Hệ thống và liên ngành - cách tiếp cận chủ đạo trong phát triển bền vững và ứng phó với BĐKH hiện nay.
2.2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.2.1 Phương pháp đánh giá tiềm năng nguồn năng lượng gió
- Xây lắp các trụđặt thiết bị đo hướng gió, vận tốc gió có chiều cao từ 60 mét. - Lắp đặt máy đo gió ghi tựđộng lưu trữ số liệu sau đó hoặc truyền trực tiếp số liệu xuống máy tính. Từ số liệu đo gió đủ tin cậy với thời gian đo liên tục trong một số năm thì mới có căn cứ ban đầu cho việc phân tích và đánh giá. Các máy đo gió này phải có tính năng đo 2 giây một lần và cứ 10 phút thì lấy giá trị trung bình.
- Tiềm năng năng lượng gió được đánh giá nhờ phân bố mật độ năng lượng gió cho E từng vùng và tổng năng lượng gió cả năm. Để có thể xác định
được mật độ năng lượng gió tại một điểm nào đó người ta sử dụng hàm phân bố
Weibull. Để đơn giản có thể sử dụng biểu thức xác định mật độ năng lượng gió nhu [6].
E =0,6K.V 3 (2.1)
W =8,766E (2.2)
37
V : Tốc độ gió trung bình (m/s)
W : Tổng năng lượng gió trung bình trong một năm (kWh/m2/năm)
Hệ số K phản ảnh mức độ dao động của các Vi xung quanh giá trị trung bình
V . Gió thổi đều đều K nhỏ, tốc độ gió dao động với biên độ càng lớn thì K càng lớn. Hiện nay, phương pháp tính toán phân bố tốc độ gió, mật độ năng lượng gió theo độ cao được thực hiện bởi phần mềm WASP.
2.2.2.1 Phương pháp đánh giá tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời
Phương pháp đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời là phương pháp thông qua số liệu đo thông số BXMT theo thời gian hoặc ngoại suy từ số giờ nắng. Chuỗi số liệu đo và thu thập càng nhiều năm chúng ta sẽ nhận được kết quả càng chính xác.
Số liệu đo BXMT có thể nhận được trực tiếp từ máy đo (W/m2 hoặc calo/m2). thông qua đo số giờ nắng tại khu vực sẽđánh giá. Thường để có thể nhận được kết quả tính toán tiềm năng BXMT người ta sử dụng chuỗi số liệu đo được thu thập trong thời gian dài.
a. Tiềm năng lý thuyết:
Căn cứ vào số liệu về diện tích tự nhiên của khu vực và bảng số liệu bức xạ tổng cộng trung bình tháng và năm, ta có thể tính toán sơ bộ tiềm năng lý thuyết của nguồn NLMT như sau:
ELT = Qd.STN (2.3) Trong đó:
ELT- Tổng tiềm năng lý thuyết trung bình năng lượng mặt trời (kWh); Qd- Tổng bức xạ trung bình (kWh/m2);
STN- Diện tích tự nhiên (m2).
Toàn bộ tiềm năng lý thuyết trên nếu ta dùng để sản xuất điện và sử dụng công nghệ pin mặt trời có hiệu suất thích hợp, sẽ tính được tiềm năng phát điện của NLMT:
ELTĐ= ELT. h (2.4) Trong đó: ELTĐ- Tiềm năng phát điện của NLMT (kWh);
38
h- Hiệu suất pin mặt trời.
Nếu dùng để sản xuất nhiệt với công nghệ hiệu ứng nhà kính, ta có phương pháp đánh giá hiệu suất nhiệt của NLMT.
b. Tiềm nằng kinh tế kỹ thuật:
Khi đánh giá tiềm năng kinh tế kỹ thuật của NLMT ta cũng cần quan tâm đến những hạn chế của điều kiện địa hình. Điều kiện thi công lắp đặt, cơ sở hạ tầng, trình độ công nghệ...người ta có thể khai thác được một phần của tiềm năng lý thuyết. Đồng thời khai thác phải đem lại hiệu quả kinh tế và môi trường trong điều kiện BĐKH hiện nay.
Từ những phân tích trên, ta có thể tính toán sơ bộ tiềm năng kinh tế - kỹ thuật sản xuất điện của NLMT:
EĐ = ELTĐ. Sdc (2.5) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó: EĐ- Tiềm năng kinh tế, kỹ thuật sản xuất điện (kWh/m2); ELTĐ- Tiềm năng phát điện của NLMT (kWh);
Sdc- Diện tích có dân cư và các khu sản xuất (m2)..
2.2.2.3 Phương pháp đánh giá tiềm năng giảm phát thải khí CO2:
Về mặt môi trường thì năng lượng tái tạo (mặt trời, gió, thủy điện…) có nhiều lợi ích và tích cực hơn so với các nhà máy sản xuất điện chạy than khác. Không chỉ hạn chế lũ lụt, cải thiện vi khí hậu, môi trường sinh học mà còn hạn chế lượng phát thải các khí gây hiệu ứng nhà kính.
Báo cáo chọn tài liệu của của IPCC được thực hiện năm 2006 làm công thức tính toán cụ thể cho ngành năng lượng tái tạo. Lợi ích từ việc giảm phát thải được tính theo công thức:
tCO2e = E ´ hspt (2.6)
Nguồn: công thức 2.1, IPCC 2006, vol 2, chương 2
Trong đó:
tCO2e- Lượng phát thải CO2 (tấn); E- Lượng nhiên liệu tiêu thụ, (MWh)
39
hspt- Hệ số phát thải măc định của nhiên liệu - hệ số phát thải CO2 lưới điện Việt Nam = 0,5603 tCO2/MWh [10]
2.2.2.4 Các phương pháp khác
- Phương pháp phân tích hệ thống: Nghiên cứu tổng thể các quan điểm, mục tiêu và các nội dung cơ bản của chiến lược bảo vệ môi trường, phát triển kinh tế cũng như các đề án, quy hoạch phát triển có liên quan đến đối tượng nghiên cứu trước và trong giai đoạn thực hiện nội dung nghiên cứu. Cụ thể, như: Chiến lược quốc gia về BĐKH; Chiến lược Phát triển bền vững Việt Nam (giai đoạn 2011- 2020); Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh thời kỳ 2011-2020 và tầm nhìn đến năm 2050; Đề án “Giữ gìn lâu dài, bảo vệ tuyệt đối an toàn thi hài Chủ tịch Hồ Chí Minh và phát huy ý nghĩa chính trị, văn hóa của Công trình Lăng trong giai đoạn mới”,... Nhằm đề xuất các giải pháp mang tính khả thi, đáp ứng mục tiêu nghiên cứu đề ra.
- Phương pháp mô tả so sánh: Phương pháp này được kết hợp với phương pháp thực địa trong việc điều tra nghiên cứu, quan sát đo đạc, đánh giá hiện trạng. Đây là cơ sở để so sánh và kiểm tra mức độ tin cậy của kết quả điều tra, tính toán thu được tại khu vực nghiên cứu.
- Phương pháp đánh giá môi trường: Trên cơ sở đánh giá các tác động môi trường, đánh giá chất lượng môi trường và đánh giá tổng hợp môi trường Ba Vì nói chung và khu vực nghiên cứu (Khu Di tích K9) nói riêng, làm căn cứđểđưa ra những nhận định khách quan về những thành tựu và hạn chế trong công tác bảo vệ môi trường. Đây chính là cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp trong việc giảm thiểu tác động môi trường đến khu vực nghiên cứu, như việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, năng lượng gió) thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch.
- Phương pháp thống kê: Là một trong những phương pháp đơn giản thường được sử dụng. Việc dự đoán các yếu tố về phát thải, hiệu ứng nhà kính, cũng như các kịch bản về biến đổi khí hậu,… được tiến hành dựa trên các kết quả thống kê từ các đơn vị có điều kiện và quy mô hoạt động tương tự sẽ cho ta số liệu có độ chính xác tương đối cao và đáng tin cậy.
- Phương pháp dự báo: Trên cơ sở phân tích các số liệu quan trắc thực tế về môi trường, thông số về gió và bức xạ mặt trời trong quá khứ và hiện tại của khu vực nghiên cứu để từ đó đưa ra các dự đoán, dự báo về tình hình môi trường, tiềm năng phát triển nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai. Phương pháp này đòi hỏi một khối
40
lượng tính toán khá lớn, cần phải sự trợ giúp của máy tính và các phần mềm xử lý số liệu thống kê như SPSS, STATA, Excel,…
2.3 Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Khảo sát nhu cầu phụ tải điện và các điều kiện kỹ thuật phục vụ công tác thiết kế mô hình trạm điện MT nối lưới nội bộ cho hộ tiêu thụđiện tại Khu Di tích K9.
Nội dung 2: Đánh giá tiềm năng một số nguồn năng lượng gió và năng lượng mặt trời tại Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
Nội dung 3: Đánh giá tiềm năng giảm phát thải CO2 của nguồn năng lượng có tiềm năng tại Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
Nội dung 4: Đề xuất giải pháp đưa nguồn năng lượng tái tạo có tiềm năng phục vụ cho Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
Nội dung 5: Mô hình trạm điện sử dụng năng lượng mặt trời nối lưới tại K9. Xác định được điểm đặt, tính toán được công suất điện năng và lượng giảm phát thải khí CO2 của mô hình.
41 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết quả khảo sát phụ tải điện tại Khu Di tích K9 3.1.1 Địa điểm khảo sát Địa chỉ: Khu Di tích K9, huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. 3.1.2 Kết quả khảo sát phụ tải điện
Các hộ tiêu thụ điện chính Khu vực K9 có thể chia thành 15 hộ chủ yếu là sân thể thao, bể bơi, khu huấn luyện, nhà khách, nhà ăn, đội huấn luyện, nhà kính, nhà di tích - nhà sàn, khu chỉ huy, bếp nấu ăn, đội bảo vệ, khu biệt thự và nhà khách, khu tập kết khách và bãi đỗ xe, nhà tưởng niệm đang được xây dựng.
Quy mô công suất tiêu thụ, số giờ sử dụng trong ngày của các hộ tiêu thụ chính tại K9 được tổng hợp trong bảng 3.1. Bảng 3.1: Tổng hợp các hộ tiêu thụđiện khu vực K9 năm 2013 TT Hộ tiêu thụ Công suất tiêu thụ (kW) Số lượng 1 Sân thể thao 24 16 đèn KI 1500w 2 Bể bơi 40 30 đèn KI 1000W, bơm xử lý nước 3 Khu huấn luyện 15 Đèn chiếu sáng, quạt
4 Nhà khách 20 Đèn chiếu sáng, quạt, bình nước nóng 5 Nhà ăn 10 Đèn chiếu sáng, quạt, Điều hòa 6 Đội huấn luyện 10 Đèn chiếu sáng, quạt 7 Nhà kính 25 Đèn chiếu sáng, quạt, Điều hòa, bình nước nóng 8 Nhà di tích, nhà sàn 10 Đèn chiếu sáng, quạt, Điều hòa
9 Khu chỉ huy 50 Đèn chiếu sáng, quạt, Điều hòa, bình nước nóng, máy tính (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
10 Bếp nấu ăn 1 Đèn chiếu sáng, quạt 11 Đội bảo vệ 5 Đèn chiếu sáng, quạt
12 Khu biệt thự 25 Điều hòa, bình nước nóng, đèn chiếu sáng, quạt
42 TT Hộ tiêu thụ Công suất tiêu thụ (kW) Số lượng sáng, quạt 14 Khu tập kết khách và bãi đỗ xe 90
Đèn chiếu sáng, quạt, Điều hòa, máy tính
15 Nhà tưởng niệm
Bác 6
Đèn chiếu sáng, quạt, Điều hòa, máy tính
Tổng 431
3.1.3 Lượng điện năng tiêu thụ
Kết quả thống kê số liệu điện tiêu thụ và tiền điện phải trả trong 2 năm liên tục từ năm 2009 và 2010 được tổng hợp trong bảng 3.2 và hình 3.1. Bảng 3.2: Tổng hợp tình hình tiêu thụđiện K9 từ tháng 1/2009-12/2010. Năm 2009 Năm 2010 Tháng Tổng lượng điện (kWh) Tổng số tiền (đồng) Tổng lượng điện (kWh) Tổng số tiền (đồng) 1 8.034 20.468.590 19.357 21.970.195 2 20.551 23.325.385 21.478 24.377.530 3 26.775 30.389.625 24.352 29.392.864 4 29.720 33.732.200 27.212 32.844.884 5 27.474 31.182.990 28.259 34.108.613 6 25.740 29.214.900 25.122 30.322.254 7 26.113 29.638.255 27.164 32.786.948 8 33.299 37.794.365 23.568 28.466.576 9 31.165 35.327.275 24.026 28.999.382 10 29.777 33.796.895 21.599 26.069.993 11 24.777 28.121.895 20.305 24.508.135 12 20.135 22.853.225 22.069 26.637.283 Cả năm 313.560 355.845.600 284.511 340.484.657
43
Hình 3.1: Biểu đồ mức tiêu thụđiện năm 2009 - 2010
3.1.4 Nhận xét
Qua kết quả khảo sát phụ tải điện tại Khu Di tích K9, chúng ta có một số nhận xét như sau:
- Tại bảng 3.1 cho thấy nhu cầu sử dụng đèn chiếu sáng và quạt mát tại K9 không nhiều do thiết kế trụ sở làm việc rất thuận lợi cho việc sử dụng ánh sáng và gió tự nhiên. Tuy nhiên, có một số thiết bị tiêu thụđiện trong Khu vực K9 chủ yếu là: điều hòa nhiệt độ, máy bơm nước, quạt và đèn chiếu sáng đã cũ, nếu có thể thay thế mới số lượng thiết bị này thì còn có khả năng tiết kiệm điện năng nhiều hơn. Hiện tại khu nhà khách, khu tập kết khách đang là nơi tiêu thụ điện năng lớn trong khu vực K9, trong tương lai mở rộng đối tượng đến thăm quan, học tập sinh hoạt văn hóa tại Khu vực thì đây sẽ là hai nơi có nhu cầu tiêu thụđiện năng tăng lớn nhất trong Khu Di tích K9.
- Từ số liệu tiêu thụ điện 2 năm liên tục tại bảng 3.2 và hình 3.1 cho thấy điện năng tiêu thụ Khu vực K9 biến động không lớn giữa các năm và giữa các tháng trong năm. Điện năng tiêu thụ tăng cao hơn trong các tháng mùa hè. Trong tháng 8/2009, điện năng tiêu thụ là lớn nhất trong năm. Trong năm 2010, điện năng tiêu thụ trong các tháng 8, 9, 10 có giảm hơn, là do có một số thiết bị cũ đã được thay mới nên có khả năng tiết kiệm điện năng.
- Vào những ngày mùa hè nóng bức, cùng với sự phát triển của đất nước và nhu cầu sử dụng điện của nhân dân trong khu vực tăng đáng kể dẫn đến hiện tượng quá tải thường xuyên xảy ra gây mất điện cho khu vực, làm ảnh hưởng đến việc thực hiện nhiệm vụ chính trị của đơn vị, cũng như các hoạt động tham quan, nghỉ dưỡng của du khách và sinh hoạt của cán bộ, chiến sỹ. Trung bình mỗi tuần có 01 lần, mỗi lần 04 giờ mất điện. Giai đoạn đến năm 2020 Khu Di tích K9 vẫn tiếp tục được đầu tư và nâng
44
cấp hạ tầng cơ sở, mở rộng đối tượng đến tham quan, học tập, nghỉ dưỡng của đồng bào và chiến sỹ cả nước. Hàng năm, có 2 đợt huấn luyện chiến sỹ phục vụ công tác của Bộ Tư lệnh Lăng, do đó việc sử dụng điện cũng tăng lên và cần có những nghiên cứu điều chỉnh sử dụng điện năng cho phù hợp.
Đểđảm bảo cung cấp điện ổn định và sử dụng hiệu quả tiết kiệm điện năng và năng lượng phục vụ hoạt động của Khu Di tích K9, khai thác lợi dụng nguồn năng lượng tái tạo tại chỗ có lợi trong việc hài hòa giữa vấn đề năng lượng với vấn đề bảo vệ môi trường, cảnh quan trong khu vực, giảm phát thải CO2 đồng thời với tăng lượng điện tiêu thụ, Bộ Tư lệnh Lăng cần xem xét áp dụng một số giải pháp chủ yếu sau đây: + Khai thác hợp lý các nguồn năng lượng tại chỗ (năng lượng mặt trời, địa nhiệt, gió) kết hợp với nguồn điện lưới được nâng cấp cải tạo nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, đặc biệt là các hộ phụ tải ưu tiên.
+ Khu vực K9 có 3 vị trí có không gian rộng, không bị cây rừng che khuất có thể khai thác nguồn năng lượng mặt trời là khu huấn luyện, khu Chỉ huy, khu đón khách và bãi để xe.
+ Trong khuôn viên Khu K9 cần khảo sát những vị trí thuận lợi để lắp đặt đèn chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời. Việc thiết kế lựa chọn kiểu dáng đèn chiếu sáng cần được chú ý đểđảm bảo sự hài hòa và tôn tạo cảnh quan khu vực.
Để có cơ sở cho việc đề xuất áp dụng các giải pháp nêu trên, dưới đây sẽ trình bày kết quả khảo sát đánh giá tiềm năng nguồn năng lượng tái tạo tại chỗ (NLG và BXMT), của Khu K9 và những giải pháp kỹ thuật công nghệ có triển vọng nhằm nâng cao độ tin cậy cung cấp năng lượng cho khu vực K9 và khả năng giảm thiểu CO2 của giải pháp được lựa chọn.