đường bê tông xuyên đảo nối từ bến Cống Yên tới trung tâm đảo chạy suốt chiều dài bãi tắm Trong tương lai, Vân Đồn trở thành điểm du lịch biển đảo, du lịch sinh thái lớn Quảng Ninh, đảo Ngọc Vừng điểm sáng với nhiều hội phát triển Về dịch vụ, dịch vụ đảo chưa phát triển thiếu sở hạ tầng chưa có điện cung cấp cho hoạt động nhà hàng, khách sạn Theo quy hoạch chung xây dựng khu kinh tế Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2030, thủ tướng Chính phủ Quyết định số 1296/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch chung - Tại vùng đảo Trà Bản; đảo Cảnh Cước đảo Ngọc Vừng hình thành cơng trình phục vụ du lịch sinh thái, du lịch nơng nghiệp, dịch vụ trị liệu-chăm sóc sức khỏe cao cấp gắn với không gian thiên nhiên điều kiện tự nhiên đặc biệt phù hợp với đảo; nâng cấp mở rộng hệ thống hạ tầng kỹ thuật xã hội đảo Sắp xếp lại khu dân cư có đảo Ngọc Vừng, khu vực trồng lúa, công nghiệp đảo gìn giữ bảo tồn nhằm giảm thiểu tác động xấu đến đời sống dân cư đảo; kết SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 22 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa nối hệ thống bến tàu, bến phà cao tốc đảo Ngọc Vừng đảo Cái từ Hạ Long II - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu : + Hệ thống phát điện pin lượng mặt trời + Điều kiện tự nhiên đảo Ngọc Vừng nhằm đáp ứng đề tài - Vấn đề nghiên cứu : khả ứng dụng hệ thống phát điện pin lượng mặt trời xã đảo Ngọc Vừng, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam Các bước nghiên cứu * Bước : Chuẩn bị : thu thập, phân tích sơ tổng hợp tài liệu * Bước : Điều tra phân tích tổng hợp :điều tra thực địa, phân tích điều kiện địa lý, tự nhiên vùng nghiên cứu kết hợp tổng hợp liệu hành chính, thổ nhưỡng Đồng thời tham khảo mơ hình tương tự thực * Bước : Nghiên cứu đề xuất phương án tiềm phục vụ sản xuất cung cấp điện cho địa phương * Bước : Nghiên cứu xây dựng qui trình áp dụng thử đơn vị quân đội Phương pháp nghiên cứu 3.1 Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 23 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Phương pháp dựa tính kế thừa nghiên cứu khoa học trước Tài liệu tham khảo nhiều dạng : sách, báo cáo, báo có nội dung : - Kiến thức lượng tái tạo lượng không tái tạo - Công nghệ sử dụng lượng giới - Đặc điểm tự nhiên kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu Dựa nguồn thông tin sơ cấp thứ cấp thu tác giả tìm hiểu hướng nghiên cứu theo cách tiếp cận khác nhau, đưa ý tưởng riêng mình; xây dựng sở khoa học tổng hợp sở thực tiễn trình nghiên cứu; đề xuất giải pháp sản xuất cung cấp điện thân thiện với môi trường công nghệ lượng địa phương 3.2 Phương pháp điều tra khảo sát Khảo sát điều tra để kiểm chứng cho tài liệu thu thập được, ý đến thay đổi thực song song q trình nghiên cứu Ví dụ, điều tra, khảo sát mơ hình pin lượng mặt trời lắp đặt 3.3 Phương pháp phi thực nghiệm Phương pháp phi thực nghiệm phương pháp thu thập số liệu dựa quan sát kiện, vật hay tồn tại, từ tìm qui luật chúng Phương pháp gồm loại nghiên cứu kinh tế xã hội, nghiên cứu nhân chủng học, … Loại số liệu thu thập phương pháp phi thực nghiệm gồm số liệu thu thập từ câu hỏi có cấu trúc kín số liệu thu thập từ câu hỏi mở theo phương pháp thu thập số liệu + Câu hỏi mở: dạng câu hỏi có số liệu thu thập khơng có cấu trúc hay số liệu khó mã hóa Câu hỏi cho phép câu trả lời mở có diễn tả, suy nghĩ khác ép định hướng cho người trả lời + Câu hỏi kín: dạng câu hỏi có số liệu thu thập tương đối dễ dàng phân tích, mã hóa giới hạn trả lời Thí dụ, người dân hỏi câu hỏi “Ơng/bà biết đến hệ thống phát điện pin lượng mặt trời hay chưa ?” Câu trả lời khoanh vùng “Đã biết/ chưa biết” 3.4 Phương pháp vấn trả lời SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 24 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa Phỏng vấn loạt câu hỏi mà người nghiên cứu đưa để vấn người trả lời Phỏng vấn tổ chức có cấu trúc, nghĩa người nghiên cứu hỏi câu hỏi xác định rõ ràng; vấn không theo cấu trúc, nghĩa người nghiên cứu cho phép số câu hỏi họ trả lời (hay dẫn dắt) theo ý muốn người trả lời Đặc biệt, áp dụng vấn không cấu trúc, người nghiên cứu thường sử dụng băng ghi chép tốt khơng muốn ảnh hưởng đến người vấn 3.5 Phương pháp sử dụng bảng câu hỏi - trả lời viết Bảng câu hỏi loạt câu hỏi người nghiên cứu thiết kế biên tập cho người vấn trả lời Đây phương pháp phổ biến đơn giản để thu thập thông tin từ người trả lời Để thu thập thơng tin xác từ phương pháp này, cần đưa câu hỏi suy nghĩ xác vấn đề cần nghiên cứu trước hoàn thành thiết kế bảng câu hỏi Thường người nghiên cứu có giả thuyết định lượng với biến số III- NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cơ sở khoa học 1.1 Bức xạ mặt trời thơng số khí hậu liên quan đảo Ngọc Vừng 1.2 Hiện trạng sản xuất cung cấp điện đảo Ngọc Vừng Cấu tạo, vận hành hệ thống pin lượng mặt trời Khả ứng dụng thực tế địa phương 3.1 Xây dựng dàn pin mặt trời 3.2 Lắp đặt ắc-quy 3.3 Xây dựng nhà thiết bị điều hành 3.4 Lắp đặt thiết bị điều khiển điện tử 3.5 Xây dựng đường dây tải phân phối điện IV- DỰ KIẾN KẾT QUẢ THU ĐƯỢC - Nghiên cứu quy trình cơng nghệ pin lượng mặt trời khả thi cho đảo Ngọc Vừng - Nghiên cứu khả ứng dụng cho địa phương SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 25 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa - Nghiên cứu áp dụng công nghệ pin lượng mặt trời cho đơn vị quân đội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cục KHCN MT Bộ quốc phòng (2008), „„Nghiên cứu, xây dựng hệ thống cung cấp sử dụng lượng Trường sỹ quan Tăng thiết giáp‟‟ Chương trình lượng nơng thôn Việt Nam-Thuỵ Điển (2007), Báo cáo nghiên cứu khả thi dự án “Hệ thống phát điện hỗn hợp PMT- Diesel máy phát- thôn Bãi Hương, xã Tân Hiệp, thị xã Hội An, tỉnh Quảng Nam” IUCN-UNEP-WWF (1993), Cứu lấy trái đất- chiến lược cho sống bền vững, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội http://www.thiennhien.net/news/148/ARTICLE/6695/2008-10-06.html , ngày truy cập: 03/03/2010 Tiếng Anh John Twidell and Tony Weir (2006), Renewable energy resouces nd Ed, Taylor and Francis Group, USA Soteris Kabgirou (2009), Solar energy engineering-processes and system, Academic Press-Elservier, USA UNDP, Renewable energy for rural areas : Vietnam, No 13 Vaughn Nelson (2009), Wind energy- Renewable energy and the environment, CRC Press- Taylor and Francis Group, USA Volker Quaschning (2005), Understanding Renewable Energy Systems, Earthscan-James and James London,UK SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 26 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT Khoa 10.http://library.thinkquest.org/05aug/00281/english/mtopics/nonrenewable htm, ngày truy cập 04/03/2010 SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 27 ... THU ĐƯỢC - Nghiên cứu quy trình công nghệ pin lượng mặt trời khả thi cho đảo Ngọc Vừng - Nghiên cứu khả ứng dụng cho địa phương SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 25 Chuyên đề tốt nghiệp CNSH&MT... sử dụng giải pháp tối ưu thay cho nguồn lượng hoá thạch tương lai Để tiếp cận ứng dụng công nghệ lượng sạch, cụ thể nguồn lượng mặt trời, đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ pin lượng mặt trời. .. thu lượng mặt trời để đun nóng nước - Hệ thống đun nóng lượng mặt trời bị động - Phát điện pin lượng mặt trời * Năng lượng mặt trời gián tiếp SV: Trần Thị ánh Phượng MSSV: 506301067 14 Chuyên đề