TỔNG QUAN
TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI: 5
Kể từ thập niên 80 của thế kỷ XX, hiện tượng nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu đã nâng cao nhận thức của con người về tầm quan trọng của môi trường Các quốc gia phát triển đang dần thay đổi quan điểm về an toàn năng lượng.
Trong chiến lược phát triển năng lượng, các quốc gia đều tăng cường khái niệm sử dụng năng lượng an toàn
Sử dụng an toàn năng lượng là vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến môi trường sinh thái của con người Hiện nay, khái niệm an ninh năng lượng đã thay đổi và được coi là yếu tố song hành với việc duy trì sự phát triển ổn định và bền vững Đối với các quốc gia và khu vực, an ninh năng lượng cần gắn liền với phát triển kinh tế, tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường.
Hiện nay, an ninh năng lượng thường được liên kết chặt chẽ với an ninh dầu lửa, khi mà từ thập niên 50 của thế kỷ XX, dầu lửa đã chiếm đến 61% nguồn năng lượng mà con người sử dụng Vì vậy, đối với các quốc gia trên toàn thế giới, việc đảm bảo an ninh dầu lửa trở thành một yếu tố quan trọng trong chiến lược bảo đảm an ninh năng lượng.
Thuật ngữ an ninh năng lượng hiện nay không chỉ đơn thuần đề cập đến nguồn cung cấp năng lượng như dầu lửa, mà còn bao gồm việc bảo vệ môi trường, đảm bảo giá cả hợp lý và khả năng ứng phó với các tình huống khẩn cấp do các yếu tố kinh tế và chính trị tác động Giá cả hợp lý được xác định dựa trên quy luật thị trường, xem xét nhu cầu, khả năng cung cấp và các phương thức mà các quốc gia khác nhau áp dụng để giải quyết vấn đề năng lượng.
TÌNH HÌNH KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TRÊN THẾ GIỚI 6
Trên thế giới, nguồn năng lượng hóa thạch vẫn chiếm đến 80% nhu cầu năng lượng toàn cầu, mặc dù đã có những nỗ lực tìm kiếm năng lượng thay thế Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu tự nhiên này đang dần cạn kiệt do nhu cầu gia tăng và việc sử dụng chúng đã gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường Theo báo cáo của dự án carbon toàn cầu, phát thải CO2 từ nhiên liệu hóa thạch và ngành công nghiệp đã tăng hơn 2% vào năm 2018, đạt 37,1 tỷ tấn, và dự báo sẽ tiếp tục tăng, góp phần vào tình trạng nóng lên toàn cầu.
Để ứng phó với biến đổi khí hậu và kiểm soát nhiệt độ toàn cầu, các quốc gia đang chuyển hướng sang sử dụng năng lượng tái tạo thay vì năng lượng hóa thạch Năng lượng mặt trời, gió, thủy điện và địa nhiệt được coi là những giải pháp ưu việt hơn so với than, dầu và khí đốt, giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng một cách bền vững.
Theo báo cáo của Tập đoàn BP vào tháng 6 năm 2018, dầu vẫn chiếm hơn một phần ba tổng tiêu thụ năng lượng toàn cầu, mặc dù thị trường dầu mỏ đã giảm nhẹ trong năm 2017 sau hai năm tăng trưởng Trong khi đó, thị trường than đá giảm xuống mức thấp nhất 27,6% kể từ năm 2014 Khí thiên nhiên đạt 23,4% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu, trong khi năng lượng tái tạo ghi nhận sự tăng trưởng ấn tượng 3,6% vào năm 2017 Mức tiêu thụ năng lượng này được thể hiện rõ trong hình 1.
Việc sử dụng năng lượng tái tạo đã gia tăng đáng kể trong năm 2018, giúp giảm 215 triệu tấn khí thải CO2, chủ yếu nhờ vào chuyển đổi sang năng lượng tái tạo trong ngành điện Trung Quốc và các quốc gia châu Âu dẫn đầu trong việc đóng góp cho nguồn năng lượng tái tạo, chiếm hai phần ba tổng số toàn cầu Nếu không có sự chuyển đổi này, mức phát thải sẽ tăng hơn 50% Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng năng lượng tái tạo vẫn chưa đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu điện toàn cầu đang gia tăng mạnh mẽ.
Hình 1: Biểu đồ sử dụng năng lượng trên thế giới
Năng lượng toàn cầu đã trải qua sự thay đổi đáng kể về cả số lượng và nguồn cung trong suốt thời gian dài Biểu đồ dưới đây minh họa sự tiêu thụ năng lượng toàn cầu từ năm 1800 đến năm 2017.
Vào năm 1800, hầu hết năng lượng thế giới được sản xuất từ sinh khối truyền thống, chủ yếu là đốt gỗ và các chất hữu cơ khác, với chỉ khoảng 2% năng lượng đến từ than, chủ yếu ở Vương quốc Anh Sự tiêu thụ dầu bắt đầu vào khoảng năm 1870, tiếp theo là khí đốt tự nhiên và thủy điện trong hai thập kỷ sau đó Đến năm 1900, tiêu thụ than đã tăng lên đáng kể, chiếm gần một nửa năng lượng toàn cầu, trong khi phần còn lại chủ yếu là sinh khối, với dầu, khí đốt và thủy điện vẫn ở mức thấp.
Giữa thế kỷ 20, cơ cấu năng lượng đã thay đổi đáng kể với than đá vượt qua nhiên liệu sinh học truyền thống và dầu chiếm khoảng 20% Đến năm 1960, sản xuất điện hạt nhân đã bắt đầu phát triển Ngày nay, năng lượng tái tạo, bao gồm nhiên liệu sinh học hiện đại, gió và mặt trời, trở nên phổ biến từ những năm 1980-90 Tuy nhiên, các nguồn tái tạo khác như công nghệ địa nhiệt và năng lượng hàng hải vẫn chưa được áp dụng rộng rãi do sản lượng sản xuất còn hạn chế.
Năm 2015, thế giới tiêu thụ 146.000 terawatt giờ (TWh) năng lượng sơ cấp, gấp 25 lần so với năm 1800 Hiện nay, mức tiêu thụ năng lượng chủ yếu là hỗn hợp, thay vì chỉ tập trung vào một nguồn duy nhất Mặc dù nhiều người nghĩ rằng năng lượng tái tạo đóng góp lớn vào tiêu thụ năng lượng toàn cầu, nhưng thực tế, tỷ lệ đóng góp của chúng vẫn còn khá khiêm tốn.
1.3 Dự báo nhu cầu năng lượng thế giới tới năm 2035
Hình 2: Nhu cầu năng lượng trung bình trên thế giới hàng năm
Theo Cục Thông tin Năng lượng Mỹ (EIA), dự kiến đến năm 2035, mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu sẽ tăng 35%, với tốc độ tăng trung bình hàng năm là 1,6% Mặc dù năng lượng tái tạo sẽ có mức tăng trưởng nhanh nhất trong 20 năm tới, nhưng vẫn có đến 78% mức tiêu thụ toàn cầu vào năm 2035 sẽ thuộc về nhiên liệu hóa thạch Tiêu thụ nhiên liệu lỏng, bao gồm sinh học và dầu không truyền thống, dự đoán sẽ tăng 1,0% mỗi năm, với tổng nhu cầu đạt 112,2 triệu thùng/ngày EIA cũng dự đoán rằng giá dầu sẽ đạt 125 USD/thùng vào năm 2035.
Theo EIA, giá dầu dự kiến sẽ đủ cao để hỗ trợ tăng trưởng sản xuất dầu, bao gồm cả sản lượng ngoài OPEC, nhằm đáp ứng nhu cầu tăng Sản lượng khai thác dầu truyền thống được dự đoán tăng 0,7% mỗi năm, trong khi dầu không truyền thống sẽ tăng 4,6% mỗi năm.
TÌNH HÌNH VÀ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM: 9
Báo cáo của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) chỉ ra rằng, trong những tháng đầu năm, mặc dù dịch bệnh ảnh hưởng đến sản xuất, nhu cầu phụ tải vẫn tăng hơn 7%, với một số khu vực đạt mức tăng trưởng trên 11% Tuy nhiên, tình hình thủy văn không thuận lợi, buộc EVN phải huy động tối đa nguồn điện từ than, khí, và năng lượng tái tạo, đồng thời vẫn phải sử dụng nguồn điện dầu có giá cao.
Dự báo rằng trong năm 2020, nhu cầu điện vẫn được đảm bảo, nhưng từ năm 2021, nguy cơ thiếu điện sẽ hiện hữu, đặc biệt tại miền Nam Tình trạng thiếu điện có thể gia tăng và kéo dài đến năm 2025 nếu phụ tải tăng cao, lượng nước về các hồ thủy điện thấp hơn mức trung bình, và các dự án nguồn điện mới tiếp tục bị chậm tiến độ Cụ thể, mỗi dự án nhiệt điện than có công suất từ 1.000 - 1.200MW tại miền Nam bị chậm tiến độ sẽ làm mức thiếu điện tại khu vực này tăng thêm từ 7,2 đến 7,5 tỷ kWh mỗi năm.
Nhiều dự án nguồn điện theo Quy hoạch điện VII điều chỉnh đang chậm tiến độ, gây nguy cơ thiếu điện cho Việt Nam trong tương lai gần Theo báo cáo của Ban Chỉ đạo quốc gia về phát triển điện lực, trong số 62 dự án nguồn điện lớn từ 200 MW trở lên, chỉ có 15 dự án đạt tiến độ, còn lại 47 dự án chậm hoặc chưa xác định được tiến độ Do đó, cần có giải pháp tháo gỡ khó khăn cho các dự án này, đồng thời đẩy mạnh tiết kiệm điện và phát triển năng lượng tái tạo như điện gió và điện mặt trời.
Việt Nam là một quốc gia đang phát triển với nhu cầu tiêu thụ điện năng cao để phục vụ cho các lĩnh vực như công nghiệp xây dựng và dân dụng Tuy nhiên, đất nước vẫn phụ thuộc nhiều vào nguồn năng lượng hóa thạch, trong khi năng lượng tái tạo chỉ chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong tổng sản lượng điện phát ra tính đến năm 2015.
Nguồn nguyên – nhiên liệu Công suất (MW) Tỷ lệ
Diesel và thủy điện nhỏ 2.006 5.1%
Năng lượng mặt trời ở Việt Nam đang phát triển nhanh chóng và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày Từ quy mô hộ gia đình đến các nhà hàng, khách sạn, bệnh viện và quân đội, năng lượng điện mặt trời đang trở thành nguồn năng lượng quan trọng Ngoài ra, nó còn được sử dụng cho các trung tâm dịch vụ xã hội như đèn công cộng và trạm sạc pin Việc ứng dụng năng lượng mặt trời không chỉ cải thiện đời sống người dân mà còn góp phần vào sự phát triển kinh tế quốc gia.
1.4.2 Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam:
Hiện nay, ngành công nghiệp điện mặt trời (ĐMT) đang phát triển nhanh chóng, với tốc độ tăng trưởng trung bình 25% mỗi năm trong 20 năm qua Thị trường năng lượng này nổi bật với ba xu hướng chính: tòa nhà ĐMT và mái nhà ĐMT (BIPV), công nghiệp chế tạo pin mặt trời (PMT) - đặc biệt là công nghệ màng mỏng (thin-film PV) chiếm ưu thế trong tổng công suất lắp đặt, với các quốc gia dẫn đầu như Mỹ, Malaysia và Đức; và sự ra đời của nhiều nhà máy quang điện mặt trời.
Việt Nam sở hữu tiềm năng năng lượng tái tạo (NLTT) phong phú, bao gồm thủy điện nhỏ, gió, mặt trời, sinh khối và địa nhiệt Việc phát triển các nguồn NLTT không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn góp phần giảm phát thải khí nhà kính, hỗ trợ mục tiêu toàn cầu về bảo vệ môi trường Đồng thời, việc này cũng đảm bảo an ninh năng lượng, thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội bền vững cho đất nước.
Nghiên cứu của Ngân hàng Thế giới cho thấy Việt Nam sở hữu tiềm năng gió lớn với hơn 39% diện tích có tốc độ gió trung bình hàng năm trên 6m/s, tương đương tổng công suất 512GW Ngoài ra, với hơn 2.500 giờ nắng mỗi năm và cường độ bức xạ trung bình 4,6 kWh/m2/ngày, Việt Nam có điều kiện thuận lợi để phát triển năng lượng mặt trời Đặc biệt, với vai trò là một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam còn có tiềm năng lớn về năng lượng sinh khối Để thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo, cần thiết lập cơ chế ưu tiên về giá điện và lãi suất cho các dự án điện từ nguồn nguyên liệu sinh khối, do chi phí đầu tư thấp và hệ số công suất cao Đối với điện gió, nên tập trung vào phát triển các dự án ngoài khơi để tận dụng tốc độ gió cao và ổn định, từ đó giảm giá thành Đối với điện mặt trời, khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời áp mái sẽ huy động được nguồn lực từ cộng đồng, giảm thiểu nhu cầu đầu tư vào lưới điện đấu nối.
Bình Thuận có tiềm năng năng lượng gió và điện mặt trời cao nhất cả nước Tỉnh nhận thức rõ tầm quan trọng của nguồn năng lượng tái tạo và đang định hướng phát triển ngành công nghiệp năng lượng Điều này sẽ góp phần đảm bảo cung cấp điện cho Bình Thuận và khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam, đồng thời nâng cao an ninh năng lượng quốc gia và thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội bền vững.
Trong quá trình thực hiện các dự án điện tại Bình Thuận, nhiều khó khăn và vướng mắc đã xuất hiện Phần lớn các dự án điện gió và điện mặt trời nằm trong khu vực quy hoạch dự trữ khoáng sản titan, và hiện chưa được Thủ tướng Chính phủ cùng các bộ liên quan cho phép điều chỉnh ra khỏi khu vực này Do đó, việc triển khai thi công các dự án này gặp nhiều trở ngại.
Tỉnh kiến nghị Bộ Công Thương báo cáo Thủ tướng Chính phủ cho phép triển khai các dự án điện mặt trời và điện gió trong khu vực quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng titan Đồng thời, cần có cơ chế và chính sách ổn định cùng với quy định, quy chuẩn kỹ thuật để phát triển năng lượng tái tạo (NLTT).
Hình 3: Bản đồ bức xạ của Việt
Khu vực Mật độ năng lượng trung bình hằng năm (kcal/cm 2 /năm)
Số giờ nắng trung bình hằng năm (hrs/year)
Bảng 1: Mật độ năng lượng và số giờ nắng trung bình hằng năm ở các khu vực
Việt Nam sở hữu tiềm năng to lớn về năng lượng mặt trời nhờ cường độ bức xạ cao và số giờ nắng nhiều, đặc biệt ở miền Trung và miền Nam do vị trí gần xích đạo Tuy nhiên, sự phát triển của các dự án năng lượng mặt trời tại đây vẫn chưa đạt được mức độ tương xứng với tiềm năng Để thúc đẩy và khai thác hiệu quả nguồn năng lượng này, chính phủ đã đề ra mục tiêu phát triển điện mặt trời trong quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18 tháng.
3 năm 2016 phê duyệt điều chỉnh Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-
Từ năm 2020 đến 2030, Việt Nam sẽ tập trung phát triển nguồn điện từ năng lượng mặt trời, bao gồm cả hệ thống lắp đặt trên mặt đất và trên mái nhà Mục tiêu là nâng tổng công suất điện mặt trời từ mức hiện tại lên khoảng 850 MW vào năm 2020, 4.000 MW vào năm 2025 và 12.000 MW vào năm 2030 Dự kiến, điện năng từ nguồn điện mặt trời sẽ chiếm khoảng 0,5% tổng sản lượng điện vào năm 2020, 1,6% vào năm 2025 và 3,3% vào năm 2030.
Năm 2017, Thủ Tướng Chính Phủ ban hành quyết định số 11/2017 QĐ-TTg nhằm khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam, theo đó, EVN sẽ mua điện phát ra từ hệ thống PV với giá 9,35 cent/KWh thông qua hệ thống đo đếm Net Metering Quyết định này đã tạo ra làn sóng đầu tư mạnh mẽ từ cả nhà đầu tư trong nước và quốc tế vào các dự án điện mặt trời quy mô lớn, mở ra tương lai tiềm năng cho ngành năng lượng Việt Nam, đặc biệt là năng lượng mặt trời Đến năm 2018, theo Bộ Công Thương, đã có thêm 11.000 MW điện mặt trời được đăng ký đầu tư, trong đó có nhiều dự án lớn đáng chú ý.
- Dự án xây dựng nhà máy điện mặt trời Sao Mai 1 có công suất lắp đặt 1.06
MW, được đóng điện và nối lưới ngày 15/05/2017.
- Dự án nhà máy điện mặt trời công suất 30MW, tọa lạc trên phần đất có diện tích 65ha ở tỉnh Thanh Hóa.
1.4.3 Những vấn đề phải đối mặt trong tương lai
Mặc dù năng lượng điện mặt trời mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại những hạn chế chưa được giải quyết, đặc biệt là vấn đề môi trường Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời, mặc dù được coi là thân thiện với môi trường, có thể thải ra các khí độc hại, ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống.
Lý do chọn đề tài 14 1.6 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI: 15 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
Kinh tế Việt Nam phát triển nhanh chóng đang tạo ra sức ép lớn về nhu cầu năng lượng Mặc dù hiện tại nước ta vẫn dựa vào các nguồn tài nguyên truyền thống như than, thủy điện và khí để sản xuất điện và đảm bảo an ninh năng lượng, nhưng trong tương lai, cần phải xây dựng một cơ cấu năng lượng cân bằng hơn Điều này đòi hỏi sự phát triển của năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời, nhờ vào sự giảm giá thiết bị công nghệ và xu hướng toàn cầu chuyển dịch sang sử dụng nguồn năng lượng tái tạo.
Đề tài này tập trung vào việc thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời cho mái trang trại chăn nuôi tại tỉnh Bình Phước, kết hợp với năng lượng gió và năng lượng sinh khối từ hầm biogas để cung cấp điện Mục tiêu là thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng tái tạo trong khu vực.
Trong đề tài này em chỉ nghiên cứu trong phạm vi:
+ Mái trang trại lắp PV
+ Quy mô hộ gia đình ở Bình Phước, Việt Nam.
+ Năng lượng điện măt trời áp mái thu được dùng để cấp điện cho trang trại và phát lên lưới
+ Lắp đặt năng lượng gió.
+ Kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều thiết xót
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
Đối tượng: 16
Hệ thống được phát triển cho các trang trại chăn nuôi quy mô lớn nhằm tối ưu hóa lợi nhuận và giảm chi phí điện năng cho thiết bị Công nghệ và công suất lắp đặt được thiết kế phù hợp với mặt bằng lắp đặt, đặc biệt là mái nhà như hình minh họa dưới đây.
-Địa điểm : trang trại chăn nuôi heo xã Tân Hưng, huyện Đồng Phú, tỉnh Bình Phước
- Góc nghiêng- hướng mái: mái tôn, nghiêng 11 0 hướng chính nam
- Chỉ lắp đặt 1 mái : dài 48 m, rộng 13.8 m
- Vị trí lắp đặt inverter, tủ điện : trong trang trại
- Không có vật thể có khả năng đổ bóng che mái
Trang trại chăn nuôi có 1200 đầu lợn
Sử dụng 4 máy nghiền thức ăn công suất 42kw.
Sử dụng máy thái rau cỡ lớn 1,7 kw mỗi máy phục vụ được 200 đầu lợn.
=>Số lượng máy thái rau cần dùng: N= 6
Sử dụng máy rửa chuồng trại công suất 2,8 kw mỗi máy phục vụ được 200 đầu lợn.
=>Số lượng máy rửa cần dùng: N=6
Sử dụng 16 quạt thông gió công suất lớn iFan -54SP công suất 0,75kW
Sử dụng bóng điện chiếu sáng với hệ số công suất P0=8 W/m 2
=> Công suất chiếu sáng =P0xS24x8,6 kW
Hệ số tải của từng máy chăn nuôi : kt=0,9
Phụ tải tính toán cho trại chăn nuôi :
Bên cạnh đó, chúng ta cần xem xét công suất của máy bơm nước từ giếng lên bể và công suất của nhà quản lý Sau khi tiến hành khảo sát, chúng tôi đã thu thập được dữ liệu và xây dựng đồ thị phụ tải theo ngày của trang trại.
Tổng quan về điện mặt trời áp mái 18
Dự án điện mặt trời lắp đặt trên mái nhà hoặc gắn với công trình xây dựng do tổ chức hoặc cá nhân làm chủ đầu tư, có khả năng đấu nối và bán điện lên lưới điện của EVN Tuy nhiên, các dự án điện mặt trời lắp đặt trên mặt đất, mặt nước mà không gắn với mái nhà hoặc công trình xây dựng không nằm trong phạm vi hướng dẫn của Thông tư 05/2019/TT-BCT.
Cơ chế mua bán điện
Các dự án ĐMTMN được thực hiện cơ chế mua bán điện theo chiều giao và chiều nhận riêng biệt của công tơ điện đo đếm hai chiều.
Hệ thống năng lượng điện mặt trời trên mái tận dụng không gian sân thượng và mái nhà để lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời, biến ngôi nhà thành một trạm phát điện sử dụng năng lượng tái tạo Giải pháp này không chỉ cung cấp điện sinh hoạt cho gia đình mà còn thân thiện với môi trường.
Thiết kế hệ thống điện mặt trời trên mái mang lại nhiều ứng dụng thiết thực cho cuộc sống, với quy trình lắp đặt và di chuyển dễ dàng cùng chi phí hợp lý Phương pháp thiết kế khoa học này không chỉ tiết kiệm diện tích đất mà còn giữ cho ngôi nhà luôn mát mẻ quanh năm.
Hệ thống điện mặt trời rooftop đảm bảo không xả khí độc hại ra môi trường, giúp bảo vệ môi trường xanh – sạch – đẹp hơn Việc triển khai rộng rãi hệ thống này là xu hướng tất yếu của tương lai, mang lại giải pháp năng lượng xanh ưu việt, vừa tiết kiệm năng lượng vừa bảo vệ môi trường Đồng thời, điện mặt trời áp mái cũng góp phần đáng kể trong việc tiết kiệm chi phí sinh hoạt.
Có 3 mô hình điện mặt trời áp phổ biến
Lắp đặt điện mặt trời áp mái cho gia đình giúp bạn tự tạo ra nguồn điện độc lập, từ đó tiết kiệm chi phí hiệu quả Hơn nữa, nguồn điện này là sạch và góp phần bảo vệ môi trường Hiện nay, có ba mô hình điện mặt trời áp mái mang lại hiệu quả tốt nhất cho người dùng.
Hình 4 : Mô hình điện mặt trời áp mái độc lập
Hệ thống điện mặt trời áp mái độc lập hấp thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời thông qua pin mặt trời, chuyển hóa quang năng thành điện năng Điện năng sản xuất ra sẽ được lưu trữ trong acquy, và khi cần, bạn có thể sử dụng điện từ acquy này.
Những nơi nên lắp đặt mô hình điện mặt trời áp mái độc lập:
Nơi không có điện lưới quốc gia.
Mô hình điện mặt trời áp mái độc lập là giải pháp hiệu quả cho những khu vực có địa hình hiểm trở, nơi mà việc lắp đặt lưới điện quốc gia gặp khó khăn hoặc chi phí quá cao Với hệ thống này, người dùng có thể tự sản xuất điện năng, giảm phụ thuộc vào nguồn điện từ lưới quốc gia và tiết kiệm chi phí điện năng.
Có thể sử dụng điện mà không cần đến lưới điện quốc gia.
Không bị phụ thuộc vào lịch cắt điện của nhà nước.
Có thể lắp đặt ở bất cứ đâu.
Hình 5 : Mô hình điện mặt trời áp mái nối lưới trực tiếp
Hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng các tấm pin hoặc mái ngói để hấp thu năng lượng mặt trời và chuyển hóa thành điện năng một chiều Qua bộ đổi nguồn, điện một chiều được chuyển đổi thành điện xoay chiều, phù hợp với tần số và pha của điện quốc gia Nguồn điện này sẽ được cung cấp cho tải tiêu thụ Nếu nhu cầu sử dụng điện của bạn thấp hơn lượng điện sản xuất, phần điện dư sẽ được hòa vào lưới điện quốc gia.
Những nơi nên lắp đặt mô hình điện mặt trời áp nối lưới trực tiếp
Những nơi tiêu thụ lượng điện lớn như: trường học, cơ quan văn phòng… Ưu điểm của mô hình điện mặt trời áp nối lưới trực tiếp
Cấu trúc đơn giản, dễ dàng lắp đặt
Độ bền cao, tuổi thọ sử dụng lâu dài.
Giúp giảm tải cho lưới điện quốc gia.
Mô hình điện mặt trời áp mái kiểu kết hợp tích hợp cả hai phương thức lưu trữ và hòa lưới Năng lượng mặt trời thu được từ pin năng lượng sẽ được nạp vào acquy Khi acquy đầy, lượng điện dư vẫn được sử dụng hiệu quả.
Điện một chiều sẽ được chuyển đổi thành điện xoay chiều và được cung cấp cho tải Nếu lượng điện tiêu thụ từ tải vẫn còn dư, nó sẽ được chuyển lên lưới điện quốc gia.
Những nơi nên lắp đặt mô hình điện mặt trời áp nối lưới trực tiếp
Những nơi tiêu thụ lượng điện cực lớn như: nhà máy, bệnh viện… Ưu điểm của mô hình điện mặt trời áp nối lưới trực tiếp
Mô hình này có ưu điểm của cả hai mô hình trên.
Nguyên lý hoạt động của điện mặt trời áp mái
Các tấm pin năng lượng mặt trời hấp thụ ánh sáng mặt trời và tạo ra điện một chiều, sau đó điện này được chuyển đến bộ chuyển đổi inverter để chuyển đổi thành điện xoay chiều Điều này cho phép kết nối với hệ thống điện gia đình, ưu tiên sử dụng 100% điện năng từ mặt trời Khi nguồn điện mặt trời không đủ, hệ thống sẽ tự động chuyển sang sử dụng điện lưới.
Cấu tạo của điện mặt trời trên mái nhà
Tại TP Hồ Chí Minh, nơi diện tích đất trống hạn chế, việc lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời trên mái nhà là giải pháp tối ưu GPsolar giới thiệu hai loại hệ thống chính: hệ thống năng lượng mặt trời hòa lưới và hệ thống độc lập, lựa chọn phụ thuộc vào vị trí địa lý và mục đích sử dụng.
Chúng tôi cung cấp hai lựa chọn lắp đặt điện năng lượng mặt trời: hệ thống hòa lưới có lưu trữ và không lưu trữ, phù hợp với nhu cầu của từng khách hàng Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới không có lưu trữ là một giải pháp hiệu quả cho những ai muốn tận dụng năng lượng mặt trời mà không cần đầu tư vào hệ thống lưu trữ.
Các tấm pin điện năng lượng mặt trời.
Bộ chuyển đổi inverter hòa lưới.
Giải pháp năng lượng mặt trời hòa lưới không lưu trữ có chi phí lắp đặt ban đầu thấp, chỉ bằng một nửa so với hệ thống có lưu trữ Tuy nhiên, hệ thống này chỉ hoạt động khi có điện lưới, và sẽ ngừng cung cấp điện cho các thiết bị sinh hoạt khi lưới điện bị cắt Ngược lại, điện năng lượng mặt trời hòa lưới có lưu trữ giúp duy trì nguồn điện ngay cả khi không có lưới điện hoạt động.
Hệ thống pin năng lượng mặt trời.
Bộ chuyển đổi dòng điện inverter hòa lưới.
Hệ thống ắc quy lưu trữ.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới với lưu trữ sử dụng bình ắc quy để tích trữ năng lượng mặt trời, đảm bảo chúng luôn được nạp đầy Khi nguồn điện từ năng lượng mặt trời không đủ, hệ thống sẽ tự động chuyển sang sử dụng điện từ ắc quy để duy trì hoạt động liên tục.
Phương pháp: 24
Khảo sát mặt bằng, khách hàng
Phương án lắp đặt panel (i = 1-3)
Chọn brand, CS của panel và inverter
Tính sản lượng điện sản xuất (kwh/năm)
Sơ đồ nguyên lý, đơn tuyến của hệ thống
List thiết bị, giá thành
Tính toán chỉ số kinh tế (IRR, NPV…)
Chọn phươn án tốt nhất
Chọn phương án tốt nhất Cancle
Tính toán lượng CO2 giảm thiểu
Báo cáo dự án khả thi
Tổng quan về điện gió 25
Bộ Công Thương đề xuất kéo dài áp dụng cơ chế giá điện gió cố định đến năm 2023
Văn bản số 2491/BCT-ĐL ngày 9/4/2020 của Bộ Công Thương đề nghị Thủ tướng Chính phủ xem xét kéo dài cơ chế giá điện gió cố định đến hết ngày 31/12/2023.
Ngày 10/9/2018, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 39/QĐ-TTg nhằm sửa đổi, bổ sung một số điều của Quyết định 37/2011/QĐ-TTg Quyết định này nhằm thúc đẩy phát triển điện gió tại Việt Nam, theo thông tin từ Bộ Công Thương.
Theo Quyết định 39, giá điện gió được điều chỉnh tăng lên, với giá mua điện cho điện gió trên đất liền là 1.927 đồng/kWh (8,5 Uscent/kWh) và cho điện gió trên biển là 2.223 đồng/kWh (9,8 Uscent/kWh), chưa bao gồm VAT Mức giá này áp dụng cho các dự án điện gió có ngày vận hành thương mại trước 1/11/2021 và có hiệu lực trong 20 năm kể từ ngày vận hành thương mại.
Quyết định 39 đã thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của thị trường điện gió tại Việt Nam, dẫn đến hàng trăm dự án được đề xuất bổ sung vào quy hoạch Hiện tại, nhiều dự án đang trong quá trình thi công, nhưng chỉ có 11 dự án đã chính thức đi vào vận hành, với tổng công suất đạt 377MW.
Sau khi Quyết định 39 có hiệu lực từ ngày 1/11/2018, hoạt động đăng ký đầu tư và bổ sung quy hoạch cho các dự án điện gió mới và lưới điện truyền tải đã bị ngừng trệ trong hơn một năm Nguyên nhân chính là do thiếu hướng dẫn thực hiện Luật Quy hoạch, có hiệu lực từ 1/1/2019 Tình trạng này vẫn chưa được khắc phục.
45.000MW điện gió (250 dự án) do các tỉnh đề xuất chưa được thẩm định, bổ sung quy hoạch.
Dịch bệnh COVID-19 đã gây ra nhiều khó khăn trong việc cung cấp turbine, dẫn đến việc kéo dài thời gian thi công và lắp đặt các dự án điện gió Hoạt động sản xuất và cung cấp thiết bị chính cùng linh phụ kiện cho các dự án này bị thiếu hụt và đình trệ Ngoài ra, việc nhập cảnh của công nhân kỹ thuật và chuyên gia nước ngoài cũng bị gián đoạn, ảnh hưởng đến tiến độ chung của các dự án.
Các dự án điện gió tại Tây Nam Bộ chủ yếu là các dự án trên biển với tổng công suất 1.600MW So với turbine trên bờ, các dự án này yêu cầu công nghệ và kỹ thuật thi công khác, dẫn đến thời gian chuẩn bị và thi công lâu hơn (khoảng 3 - 3,5 năm cho dự án trên biển so với 2 năm cho dự án trên bờ) Hơn nữa, quy trình xác định khu vực biển và cấp giấy phép sử dụng khu vực biển phức tạp cũng làm kéo dài thời gian và tăng chi phí cho các dự án này.
Theo Bộ Công Thương, chỉ còn khoảng 18 tháng đến hết tháng 10/2021 để các dự án điện gió đi vào vận hành thương mại theo cơ chế giá mua điện cố định theo Quyết định 39 Thời gian này không đủ cho nhà đầu tư chuẩn bị và triển khai xây dựng, đặc biệt là đối với các dự án điện gió trên biển và những dự án chưa được phê duyệt bổ sung quy hoạch.
Để tháo gỡ khó khăn cho hoạt động đầu tư phát triển điện gió và đảm bảo cung ứng điện đến năm 2025, Bộ Công Thương kiến nghị Thủ tướng Chính phủ kéo dài thời gian áp dụng cơ chế giá điện ổn định cho các dự án điện gió theo Quyết định 39 đến hết ngày 31/12/2023 Sau thời điểm này, các dự án sẽ chuyển sang cơ chế đấu thầu, đấu giá cạnh tranh Bộ Công Thương cũng đề xuất tính toán và đề nghị giá mua điện gió mới cho các dự án có ngày vận hành từ 1/11/2021 đến 31/12/2023, nhằm báo cáo Thủ tướng xem xét và phê duyệt.
2.4.2 Lên kế hoạch lắp tuabin gió
Để lắp đặt tuabin gió hiệu quả, trước tiên bạn cần xác định vận tốc gió trung bình tại vị trí dự kiến Tuabin yêu cầu tốc độ gió tối thiểu từ 11-16 km/h để phát điện, và hoạt động tốt nhất trong khoảng 19-32 km/h Bạn có thể kiểm tra bản đồ gió trực tuyến để tìm hiểu về vận tốc gió trung bình hàng năm tại khu vực của mình.
Bạn có thể sử dụng phong kế để đo vận tốc gió tại vị trí lắp đặt tuabin Hãy thực hiện việc này hàng ngày trong một khoảng thời gian nhất định để thu thập dữ liệu chính xác.
Để đánh giá khả năng lắp đặt tuabin gió, nếu vận tốc gió tại khu vực ổn định, dữ liệu đo trong một tháng là đủ, mặc dù vận tốc gió có thể thay đổi theo mùa Tính giá trị trung bình từ dữ liệu để xác định tính hợp lý của việc lắp đặt tuabin Về không gian, cần tối thiểu 0,2 hecta cho tuabin 3 kilowatt và 0,4 hecta cho tuabin 10 kilowatt để tránh xung đột với hàng xóm Ngoài ra, chiều cao không gian cũng cần đủ để xây dựng tuabin mà không bị cản trở bởi nhà cửa và cây cối.
Khi chọn máy phát điện, bạn cần kết nối tuabin gió với máy phát điện để sản xuất điện Hầu hết các máy phát điện hiện nay là một chiều (DC), vì vậy để cung cấp điện cho gia đình, bạn phải sử dụng bộ đảo lưu để chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp cho các thiết bị trong nhà.
Bạn có thể dùng động cơ một chiều làm máy phát điện mặc dù từ thông có thể không đủ mạnh để tạo ra điện trường mạnh.
Máy phát điện hoạt động dựa vào chuyển động xoay của cánh tuabin và lực từ trường để tạo ra điện năng Đối với người mới bắt đầu, máy phát điện sản xuất sẵn là lựa chọn dễ dàng nhất Tuy nhiên, bạn cũng có thể tự chế tạo máy phát điện bằng cách tìm kiếm tài liệu hướng dẫn "chế tạo máy phát điện tuabin gió" trên Internet.
Khi mua máy phát điện một chiều, hãy chọn loại có định mức điện áp và cường độ dòng điện cao, cùng với tốc độ quay chậm (vài trăm vòng mỗi phút thay vì vài nghìn) Đảm bảo máy phát có khả năng tạo ra dòng điện tối thiểu 12 volt liên tục.
Tổng quan về năng lượng sinh khối 28
2.5.1 Cơ chế điện sinh khối (hầm biogas)
Khí Biogas là một loại khí sinh học chủ yếu bao gồm hỗn hợp Methane (CH4) chiếm từ 50-60%, cùng với CO2 hơn 30% và một số thành phần khác Khí này được tạo ra từ quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, bao gồm hơi nước, N2, O2, H2S và CO.
Khí biogas được sản xuất bằng cách ủ kín chất thải hữu cơ, là một nguồn năng lượng dễ cháy Nó thường được sử dụng làm khí đốt trong sinh hoạt hoặc chuyển hóa thành điện năng.
Cơ chế hình thành khí biogas
Khí Bioga hình thành từ quá trình phân hủy chất thải hữu cơ, chủ yếu là phân và nước thải từ gia súc, gia cầm, dưới tác động của vi sinh vật yếm khí Quá trình này tạo ra các chất hòa tan và khí, sau đó trải qua nhiều phản ứng hóa học để chuyển hóa phần lớn Carbon, Hydro và Oxy thành khí Methane và Carbonic.
Các nghiên cứu đưa ra cơ chế hình thành khí biogas theo 2 con đường cụ thể sau:Con đường thứ nhất:
Giai đoạn 1: Đây là giai đoạn Acid hoá Xenlulozơ ((C6H10O5)n + nH2O -> 3nCH3COOH) và tạo muối (CH3COOH + NH4OH -> CH3COONH4 + H2O
Giai đoạn 2: Đây là giai đoạn lên men khí Methane (CH3COONH4 + H2O -> CH4 + CO2 + NH4OH) nhờ sự thủy phân của muối hữu cơ.
Giai đoạn 1: Xảy ra phản ứng Acid hoá Xenlulozơ ( (C6H10O5)n + nH2O -> 3nCH3COOH), đồng thời tạo ra CO2 và H2 thông qua sự thủy phân acid (CH3COOH + 2H2O -> 2CO2 + 4H2).
Giai đoạn 2: Tổng hợp khí Methane từ phản ứng hóa học giữa CO2 và H2 (CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O). Ứng dụng thực tiễn
Sử dụng hầm biogas trong chăn nuôi không chỉ giúp chuồng trại luôn sạch sẽ và thông thoáng, mà còn đảm bảo chất thải của gia súc, gia cầm được xử lý triệt để Điều này góp phần giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm bệnh tật cho đàn vật nuôi.
Khí biogas là nguồn năng lượng sạch, được sử dụng làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày và tạo ra điện năng Việc sử dụng biogas không chỉ thân thiện với môi trường mà còn giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.
Khí biogas có nhiều ứng dụng trong công nghiệp, đặc biệt là từ chất thải chăn nuôi Sau khi được xử lý trong hầm biogas, một phần chất thải sẽ chuyển hóa thành khí sinh học, trong khi phần còn lại được ủ thành phân bón hữu cơ, cung cấp dưỡng chất quý giá cho cây trồng và cải thiện độ màu mỡ của đất Hơn nữa, nước thải từ hầm biogas cũng có thể được sử dụng để tưới tiêu cho hoa màu, tối ưu hóa nguồn tài nguyên và nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.
2.5.2 Tổng quan về hầm biogas trong chăn nuôi
Hầm biogas là hệ thống hầm bể xứ chất thải chăn nuôi hiệu quả được áp dụng bởi nhiều trang trại, hộ gia đình chăn nuôi hiện nay.
Mỗi trang trại và hộ chăn nuôi có quy mô và số lượng vật nuôi khác nhau, do đó, việc lựa chọn mô hình biogas phù hợp là rất quan trọng Người chăn nuôi nên tính toán dựa trên số lượng vật nuôi để tối ưu hóa hiệu quả xử lý chất thải và đạt được lợi ích kinh tế cao nhất trong quá trình chăn nuôi.
Cung cấp điện từ hầm biogas
Sử dụng máy phát điện chạy bằng khí biogas không chỉ giúp xử lý khí biogas dư thừa trong chăn nuôi mà còn giúp các chủ trang trại tiết kiệm chi phí Bằng cách khai thác tối đa nguồn khí biogas từ hoạt động chăn nuôi, nông dân có thể nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cho trang trại của mình.
Chăn nuôi phát triển dẫn đến sự gia tăng chất thải, gây áp lực lớn lên hệ thống xử lý biogas Nhiều hộ chăn nuôi đang phải đối mặt với tình trạng khí ga dư thừa, buộc họ phải đốt bỏ hoặc xả thải ra môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng Đặc biệt, khí thải từ hầm biogas khi xả trực tiếp ra môi trường là một trong những nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính Sử dụng máy phát điện chạy bằng khí biogas có thể giúp người chăn nuôi giải quyết vấn đề này một cách hiệu quả.
Sử dụng hầm biogas chạy máy phát điện
CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Khái niệm chung: 32
3.1.1 Công nghệ pin năng lượng mặt trời:
Pin năng lượng mặt trời, hay còn gọi là pin quang điện, chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua hiệu ứng quang điện, được phát hiện lần đầu bởi nhà vật lý Alexandre Edmond Becquerel vào năm 1839 Mặc dù pin quang điện ra đời vào cuối thế kỷ 18, nhưng hiệu suất của chúng còn thấp Đến giữa thế kỷ 20, các nhà khoa học tại Tập đoàn Điện thoại Bell đã phát triển hiệu ứng này, giúp ứng dụng thực tiễn ngày nay Hiện nay, với sự phát triển công nghệ, hiệu suất tấm pin đã đạt tới 40%, cao hơn nhiều so với trước thế kỷ 21 Các pin quang điện hiện nay thường được phân loại theo vật liệu chế tạo, với nhiều công nghệ đang được áp dụng rộng rãi trên thị trường.
Công nghệ pin bán dẫn tinh thể silicon (c-Si) hiện chiếm 85-90% thị phần pin mặt trời toàn cầu, với hiệu suất chuyển đổi năng lượng trung bình đạt khoảng 25% Công nghệ này được phân chia thành hai nhóm lớn.
-Công nghệ pin đơn tinh thể (sc-Si);
-Công nghệ pin đa tinh thể (mc-Si)
Công nghệ pin màng mỏng hiện đang chiếm khoảng 10-15% thị phần bán lẻ pin mặt trời toàn cầu Mặc dù hiệu suất của nó thấp hơn so với công nghệ pin tinh thể silicon, sự chênh lệch không quá lớn Công nghệ này được phân chia thành ba nhóm chính.
-Họ pin tinh tinh thể vụ địa hỡnh và vi tinh thể silicon(a-Si/àc-Si);
- Họ pin Cadmium-Telluride (CdTe);
-Họ Copper-Indium-Diselenide (CIS) và Copper-Indium-Gallium-Diselenide (CIGS).
3.1.2 Hệ thống pin quang điện mặt trời nối lưới:
Hệ thống PV nối lưới là hệ thống kết nối trực tiếp với mạng điện phân phối mà không cần nguồn pin dự trữ Điện năng sản xuất từ hệ thống này được sử dụng ngay lập tức hoặc có thể bán trực tiếp lên lưới điện.
Hệ thống quang điện mặt trời nối lưới bao gồm hai thành phần chính: tấm panel pin quang điện và bộ đổi nguồn DC/AC Tấm panel được lựa chọn dựa trên công nghệ của hệ thống, trong khi bộ đổi nguồn đảm bảo chuyển đổi năng lượng từ DC sang AC để sử dụng hiệu quả.
Tấm panel pin quang điện:
Thiết bị này nhận bức xạ mặt trời và chuyển hóa quang năng thành dòng điện một chiều thông qua hiệu ứng quang điện Công suất đầu ra của tấm pin phụ thuộc vào hiệu suất của panel và công nghệ bán dẫn được áp dụng.
Bộ đổi nguồn DC/AC và bộ lọc:
Bộ đổi nguồn có nhiệm vụ chính là chuyển đổi điện một chiều từ các tấm pin mặt trời (PV) thành điện xoay chiều chuẩn, cung cấp trực tiếp cho lưới điện Thiết bị này cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt nhằm hạn chế tác động ngược từ lưới phân phối và đảm bảo dòng điện cùng điện áp phù hợp với yêu cầu của lưới điện.
Sơ đồ kết nối hệ thống điện mặt trời nối lưới
3.1.3 Tại sao nên chọn hệ thống pin năng lượng mặt trời nối lưới?
Giá bán điện năng lượng mặt trời cao hơn giá tiền điện mua vào, mang lại lợi ích kinh tế cho các dự án điện mặt trời tại Việt Nam Theo "Cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời" của chính phủ ban hành ngày 11.4.2017, hệ thống điện mặt trời sẽ được lắp đặt theo kiểu nối lưới (grid connected) để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.
Hệ thống PV nối lưới kết nối trực tiếp với mạng điện phân phối mà không cần nguồn pin dự trữ, cho phép điện sản xuất ra được sử dụng ngay hoặc bán trực tiếp lên lưới Một đặc điểm quan trọng của hệ thống này là không hoạt động khi mất điện lưới, nhằm đảm bảo an toàn cho việc bảo trì và sửa chữa Những ưu điểm nổi bật của hệ thống PV nối lưới bao gồm tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng và khả năng giảm chi phí điện năng.
-Hệ thông tinh giản hơn so với hệ thống PV độc lập;
-Giảm bớt chi phí lưu trữ năng lượng (pin dự trữ), chi phí bảo trì và sửa chữa nguồn dự trữ;
-Hiệu quả về mặt sử dụng năng lượng cao;
-Tận dụng được hạ tầng điện lưới hiện hữu.
Thiết kế kĩ thuật: 34
3.2.1 Thiết kế kĩ thuật điện mặt trời áp mái.
Cấu trúc mái nhà khảo sát có thể tối ưu hóa hiệu suất năng lượng bằng cách sử dụng công nghệ pin bán dẫn tinh thể silicon (c-Si), trong đó pin Poly (đa tinh thể) và pin Mono (đơn tinh thể) là hai loại phổ biến nhất trên thị trường hiện nay.
BẢNG SO SÁNH CÔNG NGHỆ MONO VÀ POLY
Giá thành của sản phẩm cao hơn do sử dụng chủ yếu silic dạng ống và tinh khiết, tuy nhiên, với nhiều đột phá trong công nghệ sản xuất, hiệu suất ngày càng được cải thiện, giúp giảm giá thành của các sản phẩm mono một cách không đáng kể.
Hiệu suất Hiệu quả hơn Kém hơn
Tính thẩm mỹ Các tấm năng lượng có màu đen, giữa các tế bào có khoảng trống màu trắng
Tấm năng lượng có màu xanh hoặc xanh đậm
Tuổi thọ Trên 30 năm Trên 30 năm
-Chọn pin Jinko solar modul JKM400M-72HL của Trung quốc với công suất thực tế là 400 W hiệu suất tối thiểu 19,88%
-Diện tích khảo sát của mái là: 13,8x48 m 2 f2,4m 2
3.2.2 Tính toán thiết kế hệ thống
-Điện năng tiêu thụ một ngày
132/43 kwp ( 4: số giờ nắng /ngày)
-chọn công suất hệ thống là 33 kwp
Ppv : Tổng công suất của giàn pin (công suất tấm pin x số lượng tấm pin)
Pinv : Công suất của Inverter
Chúng tôi lựa chọn 3 inverter SMA SUNNY TRIPOWER 12 kW do khả năng quá tải lên đến 40%, tương đương 33,6 kW Để phù hợp với các thông số đã được tính toán, inverter SUNNY TRIPOWER 12000TL-US của Đức là sự lựa chọn tối ưu.
-Tính toán số lượng tấm pin tối đa trên 1 string có thể đấu vào inverter :
PVmax = Vmppt-max-inv / Vmpp-pv = 800/41,7 = 19,18 tấm
PVmax : số lượng tấm pin tối đa
Vmppt-max-inv : điện áp tối đa dải MPPT của inverter
Vmpp-pv : điện áp hoạt động của 1 tấm pin
-Tính toán và làm tròn số lượng string
Chọn 17 tấm pin nối tiếp trên 1 string
-Kiểm tra dải MPPT của hệ thống Điện áp hoạt động của giàn pin ( hay của 1 string ) ΣVmpp−pv 1 string =Vmpp∗18A.7∗18u0,6(V)
300(V) = Vmpptinv-min < Vmpp-pv = 750,6 (V) < Vmpptinv-max = 800(V)
Vmpptinv-min : Điện áp tối thiểu để mạch MPPT hoạt động. Vmpptinv-max : Điện áp tối đa cho phép của mạch MPPT.
Vmpp-pv : Điện áp hoạt động của giàn pin ( hay của 1 string )
-Kiểm tra điện áp tối đa của hệ thống
Tổng điện áp mạch mở của 1 dãy Panel là: ΣV OC1string =V OC1 panel ∗18I.8∗186,4(V) < 1000 (V)
Voc - pv : Điện áp hở mạch tối đa của giàn pin
Vdcmax - inv : Điện áp DC cho phép tối đa ở ngõ vào của inverter.
- Kiểm tra dòng điện tối đa cho phép ngõ vào
Dòng điện ngắn mạch tối đa giàn pin
Isc < Imax-input-inv = 33 (A) (thõa)
Isc : Dòng điện ngắn mạch tối đa của giàn pin mặt trời
Imax-input-inv : Dòng điện cho phép tối đa ngõ vào của inverter.
3.2.3Thiết kế trên phần mềm PVsol
Cấu hình pin và góc nghiêng
- Số lượng tấm pin: 83 tấm
Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống
Sản lượng điện trung bình
- PV Generator Energy (AC) : 53076 kwh/year
- Spec Annual Yield : 1597,46 kwh/kwp
Vậy một ngày năng lượng mặt trời có thể cung cấp khoảng 144 kw điện.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời chỉ tiêu thụ khoảng 132 kW, cho phép sản lượng điện từ năng lượng mặt trời cung cấp đủ cho toàn bộ nhu cầu của trang trại.
3.2.4 Tính toán chọn tiết diện dây dẫn (cable)
Việc lựa chọn tiết diện cáp dẫn điện cho hệ thống năng lượng mặt trời (PV) là rất quan trọng, vì nếu tiết diện cáp quá nhỏ sẽ không đảm bảo an toàn và dẫn đến tổn thất điện áp cũng như công suất lớn cho dãy PV, vốn dĩ đã có hiệu suất không cao.
Theo điều kiện lắp đặt thực tế, việc chọn dây dẫn cần dựa vào khả năng phát nóng để đảm bảo cách điện lâu dài, tránh hư hỏng do nhiệt độ Đối với dây dẫn hoặc dây cáp không chôn ngầm dưới đất, cần hiệu chỉnh hệ số K bao gồm các thành phần liên quan.
Trong đó theo giáo trình cung cấp điện –PGS.TS Quyền Huy Ánh
K 1 :Xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt
Chọn K1= 0.7: cáp đặt thẳng trong ống vật liệu cách điện chịu nhiệt
K 2 : Xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng
Chọn K2=1: hàng đơn nằm ngang
K 3 : Xét đến nhiệt độ môi trường Chọn K3=0.96: nhiệt độ môi trường 35 o C
Cáp kết nối đến 1 chuỗi panel: Để kết nối các tấm panel với nhau ta chọn Dây cáp chuyên dụng năng lượng mặt trời Solar Cable PV1-F 4.0mm 2
Cáp DC từ trạm inverter kết nối đến hệ thống chuỗi:
Dòng đi qua mỗi tấm panel là 9.6A, 1 chuỗi được ghép nối tiếp với 14 module sẽ có dòng làm việc đi qua là 9.6A.
=>Dây/cáp kết nối module: ICP ≥I lvmax
Ta chọn dây đơn nhiều sợi VC có thông số sau:
Số sợi/đường kính sợi(N/mm) Đường kính tổng (mm)
Trọng lượng gần đúng (kg/km)
Cường độ tối đa (Amp) Điện áp rơi cos φ 0,8
Dòng đi qua mỗi tấm panel là 9.6A, ta có 2 chuỗi nối với inverter, vậy dòng làm việc đi qua inerter là: 9.6 x 2= 19.2 (A)
=>Dây/cáp kết nối với inverter : ICP ≥I lvmax
Ta chọn dây đơn nhiều sợi VC có thông số sau
Số sợi/đường kính sợi(N/mm) Đường kính tổng (mm)
Trọng lượng gần đúng (kg/km)
Cường độ tối đa (Amp) Điện áp rơi cosφ 0,8
3.2.5 Tính toán lựa chọn CB DC cho hệ thống
CB DC được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện hoạt động với dòng điện một chiều (DC), trong khi điện áp DC giữ ổn định và không thay đổi Ngược lại, điện xoay chiều (AC) có điện áp liên tục biến đổi theo chu kỳ.
Nguyên lý hoạt động của CB DC
CB DC hoạt động với nguyên lý bảo vệ nhiệt và từ như CB AC :
Cơ cấu bảo vệ nhiệt trong cầu dao (CB) DC hoạt động khi dòng điện vượt quá giá trị định mức, khiến thanh lưỡng kim giãn nở và ngắt mạch Để đảm bảo hiệu quả, cần có nhiệt lượng và thời gian đủ lớn để thanh lưỡng kim có thể giãn nở, do đó, cơ cấu này chủ yếu được sử dụng để bảo vệ quá tải Giá trị bảo vệ quá tải thường lớn hơn một mức nhất định so với dòng điện định mức.
Cơ cấu bảo vệ từ ngắt CB DC hoạt động ngay lập tức khi có dòng ngắn mạch xuất hiện Do dòng điện DC không đổi chiều, tiếp điểm sẽ mở ra xa hơn để đảm bảo ngắt hoàn toàn hồ quang sinh ra Trong khi đó, dòng AC đổi chiều sẽ tự ngắt khi giá trị dòng điện về 0 mà không cần khoảng hở lớn giữa hai tiếp điểm.
- Dòng điê ̣n định mức cho CB In = Isc x 1.25 x 2 = 10,36 x 1,25 = 25,9 (A)
Trong đó Isc là dòng ngắn mạch lớn nhất trên đường dây đă ̣t CB bảo vê ̣.
- Điê ̣n áp cho mỗi cưc của CB DC là : 1,2 x Voc = 1,2 x 49,8 = 58,76 (V)
B1 Tính toán điện áp hở mạch của 1 string
SMA SUNNY TRIPOWER 12000 TL-US thuộc chủng loại III nên Uinv = 8000 V
Common mode (CM): Bảo vệ giữa pha và đất, trung tính và đất
Differential Mode (DM): Bảo vệ giữa các pha và trung tính với nhau
B4 Lựa chọn chống sét cấp II cho hệ thống
Các thông số của chống sét cấp II sẽ cần thoả mãn những điều kiện sau:
Uc ( hay Ucpv ) > 1.25Uoc = 277,2 x 1.2 = 332,64 VDC.
In > 5kA (con số này càng cao thì tuổi thọ SPD càng lớn).
Hai chế độ bảo vệ DM và CM.
Với các thông số trên chúng ta sẽ lựa chọn chống sét có mã hiệu DS50PV-
-Ta chọn loại kim chống sét thu hiện đại phóng điện sớm ESE (Stormmaster ESE 15) để chống sét cho hệ thống với thông số kim được ghi bên dưới:
Để bảo vệ hệ thống pin năng lượng mặt trời và nhà ở, nên ưu tiên chọn mức bảo vệ cấp II với chỉ số I ≥ 5 KA và chiều cao cột kim 1m Cần tính toán độ lợi khoảng cách để đảm bảo an toàn hiệu quả.
Bán kính bảo vệ của kim ESE:
Như vậy theo tính toán việc lựa chọn kim ESE Stormmaster ESE 15 là phù hợp.
Hệ thống nối đất an toàn cho các hệ thống PV nối lưới là rất quan trọng Để thiết kế hệ thống này, cần thực hiện các phép tính cụ thể nhằm đảm bảo hiệu quả và an toàn cho toàn bộ hệ thống.
Với điện trở suất đo vào mùa khô ρ = 300 Ωm, cột chôn sâu dưới đất h= 0,8m ta có điện trở nối đất của một cọc:
Tham khảo “Giáo trình An toàn điện” của PGS.TS Quyền Huy Ánh bảng 3.7 chương 3. rc= 2 ρ πL [ ln ( 1,36 4 L xd ) ] 4 2h+ h+ L L = 2 300 π 2,5 [ ln ( 1,36 4 x x 16 2,5 x 10 −3 ) ] 2 4 x x 0,5+ 0,5+ 2,5 2,5
Với n = 5 cọc, hệ số sử dụng ƞc đạt 0,81 theo Bảng 3.8 trong chương 3 của "Giáo trình An toàn điện" do PGS.TS Quyền Huy Ánh biên soạn Điện trở hệ thống của 5 cọc được tính là Rc = n r c ƞ c = 5 x 91,1 x 0,81 = 22,5 Ω Bên cạnh đó, điện trở xung của hệ thống cọc với ɑc = 0.5 được tham khảo từ Bảng 7.4 trong chương 7 của cùng giáo trình.
Ta chọn dây dẫn đồng trần nối các cọc làcáp đồng trần tiết diện 50mm 2 , d = 8mm.
Tổng chiều dài Lt = 20 m, chôn sâu 0,5 m so với mặt đất.
Theo “Giáo trình An toàn điện” của PGS.TS Quyền Huy Ánh, điện trở nối đất của dây cáp đồng nối các cọc được tính bằng công thức rt = π L ρ t [ ln ( √ 4 hd L t ) −1 ] Cụ thể, với các thông số L = 300, ρ = 20, hd = 0,5, và hệ số sử dụng thanh ƞth = 0,86, kết quả tính toán cho thấy điện trở nối đất đạt giá trị 27,67 Ω (tham khảo Bảng 3.8 chương 3).
Rth= ƞ r t th = 27,67 0,86 = 32,2 Ω Điện trở xung của hệ thống dây nối cọc với ɑt = 0,91 (Bảng 7.4 chương 7 “Giáo trình An toàn điện” –PGS.TS Quyền Huy Ánh).
Rthx = ɑt Rth = 0,91x 32,2= 29,3 Ω Điện trở nối đất xung toàn hệ thống
RHTX = R R cx R thx cx +R thx = 11,25 11,25+ x 29,3 29,3 = 8.13 Ω
Thiết kế năng lượng gió 49
Chọn Tuabin Gió Trục Đứng Solarcity 1500w để kết hợp với năng lượng mặt trời áp mái.
Tuabin gió 1500W nhỏ rất phù hợp cho những khu vực có nguồn điện gió dồi dào, đặc biệt là trong hệ thống điện năng lượng mặt trời tập trung Với thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và không cần bảo trì, sản phẩm này đảm bảo độ tin cậy và an toàn cao Dễ dàng lắp đặt và có tuổi thọ dài, tuabin gió này lý tưởng cho việc xây dựng đô thị Việc sử dụng năng lượng gió và năng lượng mặt trời không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng xanh mà còn tạo ra một cảnh quan đẹp và tươi sáng.
Solarcity 1500w chức năng của tua bin gió di động:
1 Thiết kế độc đáo, đẹp thẩm mỹ.
2 Tốc độ quạt thấp, ổn định tốt và tránh gây tổn hại cho các loài chim và làm cho nhân bản trở thành sự thật.
3 Tuabin gió bắt đầu từ tốc độ gió thấp, nhỏ bắt đầu để đạt được thế hệ năng lượng gió thấp.
4 Nhận điện áp chính xác, hiện tại của tuabin gió, và có hệ thống bảo vệ phanh đa tua bin an toàn.
5 Sử dụng vật liệu công nghệ cao và không phải lo lắng sau khi sử dụng một thời gian dài. Ứng dụng: Solarcity 1500w tua bin gió nhỏ di động có thể được sử dụng rộng rãi cho các hộ gia đình di cư, trạm khí tượng thuỷ văn, công trình đường bộ, chiếu sáng khu công viên, dân cư và trạm thông tin liên lạc, tàu và các lĩnh vực khác…
Lợi thế nổi bật của việc xây dựng đường đô thị và cảnh quan trong các lĩnh vực chiếu sáng là khả năng tận dụng tối đa năng lượng tự nhiên Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn tạo ra những cảnh quan thiên nhiên tươi đẹp, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống trong đô thị.
Bản đồ tài nguyên gió tại Đồng Phú, Bình Phước.
Tốc độ gió trung bình tại Đồng Phú-Bình Phước: Vavg =4,24(m/s)
Công suất gió tính được là:
Cánh quạt rotor có đường kính 2,8m được thiết kế để hoạt động trong điều kiện mật độ không khí tiêu chuẩn và trên mặt đất bằng phẳng đạt cấp độ 1, với hiệu suất toàn cục của hệ thống gió đạt 35%.
Cánh quạt có đường kính 2,8m mà ta có diện tích mái của phân xưởng 48x13,8
=> Số lượng quạt lắp đặt khoảng 8 tua bin gió Solarcity 1500w gắn thành 1 hàng 8 tuabin và cách nhau 8m.
Xem tốc độ gió tại trang The Weather Channel ta tính được năng lượng gió như sau:
CÔNG SUẤT TRUNG BÌNH CỦA 8 TUA BIN TRONG NGÀY Chạy mô phỏng SAM ta được:
- Công suất trung bình trong 1 năm: 3798 kWh
- Công suất của hệ thống lắp đặt : 12 kW
Thiết kế hầm biogas cho trang trại 57 Chương 4 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ SỐ KINH TẾ
Số lượng gia súc: 1200 (con heo).
Chọn diện tích xây hầm là 15mx15mx5m.
Để sản xuất điện từ biogas, công thức tính toán lượng khí metan cần thiết là V metan = V biogas × 65 %C2 × 65 % (0,8(m³)) Để tạo ra 1 kW điện năng, cần sử dụng 1 m³ khí metan, do đó, tổng lượng điện năng thu được là 280,8 kW Chúng tôi đã chọn máy phát điện 15 KVA/12 KW 3 pha công nghiệp chạy dầu, đi kèm với thùng cách âm sơn tĩnh điện và nhập khẩu nguyên chiếc.
Chương 4 TÍNH TOÁN CÁC CHỈ SỐ KINH TẾ
Tính kinh tế của điện mặt trời 60
Tính toán hiệu quả kinh tế của dự án là yếu tố then chốt để thuyết phục nhà đầu tư và nhà tài trợ đưa ra quyết định tài chính Mọi ý tưởng, thiết kế hay đề xuất chỉ được coi là khả thi khi có minh chứng rõ ràng về hiệu quả kinh tế Các chỉ số kinh tế quan trọng cần được đo lường bao gồm thời gian hoàn vốn (T), giá trị lợi nhuận ròng (NPV) và suất thu hồi nội bộ (IRR).
Giá trị thu hồi thuần (Net present Value – NPV):
Giá thu hồi thuần là hiệu số giữa tổng hiện giá thu hồi trong suốt thời gian đầu tư và tổng hiện giá vốn đầu tư, phản ánh tổng hiện giá lợi nhuận sau khi đã hoàn vốn.
Phương pháp này được tính theo công thức sau:
Trong đó: n: thời hạn đầu tư [năm];
R t : giá trị thu hồi tại năm thứ t [USD]; i: lãi suất chiết khấu [%/năm].
Từ công thức trên, hiện giá thu hồi thuần NPV có thể được tính bằng cách lập bảng tính hoặc tính trên dòng lưu thông của tiền
Việc tính toán chỉ tiêu thu hồi thuần cho ta biết được tổng hiện giá của tiền lời sau khi đã hoàn đủ vốn Cụ thể là:
+ Nếu NPV> 0 thì dự án có lời;
+ Nếu NPV Số tiền của điện gió = 1927x3798= 7 318 746 (vnđ)
Số năm hoàn vốn : 90.220.000/7.318.746 năm
Tính kinh tế của điện sinh khối (hầm biogas) 63 Chương 5 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG
Tên thiết bị Đơn vị Số lượng Đơn giá Thành tiền
Chi phí chuyển đổi đổi chạy dầu, xăng sang khí biogas cái 1 5.000.000đ 5.000.000đ
Ha0m biógas trung bí8nh 1 nga8y trung bí8nh sa