Mặt trời rất dồi dào (đặc biệt là các tỉnh từ Quảng Trị trở vào). Theo các số liệu được thu thập, đo đạc và tính toán của các cơ quan khí tượng thủy văn thì tại Việt Nam người ta chia tiềm năng năng lượng mặt trời ra làm 5 vùng như sau:
- Vùng Đông Bắc: Ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc nên mưa và mây mù nhiều, do đó năng lượng mặt trời thấp. Tổng bức xạ khoảng 100 – 125 Kcal/ cm2/ năm, có số giờ nắng trung bình từ 1.500 – 1.700 giờ/ năm, tương đương gần 4 giờ nắng/ ngày.
- Vùng Tây Bắc: Do có dãy Hoàng Liên Sơn chặn gió mùa Đông Bắc nên năng lượng mặt trời tương đối cao. Tổng bức xạ khoảng 125 – 150 Kcal/ cm2/ năm, có số giờ nắng trung bình từ 1.700 – 1.900 giờ/ năm, tương đương hơn 4 giờ nắng/ ngày.
- Vùng Trung bộ: Từ Ninh Bình đến phía Bắc đèo Hải Vân, năng lượng mặt trời vào lọai trung bình. Tổng bức xạ khoảng 150 – 160 Kcal/ cm2/ năm, có số giờ nắng trung bình từ 1.700 – 2.000 giờ/ năm, tương đương 5 giờ nắng/ ngày.
- Vùng Tây Nguyên và Nam Trung bộ: Là vùng có năng lượng mặt trời vào loại cao nhất. Tổng bức xạ khoảng 150 - 175 Kcal/ cm2/ năm, có số giờ nắng trung bình từ 2.000 - 2.600 giờ/ năm, tương đương hơn 5 giờ nắng/ ngày.
- Vùng Nam bộ: Là vùng gần xích đạo nên nắng nhiều quanh năm. Tổng bức xạ khoảng 130 – 150 Kcal/ cm2/ năm, có số giờ nắng trung bình từ 2.200 – 2.500 giờ/ năm, tương đương hơn 5 giờ nắng/ ngày.
Qua số liệu trên, chúng ta thấy rằng tiềm năng khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam vào loại dồi dào (đặc biệt ở miền Nam), do đó khả năng khai thác và đưa vào ứng dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả đối với ngư trường tỉnh Quảng Nam.
Biểu đồ 1.3: Biểu đồ bức xạ mặt trời thế giới 1.2. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
Hệ thống điện Mặt Trời đa dạng được chia theo mục đích sử dụng, một số hệ thống điện Mặt Trời cơ bản:
1.2.1. Hệ thống điện Mặt Trời độc lập
Trời và chuyển hóa thành nguồn điện một chiều (DC). Nguồn điện DC này sẽ được nạp vào bình ắc quy (để lưu trữ điện) thông qua bộ điều khiển sạc (có chức năng bảo vệ ắc quy là tấm pin). Sau đó điện từ ắc quy sẽ được nghịc lưu lên điện xoay chiều (AC) thông qua bộ kích điện cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ điện.
Ưu điểm:
+ Phù hợp với những vùng chưa có điện lưới.
+ Độc lập với điện lưới, nên có thể sử dụng cho các ứng dụng lưu động. Nhược điểm:
+ Chi phí đầ tư ban đầu cao.
+ Hiệu suất chuyển điện đổi thấp. Ứng dụng:
+ Sử dụng cho vùng không có điện lưới hoặc có điện lưới nhưng không ổn định.
1.2.2. Hệ thống điện Mặt Trời hòa lưới
Hình 1.10: Hệ thống điện Mặt Trời hòa lưới
Nguyên lý hoạt động: Điện (DC) từ pin Mặt Trời sẽ được chuyển đổi nhờ bộ kích điện hòa lưới, cùng pha cùng tần số với điện lưới rồi được hòa vào điện lưới. Khi năng lượng Mặt Trời đủ lớn thì tải sẽ được ưu tiên cung cáp điện năng từ pin, khi điện từ các tấm không đủ thì một phần năng lượng từ điện lưới sẽ được bù vào.
Ưu điểm:
+ Phù hợp với vùng có điện lưới không ổn định.
+ Hiệu suất chuyển đổi cao hơn so với hệ thống điện Mặt Trời độc lập. Nhược điểm:
+ Chỉ hoạt động khi có điện lưới, nếu mất điện lưới hệ thống sẽ ngừng hoạt động.
Ứng dụng:
1.2.3. Hệ thống điện Mặt Trời trên tàu biển
Nguồn điện trên các tàu cá chủ yếu là từ động cơ của tàu. Khi động cơ tàu cá gặp sự cố, ngư dân sẽ không có điện dùng cho các thiết bị để liên lạc với đất liền, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết xấu. Do vậy, khi lắp hệ thống pin năng lượng mặt trời, ngư dân sẽ có nguồn điện ổn định để duy trì các thiết bị liên lạc và yên tâm hơn khi đánh bắt xa bờ dài ngày.
Bên cạnh đó, khi ngư dân nghỉ ngơi trên biển, động cơ của tàu không hoạt động nên các thiết bị điện sẽ không được sử dụng để tiết kiệm dầu chạy máy, lúc này pin năng lượng mặt trời sẽ phát huy tác dụng. Nhờ loại pin này, ngư dân vẫn có điện sử dụng mà không tốn chi phí phát điện.
Trong đồ án này chú trọng vào nghiên cứu chế tạo các đèn báo hiệu hàng hải và các chiếu sáng sinh hoạt trong tàu ứng dụng nguồn năng lượng từ tấm pin Mặt Trời để đáp ứng nhu cầu điện năng khi làm việc dài ngày trên biển.
1.3. ĐÈN BÁO HIỆU HÀNG HẢI 1.3.1. Các loại đèn báo hiệu hàng hải 1.3.1. Các loại đèn báo hiệu hàng hải
1.3.1.1. Phạm vi áp dụng[1] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Các quy định tại phần này phải được áp dụng trong mọi điều kiện thời tiết. b. Các điều quy định về đèn phải được áp dụng từ khi mặt trời lặn đến khi mặt trời mọc và trong suốt khoảng thời gian này tàu thuyền không được trưng những đèn khác có thể gây nhầm lẫn với các đèn quy định tại Điều này hoặc làm giảm tầm nhìn xa hoặc gây ảnh hưởng đến đặc tính riêng biệt hoặc gây trở ngại cho việc cảnh giới thích đáng.
c. Những đèn quy định trong quy tắc này cũng có thể được trưng từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn khi tầm nhìn xa bị hạn chế hoặc trong các trường hợp khác xét thấy cần thiết.
d. Các điều liên quan đến dấu hiệu phải được áp dụng vào ban ngày.
e. Các đèn và dấu hiệu quy định tại các điều này phải tuân thủ các yêu cầu của phụ lục quy tắc này.
1.3.1.2. Định nghĩa
a. "Đèn cột" (Masthead light) là một đèn trắng đặt lên mặt phẳng trục dọc của tàu thuyền, chiếu sáng liên tục trong phạm vi một cung chân trời 225° và bố trí sao cho chiếu sáng thẳng từ hướng phía trước mũi tàu đến 22,5° sau đường trục ngang của mỗi mạn.
Hình 1.11: Đèn cột
b. "Đèn mạn" (Sidelights) là một đèn xanh lục đặt ở mạn phải và một đèn đỏ đặt ở mạn trái, mỗi đèn chiếu sáng liên tục trong phạm vi một cung chân trời 112,5° và bố trí sao cho chiếu sáng thẳng từ hướng phía trước mũi tàu đến 22,5° sau đường trục ngang của mỗi mạn tương ứng. Trên các tàu thuyền có chiều dài nhỏ hơn 20m, các đèn mạn có thể kết hợp thành một đèn kép hai màu đặt ở mặt phẳng trục dọc của tàu thuyền ấy.
c. "Đèn lái" (Sternlight) là một đèn màu trắng đặt càng gần phía lái tàu thuyền càng tốt, chiếu sáng liên tục trong phạm vi một cung chân trời là 135° và bố trí sao cho chiếu sáng từ hướng thẳng góc với lái sang mỗi mạn là 67,5°.
Hình 1.13: Đèn lái
d. "Đèn lai dắt" (Towing light) là một đèn vàng, có những đặc tính như đèn lái đã quy định tại khoản (c) điều này.
Hình 1.14: Đèn lai dắt
e. "Đèn chiếu sáng khắp 4 phía" (All-round light) là một đèn chiếu sáng khắp vòng cung chân trời 360°.
Hình 1.15: Đèn chiếu sáng 3600
f. "Đèn chớp" (Flashing light) chỉ một đèn có chớp đều theo chu kỳ 120 chớp hoặc nhiều hơn trong 1 phút.
Hình 1.16: Đèn chớp 1.3.1.3. Tầm nhìn xa của các đèn
Các đèn được mô tả tại các điều này phải có đủ cường độ ánh sáng ghi ở điểm 8 của Phụ lục I Quy tắc này để các đèn ấy có thể nhìn thấy ở những khoảng cách tối thiểu sau:
a. Trên các tàu thuyền có chiều dài từ 50m trở lên: Đèn cột: 6 hải lý; Đèn mạn: 3 hải lý;
Đèn trắng, đỏ, xanh lục hoặc đèn vàng chiếu sáng khắp 4 phía: 3 hải lý. b. Trên các tàu thuyền có chiều dài từ 12m trở lên nhưng nhỏ hơn 50m:
Đèn cột: 5 hải lý, nếu chiều dài của tàu thuyền nhỏ hơn 20m thì 3 hải lý. Đèn mạn: 2 hải lý; Đèn lái: 2 hải lý; Đèn lai dắt: 2 hải lý;
Đèn trắng, đỏ, xanh lục hoặc đèn vàng chiếu sáng khắp 4 phía: 2 hải lý. c. Trên các tàu thuyền có chiều dài dưới 12m:
Đèn cột: 2 hải lý; Đèn mạn: 1 hải lý; Đèn lái: 2 hải lý; Đèn lai dắt: 2 hải lý;
Đèn trắng, đỏ, xanh lục hoặc đèn vàng chiếu sáng khắp 4 phía: 2 hải lý. d. Trên các tàu thuyền loại nhỏ khó phát hiện hoặc trên các vật bị lai:
Đèn trắng, chiếu sáng khắp bốn phía: 3 hải lý.
1.3.2. Đèn báo hiệu hàng hải trên tàu khai thác lưới vây[1]
Theo Quyết định số 49/2005/QĐ-BGTVT ngày 04 tháng 10 năm 2005 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải về Áp dụng Quy tắc Quốc tế phòng ngừa đâm va tàu thuyền trên biển, trong đó có quy định về “Đèn và Dấu hiệu” đối với tàu thuyền đánh cá như sau:
Tàu thuyền đang đánh cá bằng lưới vét hoặc một dụng cụ đánh cá khác kéo lê chìm dưới nước phải trưng:
+ Hai đèn chiếu sáng khắp bốn phía đặt trên một đường thẳng đứng (đèn trên màu xanh lục, đèn dưới màu trắng);
+ Hoặc một dấu hiệu gồm hai hình nón châu đỉnh chóp vào nhau, cái nọ đặt cách cái kia trên một đường thẳng đứng và một đèn cột đặt cao hơn ở phía sau đèn có màu xanh lục chiếu sáng khắp bốn phía.
Tàu thuyền có chiều dài dưới 50m không nhất thiết phải trưng đèn này, nhưng nếu trưng cũng được. Khi tàu thuyền còn trớn thì ngoài những đèn quy định còn phải trưng các đèn mạn và đèn lái. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tàu thuyền đang đánh cá bằng lưới vét có chiều dài từ 20m trở lên, dù sử dụng hay không sử dụng dụng cụ đánh cá chìm dưới đáy hoặc dụng cụ đánh cá voi
+ Khi thả lưới mang hai đèn trắng đặt trên dưới theo chiều thẳng đứng.
+ Khi kéo lưới mang đèn trắng trên, đèn đỏ dưới theo chiều thẳng đứng.
+ Khi lưới bị vướng mắc vào chướng ngại vật mang hai đèn đỏ đặt trên dưới theo chiều thẳng đứng.
Mỗi tàu, thuyền đang rà kéo lưới đôi có chiều dài từ 20m trở lên phải trưng: Dọi đèn pha về phía trước và hướng về tàu thuyền kia đang cùng rà kéo lưới đôi với mình (ban đêm).
Tàu thuyền đang đánh cá mà dụng cụ đánh cá không phải là lưới vét hoặc một dụng cụ đánh cá kéo lê chìm dưới nước phải trưng:
+ Hai đèn chiếu sáng khắp bốn phía đặt trên một đường thẳng đứng, đèn trên màu đỏ, đèn dưới màu trắng hoặc một dấu hiệu gồm hai hình nón châu đỉnh chóp vào nhau, cái nọ đặt cách cái kia trên một đường thẳng đứng;
+ Nếu dụng cụ đánh cá trải trên biển cách xa tàu thuyền trên 150m theo mặt phẳng ngang thì phải trưng một đèn trắng chiếu sáng khắp bốn phía hoặc treo một dấu hiệu hình nón đỉnh chóp lên trên đặt ở phía có dụng cụ đánh cá;
+ Khi tàu thuyền còn trớn thì ngoài những đèn quy định tại khoản này còn phải trưng các đèn mạn và đèn lái.
+ Tàu thuyền đang đánh cá bằng lưới nổi có thể trưng hai đèn vàng đặt trên dưới theo chiều thẳng đứng. Những đèn này mỗi giây phải luân phiên nhau chớp, khoảng thời gian sáng tối bằng nhau và có thể chỉ mang những đèn kể trên khi tàu thuyền di chuyển khó khăn do các dụng cụ đánh cá gây nên.
Tuy nhiên, tầm nhìn xa của các đèn được quy định Mục 1.3.1.3. Đối với loại tàu QNa 90170 có kích thước chiều dài <20m nên được áp dụng các loại đèn như sau: a. Đèn cột màu trắng, góc chiếu 2250, tầm nhìn xa 3 hải lý
b. Đèn mạn phải màu xanh, góc chiếu 11205, tầm nhìn xa 2 hải lý c. Đèn mạn trái màu đỏ, góc chiếu 11205, tầm nhìn xa 2 hải lý d. Đèn sau lái màu trắng, góc chiếu 1350, tầm nhìn xa 2 hải lý
Hình 1.17: Trạng thái tàu máy đang hành trình
e. Đèn neo màu trắng, góc chiếu 3600, tầm nhìn xa 2 hải lý
Hình 1.18: Trạng thái tàu đang neo
f. Đèn đánh cá lưới vây màu đỏ, góc chiếu 3600, tầm nhìn xa 2 hải lý đặt trên cùng một cột thẳng đứng ở phía trên
g. Đèn đánh cá lưới vây màu trắng, góc chiếu 3600, tầm nhìn xa 2 hải lý đặt trên cùng một cột thẳng đứng ở phía dưới
h. Đèn đánh cá lưới vây màu trắng, góc chiếu 3600, tầm nhìn xa 2 hải lý đặt ở vị trí có lưới trải dài ra mặt nước > 150m
Hình 1.19: Trạng thái tàu đang đánh cá lưới vây còn trớn
a. Đèn sự cố, tai nạn hàng hải màu đỏ, góc chiếu 3600, tầm nhìn xa 2 hải lý
1.4. TÀU KHAI THÁC LƯỚI VÂY QNA 90170 VÀ THỰC TRẠNG TRANG BỊ ĐÈN HÀNG HẢI, ĐÈN CHIẾU SÁNG SINH HOẠT
Hiện tại, chiếu sáng sinh hoạt chủ yếu trên tàu vẫn là các loại bóng đèn sợi đốt, huỳnh quang, compact.... hiệu suất các loại bóng đèn này rất thấp, tốn nhiều năng lượng, ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe ngư dân. Trên tàu dùng nguồn điện chủ yếu là Ắc quy và động cơ máy phát nhưng trong trường hợp chết máy xảy ra thì không có nguồn điện sinh hoạt cũng như cung cấp cho các đèn cũng như các thiết bị hàng hải làm việc và làm việc không ổn định trên môi trường khắc nhiệt nhất là biển. Độ sáng các bóng đèn này là cố định hoặc phụ thuộc chủ yếu nguồn điện và làm việc với điện áp không ổn định làm tuổi thọ nhanh các loại đèn này.
Hình 1.21: Thực trạng chiếu sáng sinh hoạt trên tàu
1.4.1. Tham số kỹ thuật chính của tàu QNA 90170
Chủ tàu QNA 90170 là: Anh Võ Công Thảo là loại tàu đánh cá hành nghề lưới rê vỏ gỗ với công suất 1010 sức ngựa (theo đơn vị tính của ngư dân). Ở xã Tam Hải, huyện Núi Thành tỉnh Quảng Nam, kích thước tàu chiều dài 19,5 m, chiều rộng 5,8 m, chiều cao 2,5 m. Động cơ chính công suất 450 CV, 2 động cơ phụ mỗi động cơ công suất 280 CV. Nguồn điện chính trên tàu được tạo ra do máy phát có công suất 50 kW cung cấp cho hệ thống chiếu sáng sinh hoạt, đánh cá, máy điện hàng hải....
Hình 1.22: Tàu QNA90170 đang neo gần bờ
1.4.2. Thực trạng đèn hàng hải trên tàu QNA 90170
Các đèn tín hiệu hành trình trước đây điều sử dụng các loại bóng đèn sợi đốt tùy thuộc vào kích thước tàu quyết định đến tầm xa các đèn tổn hao rất nhiều năng lượng lên các bóng đèn sợi đốt có công suất tương ứng. Một vấn đề lớn nữa là tổn hao trong quá lọc màu để đảm bảo đúng tín hiệu các đèn. Các đèn tín hiệu hành trình trước đây quy định mày chủ yếu là vỏ đèn quyết định gây tổn hao lớn và làm việc trong môi trường khắc nhiệt thì tính chất màu các đèn này cũng bị thay đổi Hình 1.24. 1.4.3. Thực trạng đèn chiếu sáng phục vụ sinh hoạt trên tàu QNA 90170
Ánh sáng phục vụ sinh hoạt chủ yếu là các loại bóng đèn sợi đốt làm tổn hao nhiều năng lượng, ảnh hưởng xấu đến môi trường, các loại bóng đèn sợi đốt này đã được nhà nước cấm nhập khẩu nên cần nghiên cứu giải pháp thay thế các loại bóng đèn truyền thống này.
Hình 1.23: Thực trạng chiếu sáng dùng bóng đèn sợi đốt (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐÈN HÀNG HẢI BẰNG LED DÙNG ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN TÀU KHAI THÁC LƯỚI VÂY QNA 90170
Theo như quy định về các loại đèn hàng hải có tầm nhìn phụ thuộc vào đặc điểm các loại tàu khác nhau, tầm xa các đèn hàng hải phụ thuộc kích thước tàu và phụ thuộc vào công suất của các loại đèn này. Phương pháp chế tạo đèn hành trình