3.3.1.1. Nhiệt độ trung bình nước lạnh vào và nước nóng ra
Với thời gian đo từ tháng 2/7/2010 đến 31/12/2010 và với số điểm đo: 5 phút đo 1 lần (một ngày đo 17.280 số liệu) trong nhiều ngày và nhiều tháng ta thu đƣợc giá trị trung bình của nhiệt độ nƣớc lạnh vào thiết bị ĐNNMT và nhiệt độ nƣớc nóng lấy ra sử dụng hàng ngày đối với các hộ thí nghiệm đƣợc cho trong bảng 3.8. Qua bảng ta thấy nhiệt độ nƣớc lạnh vào T2 trung bình vào khoảng 250C còn nhiệt độ trung bình của nƣớc nóng sử dụng T1 khoảng 48,70C. Nhiệt độ T2 tƣơng đối cao vì các tháng đo chủ yếu là mùa nóng.
Bảng 3.8. Nhiệt độ trung bình nước vào và ra, lượng nước nóng sử dụng trung bình hàng ngày và lượng năng lượng tiết kiệm của các hộ thí nghiệm
TT Hộ sử dụng Nhiệt độ nƣớc lạnh vào (o C) Nhiệt độ nƣớc nóng ra (oC) Lƣợng nƣớc sử dụng (lít/ngày) Năng lƣợng tiết kiệm tính ra kWh/ngày (*)
1 Cô Yến (04 ngƣời) 25,7 46,7 88 2,1536
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 93 K16 Khoa học môi trường
3 Ông Hội (05 ngƣời) 25,0 47,1 74 1,9059
4 Ông Lam (06 ngƣời) 25,2 47,2 85 2,1793
5 Trung tâm NLM 25,2 55,8 63 2,2466
Trung bình 25,24 48,66 79,2 2,1260
Ghi chú: (*) Năng lượng cần để đun lượng nước nóng được tính theo công thức:
Q = mCp (T1 - T2)
Trong đó:
- m = lƣợng nƣớc sử dụng, kg (hoặc lít);
- Cp = nhiệt dung đẳng áp của nƣớc ở 25oC, Cp = 4,180 kJ/kg.độ; - T1 là nhiệt độ nƣớc nóng lấy ra, 0
C. - T2 là nhiệt độ nƣớc lạnh vào, 0
C. Quy đổi: 1kJ = 2,788.10-4kWh.
3.3.2.2. Lượng nước nóng sử dụng, thời gian sử dụng nước nóng
Cột thứ 5 và thứ 6 bảng 3.8 cho lƣợng nƣớc và lƣợng nhiệt năng cần để cấp nƣớc nóng của các hộ thí nghiệm. Do lấy trung bình nhiều ngày trong các tháng đo nên ta thấy các hộ sử dụng nƣớc nóng không khác nhau nhiều.
Giá trị trung bình của 5 hộ là 79,2 lít/ngày và 2,126kWh/ngày.
Đồ thị sự thay đổi nhiệt độ nƣớc và lƣợng nƣớc sử dụng đƣợc chỉ ra trong các hình 3.3 đến hình 3.7 dƣới đây, trong đó đồ thị trên (hình a) là nhiệt độ nƣớc lạnh vào (T2) và nhiệt độ nƣớc nóng ra (T1); đồ thị dƣới (hình b) cho thấy lƣợng nƣớc nóng và thời gian sử dụng trong ngày (số liệu trung bình của nhiều lần đo trong nhiều ngày) của các hộ thí nghiệm .
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 94 K16 Khoa học môi trường
a) Nhiệt độ nước
b) Lượng nước sử dụng
Hình 3.3. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Cô Yến
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 95 K16 Khoa học môi trường
b) Lượng nước sử dụng
Hình 3.4. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Ông Thịnh
20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 T1(°C ) T2(°C ) a) Nhiệt độ nước -2 0 2 4 6 8 10 0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00
L uong nuoc (lit)
b) Lượng nước sử dụng
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 96 K16 Khoa học môi trường 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 T1(°C ) T2(°C ) a) Nhiệt độ nước -2 0 2 4 6 8 10 12 14 0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 L uong nuoc(lit) b) Lượng nước sử dụng
Hình 3.6. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) Nhà Ông Lam
20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0 70.0 0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 T1(°C ) T2(°C ) a) Nhiệt độ nước
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 97 K16 Khoa học môi trường
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0:00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 Luong nuoc(lit) b) Lượng nước sử dụng
Hình 3.7. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) Trung tâm Năng lượng mới
Từ các bảng số liệu và các đồ thị trên có thể có các nhận xét sau:
- Nhiệt độ nƣớc lạnh vào khá cao, lân cận 25,20C vì thời gian đo từ tháng 7 đến tháng 11 là mùa nắng và mùa thu. Nếu đo cả năm thì các tháng đầu năm, từ tháng 1 đến tháng 3 nhiệt độ sẽ thấp hơn do bức xạ mặt trời yếu hơn.
- Nhiệt độ nƣớc nóng ra trung bình đối với các bộ tấm - ống khoảng (46 - 470C), còn đối với bộ thu ống thủy tinh chân không cao hơn (bằng gần 55,80C). Trong thực tế nhiệt độ nƣớc trong khoảng 11.00 đến 15.00 giờ cao hơn nhiều, khoảng 52 - 580C đối với bộ thu tấm - ống và 63 - 680C đối với bộ thu ống thủy tinh chân không.
- Lƣợng nƣớc sử dụng trung bình ngày khác nhau phụ thuộc vào số ngƣời trong hộ và việc sử dụng nƣớc nóng. Có hộ chỉ dùng cho tắm rửa thôi, nhƣng có hộ còn dung để nấu ăn và rửa bát chén. Nhƣng lấy trung bình nhiều ngày trong năm thì vào khoảng 80 lít/hộ.ngày.
- Tuy chƣa đo đƣợc số liệu của các tháng 1 đến 6 nhƣng các số liệu trên có thể đại diện gần đúng cho cả năm vì rằng tuy hiệu nhiệt độ nƣớc nóng ra và nƣớc lạnh vào sẽ nhỏ hơn trong các tháng đầu năm (từ 1 đến tháng 4) nhƣng lƣợng nƣớc sử dụng trong mùa lạnh cũng sẽ nhiều hơn mùa hè nên tích số của hai thừa số đó đối với các mùa có thể xem gần đúng là không đổi.
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 98 K16 Khoa học môi trường Sau đây sẽ tính toán cụ thể về các thông số đã đo đƣợc trên cở sở quy ra các giá trị kinh tế:
3.3.2. Các kết quả tính toán về tiết kiệm chi phí, năng lƣợng và môi trƣờng của thiết bị đun nƣớc nóng mặt trời
3.3.2.1. Tiết kiệm về điện năng
Năng lƣợng tiết kiệm đƣợc đối với các hộ thí nghiệm khác nhau là khác nhau và nằm trong khoảng từ 1,9 đến 2,25kWh/hộ.ngày (lấy giá trị trung bình là
2,126kWh/hộ.ngày).
Từ đó tính đƣợc điện năng tiết kiệm đƣợc (chƣa tính hiệu suất thiết bị đun điện) là:
E = 2,126 kWh/hộ.ngày x 365 ngày/năm = 776 kWh/hộ.năm.
Nếu giả thiết hiệu suất thiết bị đun điện khoảng 87% thì lƣợng điện năng thực tế tiết kiệm đƣợc là:
Et = 776 x 0,87 = 892 kWh/hộ.năm.
Nếu lấy giá điện là 1200 đ/kWh thì mỗi hộ trung bình tiết kiệm đƣợc
892 x 1200 = 1.070.400 đ
Với giá thiết bị ĐNNMT khoảng 7,5 triệu đồng thì khoảng sau 7 - 8 năm là hòa vốn.
Nhƣ đã biết, chỉ riêng Chƣơng trình Mục tiêu quốc gia sử dụng năng lƣợng tiết kiệm và hiệu quả năm 2010 hỗ trợ cho 30.000 thiết bị ĐNNMT. Ƣớc tính có một số lƣợng thiết bị ĐNNMT khoảng gần con số đó, tức là 30.000 thiết bị ĐNNMT đƣợc các công ty lắp đặt không qua nguồn hỗ trợ của Chƣơng trình Mục tiêu quốc gia, thì năm 2010 có khoảng 60.000 thiết bị đƣợc lắp đặt và sử dụng.
Từ đó tính ra số điện năng và kinh phí tiết kiệm đƣợc trong năm là:
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 99 K16 Khoa học môi trường
Kinh phí: 53.520.000 kWh x 1200 đ/kWh = 64,224 tỷ đồng/năm
Một nhận xét quan trọng nữa là: tất cả các hộ gia đình sử dụng nước nóng chủ
yếutrong khoảng thời gian từ 18.00 đến 20.00 giờ, tức là giờ cao điểm. Điều này có
nghĩa là bên cạnh phần tiết kiệm điện năng nhƣ đã nói ở trên, sử dụng thiết bị ĐNNMT còn làm giảm đƣợc công suất đỉnh vào thời gian cao điểm trong ngày, làm tăng độ an toàn cho hệ thống điện. Kết quả này rất quan trọng và mới mẻ trong việc giảm sử dụng điện năng vào giờ cao điểm.
Thời gian sử dụng nƣớc nóng ở các hộ chủ yếu trong khoảng từ 18 đến 20 giờ (khoảng 3 giờ).
Mỗi hộ một ngày cần 2,126 kWh/0,87 = 2,443 kWh hay cần một công suất (2,443kWh/3h) = 0,814 kW.
Nƣớc ta có khoảng 20 triệu hộ. Nếu một phần tƣ số hộ (25%) sử dụng thiết bị ĐNNMT thì sẽ làm giảm công suất vào giờ cao điểm rất đáng kể:
0,814 kW/hộ x 5x106 hộ = 4,1 x 106 kW hay 4100 MW
3.3.2.2. Lượng phát thải CO2 giảm được
Giả sử điện mà thành phố đang dùng đƣợc cung cấp bởi nhà mày nhiệt điện (ví dụ nhƣ nhiệt điện Phả Lại). Đối với nhà máy nhiệt điện Phả Lại thì suất tiêu hao than là xấp xỉ 0,6kg/kWh. Trong thành phần than ở Việt Nam (nhƣ than cám Quảng Ninh) chứa khoảng 60% cacbon; 0,4% lƣu huỳnh; độ tro là 22%,... Khi đốt cháy than có thải ra mô ̣t lƣợng lớn bu ̣i, khí CO2, SO2 và các khí khác.
Nhƣ vậy, hộ gia đình trên đã giảm đốt một lƣợng than:
- Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm sẽ tiết kiệm đƣợc:
892 kwh/hộ.năm x 0,6 kg CO2/kwh = 535,2 kg CO2/hộ.năm
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 100 K16 Khoa học môi trường Giả sử 60.000 thiết bị này đều đƣợc lắp đặt cho các hộ gia đình, thì đây là một con số không hề nhỏ nếu tính đến khả năng tiết kiệm điện năng, cải thiện cơ cấu dùng điện và bảo vệ môi trƣờng.
- Với 60.000 thiết bị ĐNNMT đƣợc sử dụng số lƣợng CO2 giảm phát thải đƣợc là:
53.520 x 103kWh/năm x 0,6kg CO2/kWh = 32.112 tấn CO2/năm
(tƣơng đƣơng với 32.112/0,6 = 53.536 tấn than/năm)
Một chƣơng trình nghị sự ở Ấn Độ về thực hiện Công ƣớc Khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UFCCC) có trình bày tƣơng quan giữa việc đốt than, thải CO2, và giá cả thị trƣờng có viết: 1 tấn than khi đốt sẽ thải ra 1,72 tấn CO2, 1 tấn CO2 tƣơng lai sẽ có giá 15 USD.
- Mỗi hộ hàng năm sẽ thu đƣợc tiền từ việc giảm phát thải CO2 là:
535,2 kg CO2/hộ.năm x 15 USD/tấn = 8,028 USD/hộ.năm (tƣơng đƣơng với
khoảng 160.000 đ/hộ.năm)
- Đối với 60.000 thiết bị ĐNNMT thì sẽ thu đƣợc từ việc giảm phát thải CO2 là:
32.122 tấn CO2/năm x 15 USD/tấn = 481.830 USD/năm (tƣơng đƣơng với
khoảng 9.636.600.000 đ/năm)
3.3.2.3. Lượng phát thải SO2 giảm được
Để tính lƣơ ̣ng giảm phát thải của bu ̣i và khí thải đô ̣c ha ̣i (SO2), áp dụng các công thức tính lƣợng thải thông thƣờng với đă ̣c điểm là bỏ qua hình thức , và công nghệ đốt nhiên liệu và tính theo nguyên lý chung, phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt và lƣợng nhiên liệu đốt.
Trong thành phần của than thƣờng chứa khoảng 0,4% S nên khi đốt sẽ thải ra khí SO2 là loại khí độc hại và gây nên mƣa axit, ở nồng độ cao có thể ảnh hƣởng đến sức khỏe, vật liệu, công trình và hệ sinh thái.
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 101 K16 Khoa học môi trường Khối lƣợng SO2 thải ra đƣợc tính theo công thức:
MSO2 = (64/32) x B x S/100 = 2 x B x S/100. Trong đó:
- B - lƣợng nhiên liệu đốt (tấn), - S - hàm lƣợng lƣu huỳnh (%).
Khối lƣợng SO2 thải ra khi đốt 1 tấn than là:
(64/32) x 1 tấn x (0,4/100) = 0,008 tấn SO2 (hay 8 kg SO2)
Với hiệu suất xử lý SO2 hiện nay khoảng từ 80 - 90% (lấy trung bình 85% =0,85) thì khối lƣợng SO2 thải ra khi đốt 1 tấn than là: 0,0068 tấn (hay 6,8 kg SO2)
- Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm sẽ giảm đƣợc lƣợng SO2 tƣơng ứng
là: 887 kg than/hộ.năm x 6,8 tấn = 6,032 kg SO2/hộ.năm
- Đối với 60.000 thiết bị ĐNNMT thì sẽ thu đƣợc từ việc giảm phát thải SO2 là:
53.536 tấn than/năm x 0,0068 tấn = 3.640,45 tấn SO2/năm
Dự thảo Nghị định về phí Bảo vệ môi trƣờng đối với khí thải đang đƣợc Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng và Bộ Tài chính xây dựng và trình Chỉnh phủ quy định các mức thu phí khí thải (bảng 3.9)
Bảng 3.9. Múc phí đối với các khí thải gây ô nhiễm môi trường
STT Chất gây ô nhiễm Mức thu (nghìn đồng/tấn chất gây ô nhiễm
1 Bụi Từ 200 đến 500
2 Sunfuadioxit (SO2) Từ 130 đến 300
3 Oxitnitơ (NOx) Từ 130 đến 300
4 Chất hữu cơ bay hơi (VOC) Từ 85 đến 200
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 102 K16 Khoa học môi trường Theo dự thảo Nghị định, phí BVMT đối với SO2 từ 130 - 300.00 đ/tấn (ta lấy giá trị trung bình là 215.000 đ/tấn) sẽ tính ra đƣợc:
- Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm sẽ giảm đƣợc lƣợng SO2 là 6,032 kg SO2 tƣơng ứng với số tiền là:
6,032 kg SO2/hộ.năm x 215.000 đ/tấn = 1.297 đồng/hộ.năm
Con số này không lớn đối với mỗi hộ, nhƣng nếu với 60.000 thiết bị đun nƣớc nóng sẽ lƣợng SO2 giảm tƣơng ứng với số tiền là:
3.640,45 tấn SO2/năm x 215.000 đ/tấn = 78.269.675 đồng/năm
3.3.2.4. Giảm phát thải bụi
Khi đốt than, chất tro sẽ trở thành bụi và dù có thiết bị lọc bụi nhƣng vẫn còn lƣợng đáng kể phát thải vào không khí. Ta có công thức tính lƣợng bụi phát thải:
Mb = . A . B . (1 - )
Trong đó: B - lƣợng nhiên liệu đốt (tấn), A - độ tro của nhiên liệu , - hiệu suất của bộ lọc bụi (%), - tỷ lệ lƣợng bụi thoát ra theo đƣờng dẫn khí ống khói (%).
Khối lƣợng bụi thải ra trong 1 năm vớ i giả sử có thiết bị lọc bụi nhƣ lọc bụi tĩnh điện với hiệu suất = 98% = 0,98, tỷ lệ lƣợng bụi thoát ra theo đƣờng dẫn khí ống khói thông thƣờng với giá trị 70 - 80% ( lấy trung bình = 75% = 0,75), độ tro A = 22% = 0,22 ta sẽ tính đƣợc lƣợng bụi giảm đƣợc khi sử dụng các thiết bị ĐNNMT tƣơng ứng là:
- Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm sẽ giảm đƣợc lƣợng bụi tƣơng ứng là: 0,75 x 0,22 x 0,887 x (1-0,98) = 2,93.10-3 tấn bụi/năm (2,93kg bụi)
- Đối với 60.000 thiết bị đang sử dụng, lƣợng bụi giảm đƣợc sẽ là:
0,75 x 0,22 x 53.536 x (1-0,98) =176,669 tấn bụi/năm).
Theo bảng 3.9, mức phí đối với bụi từ 200 đến 500.000 đồng/tấn (ta lấy trung bình là 350.000 đồng/tấn). Ta sẽ tính đƣợc các giá trị tƣơng ứng:
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 103 K16 Khoa học môi trường - Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm sẽ giảm đƣợc lƣợng bụi tƣơng ứng với số tiền là: 2,93.10-3 tấn bụi/năm x 350.000 đồng/tấn = 1.025 đồng/năm
- Đối với 60.000 thiết bị đang sử dụng, lƣợng bụi giảm đƣợc tƣơng ứng với số tiền
là: 176,669 tấn bụi/năm x 350.000 đồng/tấn = 62.164.150 đồng/năm
Khi đốt than ngoài bụi, khí CO2, SO2 còn thải ra các khí độc hại khác (nhƣ CO, NOx…) nhƣng do hàm lƣợng của chúng nhỏ nên có thể bỏ qua.
Nhƣ vậy, có thể tổng kết lợi ích của việc sử dụng các thiết bị ĐNNMT thông qua bảng 3.10.
Bảng 3.10. Tổng hợp kết quả tiết kiệm điện và lợi ích môi trường của thiết bị ĐNNMT
STT Thông số Thông số tiết kiệm
Giá trị Thành tiền (đồng 1 Lƣợng điện 892 kWh 1.074.400 2 CO2 535,2 kg 160.000 3 SO2 6,032 kg 1.297 4 Bụi 2,9 kg 1.025 Tổng cộng 1.236.722
Nhƣ vậy, trong thí nghiệm, mỗi thiết bị ĐNNMT hàng năm có thể tiết kiệm đƣợc số tiền 1.236.722 đồng (chƣa kể tới việc giá điện luôn đƣợc điều chỉnh hàng năm theo xu thế tăng dần, nhƣ năm 2011 tăng 2 lần với mức trên 20%, cũng nhƣ theo lũy kế số kWh điện sử dụng, hay lƣợng điện sử dụng trong giờ cao điểm... thì con số này còn có thể cao hơn nhiều). Đây là một số tiền đáng kể đối với mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT.
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường
HV: Nguyễn Đình Đáp 104 K16 Khoa học môi trường Ngoài ra, việc tính phí với các khí thải gây ô nhiễm môi trƣờng tại Việt Nam còn thấp (nếu theo dự thảo Nghị định ban hành), một số quốc gia trên thế giới có áp dụng mức thu phí rất cao đối với các khí thải gây ô nhiễm môi trƣờng (nhƣ Ba Lan có mức thu phí là