Đầu tư hệ thống năng lượng điện mặt trời tại trường Đại học Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội

Sự phát triển kinh tế-xã hội ngày càng yêu cầu sử dụng nhiều năng lượng. Phương pháp truyền thống sản xuất các nguồn năng lượng, nhìn chung, đều gây ô nhiễm môi trường, do thải ra khí CO2 (các-bon dioxit) hoặc những chất thải độc hại khác.

NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI Kỹ thuật - Công nghệ ĐẦU TƯ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH DOANH VÀ CÔNG NGHỆ HÀ NỘI TS Dương Văn Nghi* TS Trần Đức Vượng** Tóm tắt: Sự phát triển kinh tế-xã hội ngày yêu cầu sử dụng nhiều lượng Phương pháp truyền thống sản xuất nguồn lượng, nhìn chung, gây nhiễm mơi trường, thải khí CO2 (các-bon dioxit) chất thải độc hại khác Vì vậy, người ngày sâu nghiên cứu cách sản xuất sử dụng nguồn lượng sạch, lượng địa nhiệt, lượng từ đại dương, lượng từ tuyết, lượng mặt trời, lượng gió, lượng từ lên men sinh học, dầu thực vật phế thải, pin nhiên liệu, khí metan hydrat,… Từ khóa: Điện mặt trời, điện gió, lượng sạch, điện chiều, điện xoay chiều, biến đổi, biến đổi lai ghép Abstract: The socio-economic development requires ever- more energy The traditional method of producing energy sources, in general, pollutes the environment, due to the release of CO2 (carbon dioxide) or other hazardous waste Therefore, people are increasingly studying how to produce and use clean energy sources, such as geothermal energy, ocean energy, energy from snow, solar energy, wind energy and bio-fermentation energy, waste-vegetable oil, fuel cell, hydrate methane, Keywords: Solar power, wind power, clean energy, DC power, AC power, converter, hybrid converter Cơ sở phát triển chuyên ngành Điện măt trời, Điện gió khoa Điện – Điện tử Khoa Điện-Điện tử Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội đào tạo trình độ đại học ngành Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử, gồm ba chuyên ngành: Tự động hóa cơng nghiệp; Điện tử cơng nghiệp điện tử dân dụng; Hệ thống điện cung cấp điện Với tầm nhìn chiến lược, ngày 19/10/2016, Hiệu trưởng GS Trần Phương phê duyệt mở thêm chuyên ngành đào tạo thứ tư: “Điện mặt trời Điện gió”, với dung lượng 10 tín khung khổ chương trình đào tạo ngành 150 tín chỉ, thời gian đào tạo năm, định hướng kỹ sư thực hành Điện mặt trời (tiếngAnh: Photovoltaics), quang điện hay quang năng, lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện nhờ pin mặt trời Sản lượng điện mặt trời giới tăng 48% năm kể từ 2002, nghĩa hai năm lại tăng gấp đôi giúp ngành lượng đạt tốc độ tăng trưởng cao so với ngành lượng khác Hiện tại, toàn giới đạt 12.400 MW cơng suất quang điện khoảng 90% hòa vào mạng lưới điện chung, * Chủ nhiệm khoa Điện- Điện tử Trường ĐH KD&CN Hà Nội ** Phó Chủ nhiệm khoa Điện- Điện tử Trường ĐH KD&CN Hà Nội Tạp chí Kinh doanh Cơng nghệ Số 02/2019 58 Kỹ thuật - Cơng nghệ NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI Ơng Akimasa Yoshida (số từ bên phải), Giám đốc kinh doanh hãng điện tử Panasonic Nhật Bản Việt Nam, giảng viên khoa Điện - Điện tử khảo sát hệ thống pin mặt trời lắp đặt mái nhà A Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội (Ảnh Trần Vượng) lại lắp tường hay mái nhiều tòa nhà, thường gọi “Hệ thống tích hợp điện mặt trời cho tòa nhà” Tổ chức Greenpeace Advabced Scenario dự báo đến năm 2030 ngành điện mặt trời tồn giới đạt cơng suất xấp xỉ 2.600 TWh, đủ cung cấp cho 14% dân số trái đất Một số quốc gia, điển hình Đức, Nhật, Israel, Hoa Kỳ Australia, thực nhiều ưu đãi (tài chính, thuế,…) giúp ngành điện mặt trời phát triển nhanh chóng Năng lượng gió coi nguồn lượng xanh vô dồi dào, phong phú có nơi Tổ chức Năng lượng giới (IEA) dự báo gió đất liền nguồn lượng thay nhanh chóng so với nguồn lượng khác Hà Lan, Anh, Mỹ nước sử dụng sức gió để quay turbin phát điện Theo nghiên cứu Ngân hàng giới (WB), Việt Nam có tiềm phát triển điện gió lớn khu vực, vượt qua Lào, Campuchia Thái Lan Trữ lượng gió Việt Nam ước tính đạt 513.360 MW, gấp lần tổng cơng suất ước tính tồn ngành điện vào năm 2020 Nghiên cứu WB cho thấy 8,6% diện tích đất liền Việt Nam giàu tiềm năng, thuận lợi cho việc lắp đặt tuabin gió lớn (trong Campuchia 0,2%, Lào – 2,9% Thái Lan – 0,2%) Người ta sử dụng turbin gió siêu nhỏ (tương tự sản phẩm NP103 hãng North Powen, Nhật Bản, có chiều dài cánh quạt 20cm, công suất 3W) đủ thắp sáng bóng đèn hay chạy đèn xe đạp) Hiện tổng số 50 dự án điện gió đăng ký đầu tư Việt Nam, có dự án có tổng cơng suất 159,2MW vận hành thương mại Đến đầu năm 2016, Tập đoàn General Electric (GE) đầu tư khoảng tỷ USD vào nghiên cứu phát Tạp chí Kinh doanh Cơng nghệ Số 02/2019 59 NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI triển điện gió Tính đến nay, GE triển khai 30.000 turbin gió với tổng công suất 50GW 35 quốc gia Tại Việt Nam, GE có nhà máy sản xuất máy phát turbin gió đặt Khu cơng nghiệp Nomura, thành phố Hải Phòng, đánh giá nhà máy tốt giới (đã xuất sang thị trường Bắc Mỹ với công suất 1.000-1.500 máy phát/năm) Có thể nói, việc mở thêm chuyên ngành Kỹ thuật - Cơng nghệ đào tạo Điện mặt trời, Điện gió Khoa Điện-Điện tử đáp ứng nhu cầu phát triển điện Việt Nam thời gian trước mắt, tương lai Chương trình đào tạo chuyên ngành Điện mặt trời, Điện gió Sau học xong 140 tín mơn học chung, sinh viên chọn chuyên ngành Điện mặt trời, Điện gió học tiếp 10 tín mơn học ghi Bảng sau đây: Các môn học chuyên ngành Điện mặt trời, Điện gió TT Tên mơn học (lý thuyết + thực hành) Tín Tiết Cơ sở sản xuất điện mặt trời, điện gió 45 45 Các biến đổi lượng mặt trời, lượng gió thành điện sử dụng Tính tốn, mơ hệ thống điện mặt trời, điện gió 45 Điều khiển tối ưu hệ thống điện mặt trời, điện gió 45 Đồ án mơn học Điện mặt trời, Điện gió 30 Đầu tư nhân lực Khoa Điện-Điện tử phép cử hai giảng viên trẻ, trình độ thạc sĩ, giao tiếp tiếng Anh, sang thực tập số trường đại học viện nghiên cứu nước ngồi có đào tạo chuyên ngành Điện mặt trời, Điện gió (thời gian từ 01 đến 03 tháng; kinh phí trường tài trợ hồn tồn) Xây dựng thí nghiệm thực hành chuyên ngành Điện mặt trời, Điện gió Để sinh viên lĩnh hội tốt kiến thức lý thuyết học, Khoa thấy cần thiết phải có sở thí nghiệm thực hành với quy mô mức độ phù hợp với điều kiện trường, Khoa: 1) Hệ thống “Điện mặt trời” hoàn chỉnh, cơng suất 2-3KW, vừa có chức mơ hình thực hành phục vụ giảng dạy, nghiên cứu thầy cô giáo học tập sinh viên, vừa vận hành, khai thác điện phục vụ yêu cầu cụ thể trường Hệ thống có đầy đủ chức năng: biến đổi lượng điện chiều từ pin mặt trời thành lượng điện xoay chiều pha có điện áp 220V, tần số 50Hz, hòa vào lưới điện (nguồn điện) sử dụng trường Điều có nghĩa là, với việc phục vụ đào tạo, nghiên cứu khoa học, hệ thống Điện mặt trời Khoa Điện-Điện tử quản lý, bổ sung thêm nguồn điện cho trường 2) Hệ thống “Điện gió” hồn chỉnh dạng mơ hình học tập, nghiên cứu, vận hành khai thác phục vụ yêu cầu cụ thể trường, công suất 0,51,0KW Hệ thống đảm bảo chức năng: biến đổi lượng điện từ turbin gió (điện xoay chiều) thành lượng điện xoay chiều pha có điện áp 220V, tần số 50Hz, hòa vào lưới điện (nguồn điện) sử dụng trường, tức bổ sung thêm nguồn điện cho trường Các trang thiết bị, sở vật chất trường đầu tư Được cho phép Hiệu trưởng GS Trần Phương Ban Giám hiệu, Tạp chí Kinh doanh Công nghệ Số 02/2019 60 Kỹ thuật - Công nghệ Khoa Điện-Điện tử đầu tư xây dựng Phòng thực hành sản xuất điện mặt trời đặt phòng A707, nhà A, gồm có trang thiết bị sau: 1) Bộ biến đổi (Inventer) trực tiếp ba pha, công suất 15KW, hãng Prime volt-Đài Loan Bộ biến đổi thực chức biến đổi điện áp chiều (từ pin mặt trời) thành điện áp xoay chiều ba pha có điện áp 380v, tần số 50HZ, hòa trực tiếp vào lưới điện (nguồn điện) pha trường nhà A Đây mô hình mini Nhà máy điện mặt trời thực tế 2) Bộ biến đổi (Inventer) trực tiếp pha, công suất 5KW, nhãn hiệu ABBItaly Bộ biến đổi thực chức biến đổi điện áp chiều (từ pin mặt trời) thành điện áp xoay chiều pha có điện áp 220V, tần số 50Hz hòa trực tiếp vào lưới điện (nguồn điện) pha ba pha nhà A trường 3) Bộ biến đổi lai ghép (Inventer Hybrid) pha, công suất 3KW, nhãn hiệu MPP-Đài Loan Bộ biến đổi gọi biến đổi có dự phòng, biến đổi có thêm ắcquy dung lượng ắc-quy 200A.h (sản xuất Việt Nam) Bộ biến đổi lai ghép có tích hợp điều khiển nạp điện ắcquy nhãn hiệu MPPT tích hợp sẵn thiết bị A.T.S, cho phép tự động chuyển nguồn điện cung cấp cho tải điện từ nguồn điện mặt trời không đủ công suất sang lưới điện quốc gia (trường sử dụng nhà A) Nhờ thiết bị A.T.S mà ắc-quy nạp điện từ nguồn lưới điện trường nhà A phát điện áp xoay chiều 220V, tần số 50Hz, từ điện chiều ắc-quy, nguồn điện pha trường nhà A điện Như vậy, Biến đổi lai ghép pha 3KW hoạt động theo hai chế độ: - Bộ biến đổi trực tiếp: Lưới điện NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI (nguồn điện trường nhà A) tải biến đổi Nếu điện lưới (khơng có tải), Bộ biến đổi không làm việc được; - Bộ biến đổi độc lập: Biến đổi điện chiều từ ắc-quy thành điện xoay chiều pha có thơng số giống nguồn điện pha trường nhà A, tức hòa đồng hai nguồn pha với thay nguồn điện pha trường bị Bộ biến đổi lai ghép điều khiển ưu tiên lấy lượng điện từ nguồn pin mặt trời cấp cho tải điện Nếu nguồn lượng khơng đủ điều khiển lấy thêm nguồn điện chiều từ ắc-quy Ngược lại, nguồn lượng điện pin mặt trời cấp cho tải dư thừa, Bộ biến đổi lại điều khiển nạp điện cho ắc-quy Bộ biến đổi trực tiếp pha 5KW, điện áp 220V, tần số 50Hz Bộ biến đổi lai ghép 3KW, điện áp 220V, tần số 50Hz, hệ thống điện mặt trời hộ gia đình tư nhân, trang trại nông nghiệp, hợp tác xã nông nghiệp quan tâm sử dụng nhiều 4) Hệ thống pin mặt trời sử dụng có tổng số 92 tấm, kích thước 1.638 x 995 x 40mm, công suất cực đại 260W, nhãn hiệu TynSolar, sản xuất Đài Loan Các pin bố trí diện tích khoảng 200m2 phần mái hướng phía nam tòa nhà cao Cơ sở Vĩnh Tuy Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội: nhà A, tạo nên “Sân pin mặt trời” Sân pin mặt trời thiết kế làm nơi thực hành khảo sát, đánh giá chất lượng pin mặt trời Các pin mặt trời phân bố sau: - 60 cho biến đổi pha 15KW; - 20 cho biến đổi pha 5KW; - 12 cho biến đổi lai ghép 3KW Tạp chí Kinh doanh Công nghệ Số 02/2019 61 NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI Kỹ thuật - Công nghệ Hệ thống điện mặt trời Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội Hiệu đầu tư Hệ thống điện mặt trời Qua thời gian hai năm vận hành, nhận thấy tác dụng Hệ thống Điện mặt trời Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ sau: 6.1.Với đào tạo nghiên cứu 1) Đảm bảo phần thực hành cho môn học chuyên ngành Điện mặt trời, có thí nghiệm, khảo sát thiết bị 2) Bổ sung làm phong phú thêm phần thực hành thí nghiệm cho hai học phần “Điện tử công suất 1” “Điện tử công suất 2” môn học Điện tử công suất 3) Thêm số thực hành cho học phần “Lý thuyết điều khiển tự động 1” “Lý thuyết điều khiển tự động 2” 4) Phần thực hành cụ thể cho môn “Ghép nối điều khiển máy tính” 5) Là sở bước đầu cho đề tài nghiên cứu khoa học “Lưới điện thông minh” 6) Căn ban đầu để đăng ký đề tài nghiên cứu khoa học Hệ lượng máy phát H2 với lượng mặt trời 6.2 Với khởi nghiệp cung cấp điện cho trường 1) Đây thiết bị điện hoàn chỉnh thương mại hóa đa dạng nên sinh viên biết vận hành, khai thác Hệ thống Điện mặt trời trường có hội, khả sau đây: - Nhanh chóng tìm việc làm nơi có sản xuất điện mặt trời Việt Nam, ASEAN giới; Tạp chí Kinh doanh Cơng nghệ Số 02/2019 62 NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI Kỹ thuật - Cơng nghệ - Có khả thiết kế, chế tạo hệ thống điện mặt trời có tiêu đáp ứng yêu cầu đa dạng công nghiệp dân dụng; - Có thể trở thành nhà đại lý chuyển giao cung cấp trang thiết bị hệ thống điện mặt trời (như pin mặt trời, biến đổi thiết bị điện khác) hãng, nhà sản xuất toàn giới vào Việt Nam 2) Tạo nguồn điện cho trường - Chức nhiệm vụ Phòng thực hành sản xuất điện mặt trời Khoa Điện-Điện tử quản lý, vận hành, khai thác phục vụ đào tạo nghiên cứu khoa học Nhưng hệ thống thường xuyên bơm vào lưới điện nhà A trường lượng điện công suất 23KW Với giá điện quy định nhà nước sau thời gian định trang thiết bị Hệ thống Điện mặt trời “hồn vốn” Vì thế, chúng không thuộc loại thiết bị “tiêu sản”; - Khoa Điện-Điện tử nghiên cứu đề xuất với Ban Giám hiệu Hiệu trưởng khai thác toàn lượng điện mặt trời nhà A thành nguồn điện dự phòng cho nhà A điện, nghĩa nhà A đầu tư để có nguồn điện mặt trời lai ghép; - Chắc chắn giá thành sản xuất điện mặt trời cho 1KWh điện giảm tương lai (giá tiền pin mặt trời thiết bị khác giảm) Khoa Điện-Điện tử kiến nghị với Lãnh đạo trường cho phép bước đầu tư dần số trạm điện mặt trời cho nhà B, nhà C, nhà D, hình thành hệ thống “Lưới điện thông minh” Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội Kết luận chung Việc mở chuyên ngành đào tạo Điện mặt trời, Điện gió Khoa Điện-Điện tử hướng tiến trình phát triển Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội, phù hợp với thực tế tăng tốc kinh tế-xã hội đất nước, chủ trương Đảng Nhà nước Với trách nhiệm, say mê, lòng nhiệt tình cán bộ, giảng viên, nhân viên tinh thần học tập, yêu nghề sinh viên Khoa, tin hoạt động giảng dạy, nghiên cứu, học tập chuyên ngành nói chung Điện mặt trời, Điện gió nói tiêng, đạt kết mong muốn Cùng với điện mặt trời, nói trên, điện gió loại lượng đầy triển vọng Cán bộ, giảng viên, nhân viên Khoa Điện-Điện tử có kế hoạch nghiên cứu, chuẩn bị, theo chức năng, nhiệm vụ trường giao./ Tài liệu tham khảo Điện mặt trời–Wikipedia tiếng Việt.https://vi.wikipedia.org/wiki/Điện mặt trời Hồng Vân Điện gió điện mặt trời Việt Nam rẻ điện than Báo Dân trí, ngày 7/6/2018 Khoa Điện-Điện tử (2017) Đề án xây dựng chuyên ngành Điện mặt trời-Điện gió Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội Năng lượng Mặt trời – Wikipedia tiếng Việt https://vi.wikipedia.org/wiki/ Nănglượng Mặt trời Năng lượng gió - Wikipedia https://vi.wikipedia.org/wiki/Năng_lượng_gió Trần Trọng Minh Giáo trình Điện tử cơng suất NXBGiáo dục, Hà Nội 2012 Tạp chí Kinh doanh Cơng nghệ Số 02/2019 63 ... 3KW Tạp chí Kinh doanh Công nghệ Số 02/2019 61 NGHIÊN CỨU TRAO ĐỔI Kỹ thuật - Công nghệ Hệ thống điện mặt trời Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội Hiệu đầu tư Hệ thống điện mặt trời Qua thời... cho nhà B, nhà C, nhà D, hình thành hệ thống “Lưới điện thông minh” Trường Đại học Kinh doanh Công nghệ Hà Nội Kết luận chung Việc mở chuyên ngành đào tạo Điện mặt trời, Điện gió Khoa Điện- Điện... dụng Tính tốn, mơ hệ thống điện mặt trời, điện gió 45 Điều khiển tối ưu hệ thống điện mặt trời, điện gió 45 Đồ án mơn học Điện mặt trời, Điện gió 30 Đầu tư nhân lực Khoa Điện- Điện tử phép cử hai