MỞ ĐẦU Bước vào kỷ 21, công nghệ sử dụng NLMT có xu hướng phát triển mạnh Hiện nay, nhiều nước đầu tư lớn vào ngành công nghiệp NLMT, Nhật Bản Đức hai quốc gia đứng đầu giới ngành công nghiệp Ứng dụng đơn giản, phổ biến hiệu NLMT dùng để đun nước nóng Các hệ thống đun nước nóng NLMT sử dụng rộng rãi nhiều nước giới Đến nay, Trung Quốc lắp đặt nhiều hệ thống ĐNNMT, tương đương với 10,5GWth quốc gia dẫn đầu giới, chiến 60% tổng công suất lắp đặt toàn giới Các chương trình thúc đẩy sử dụng NLMT mở rộng giới Tây Ban Nha ban hành Luật Xây dựng có hiệu lực từ năm 2006, bắt buộc tòa nhà xây phải lắp đặt mái nhà hệ thống pin mặt trời, hệ thống đun nước nóng lượng mặt trời (ĐNNMT), đặc biệt Trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, khác sạn, bệnh viện, kho vận, quy định nước nóng từ NLMT phải đáp ứng từ 30 - 70% nhu cầu tùy thuộc vào vùng khí hậu cụ thể Ở Cape Town (Nam Phi), Rome (Italia) đòi hỏi tòa nhà xây dựng phải lắp đặt hệ thống ĐNNMT nhằm đảm bảo 30 - 50% nhu cầu sử dụng hàng ngày… Việt Nam có nhiều lợi phát triển hệ thống sử dụng NLMT Trong đó, hiệu sử dụng NLMT vào đun nước nóng, đặc biệt khu vực thành thị, nơi người dân có đời sống cao có điều kiện sử dụng dịch vụ Cho đến khẳng định sử dụng NLMT thay cho việc sử dụng điện để đun nước nóng (chủ yếu cho sinh hoạt gia đình) tiết kiệm điện đem lại lợi ích kinh tế môi trường, nhiên chưa có công trình thực nghiệm (ít Việt Nam) đo đạc, đánh giá hiệu thực tế lợi ích Các số liệu tiết kiệm lượng, kinh tế thiết bị ĐNNMT cho tài liệu, tạp chí, phương tiện truyền thông… số ước tính “lý thuyết”, độ tin cậy không cao Việc phát triển hệ thống ĐNNMT gặp số thách thức khó khăn như: chưa có chiến lược, sách tiết kiệm lượng; hỗ trợ Nhà nước đầu tư nghiên cứu phát triển đầu tư kinh phí, trang thiết bị kỹ thuật cho sản xuất, ứng dụng thiết bị ĐNNMT hạn chế; điều kiện triển khai sử dụng thiết bị cho khu vực cụ thể; không đồng thiết kế bình ĐNNMT công trình xây dựng; giá thành thiết bị ĐNNMT cao so với sử dụng thiết bị truyền thống; cách lắp đặt, vận hành thiết bị chưa phổ biến rộng rãi đến người tiêu dùng… Tác giả tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu sử dụng thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời phục vụ sinh hoạt” đặt với mục đích tìm hiểu điều kiện để triển khai, lắp đặt thiết bị nước nóng mặt trời, tính toán hiệu mặt tiết kiệm điện năng, kinh tế môi trường việc sử dụng thiết bị nước nóng mặt trời dựa sở khoa học thực nghiệm Từ đó, kiến nghị giải pháp phát triển sử dụng thiết bị đun nước nóng mặt trời Hà Nội nói riêng Việt Nam nói chung Các nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu đặc điểm kỹ thuật thiết bị ĐNNMT, yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị - Nghiên cứu, đánh giá tiềm năng, đặc thù Hà Nội sử dụng thiết bị ĐNNMT - Điều tra, đánh giá trạng sử dụng thiết bị ĐNNMT Hà Nội - Tiến hành thực nghiệm lắp đặt 05 hệ thống ĐNNMT có đo ghi tự động; đo đạc, thu thập, xử lý số liệu đánh giá hiệu tiết kiệm lượng, hiệu kinh tế môi trường của hệ thống - Đề xuất số giải pháp phát triển sử dụng thiết bị ĐNNMT phục vụ sinh hoạt Việc thực đề tài nhằm giải đáp câu hỏi nêu với phân tích đầy đủ toán kinh tế môi trường việc sử dụng thiết bị ĐNNMT cho người dân thành phố Hà Nội Hiện nay, giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường tiết kiệm lượng quan tâm, đầu tư nghiên cứu Trong đó, sử dụng nguồn lượng tái tạo giải pháp cứu cánh cho thách thức khủng hoảng lượng biến đổi khí hậu toàn cầu, mũi tên nhằm tới hai mục tiêu phát triển bền vững Sử dụng lượng tái tạo xu hướng chọn lựa chọn để phát triển nguồn lượng cho kỷ 21 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị ĐNNMT: Nguyên lý hoạt động, yếu tố ảnh hưởng đến thiết bị, điều kiện triển khai lắp đặt, sử dụng thiết bị, hiệu kinh tế môi trường sử dụng thiết bị ĐNNMT Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường, tác giả triển khai nghiên cứu đánh giá thực nghiệm tính toán hiệu thiết bị ĐNNMT mặt tiết kiệm điện năng, giảm phát thải khí nhà kính hiệu kinh tế với hỗ trợ Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội) Thực nghiệm tiến hành 05 mẫu thiết bị ĐNNMT cho hộ gia đình, thiết bị có diện tích thu từ 1,6 - 2m 2, dung tích bình chứa từ 160 - 200 lít, Trong 05 thí nghiệm có 04 loại thiết bị ĐNNMT - ống Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng sản xuất, lắp đặt 01 ống thủy tinh chân không Công ty Sơn Hà cung cấp lắp đặt Thời gian thí nghiệm: từ tháng đến hết tháng 12 năm 2010 Các đo đạc thực liên tục tự động (bằng thiết bị chuyên dụng SWH Data logger - Solar hot Water Heater Data Logger, trình bày chi tiết phần sau) NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cho đến khẳng định sử dụng NLMT thay cho việc sử dụng điện để đun nước nóng (chủ yếu cho sinh hoạt gia đình) tiết kiệm điện đem lại lợi ích kinh tế môi trường Tuy nhiên, chưa có nhiều công trình thực nghiệm đủ tin cậy để đo đạc, đánh giá hiệu thực tế lợi ích Vì vậy, khuôn khổ đề tài nguyên cứu luận văn tiến hành đánh giá định lượng khoa học hiệu thực tế tiết kiệm lượng thiết bị ĐNNMT hệ thí nghiệm (được mô tả bảng 2.1, Chương 2) Để đánh giá hiệu tiết kiệm lượng, hiệu kinh tế cần phải xác định thông số sau: - Nhiệt độ nước lạnh vào nước nóng - Nhiệt độ môi trường - Lưu lượng khối lượng nước sử dụng hàng ngày - Thời gian sử dụng nước nóng hàng ngày - Bức xạ mặt trời Các thông số cần đo đạc lưu trữ tự động với khoảng cách điểm đo 05 phút (có thể điều chỉnh đặt chương trình được) Sau tính hiệu tiết kiệm thiết bị ĐNNMT (so với thiết bị dùng điện dùng nhiên liệu hóa thạch than, gas…) mặt tiết kiệm điện năng, hiệu kinh tế, lợi ích môi trường (thông qua giảm phát thải CO2, SO2, bụi…) PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các phương pháp nghiên cứu thông dụng - Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu có liên quan: Kết hợp với Văn phòng Tiết kiệm Năng lượng (Bộ Công Thương) Công ty Cổ phần Năng lượng Sơn Hà điều tra, tìm hiểu trạng sản xuất, cung cấp thiết bị ĐNNMT địa bàn Hà Nội - Phương pháp thực nghiệm: kết hợp với Trung tâm nghiên cứu Năng lượng (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) thu thập, xử lý số liệu thực nghiệm, theo dõi khả vận hành thiết bị - Phương pháp phân tích, đo đạc thông số kỹ thuật thiết bị thời gian vận hành Thu thập số liệu tự động SWH Data logger Thiết bị đo SWH Data logger (Solar hot Water Heater Data Logger) cần đáp ứng yêu cầu đặt nói Thiết bị phải gọn nhẹ, hoạt động tự động, tin cậy cần nuôi nguồn nuôi độc lập, không liên quan đến nguồn điện hộ sử dụng (vì nguồn điện lưới không đảm bảo lien tục) Trong thiết kế nguồn nuôi sử dụng 01 ắc quy 6V-2Ah nạp liên tục từ Pin mặt trời tinh thể Si 9V-2W thông qua mạch nạp gắn sẵn mạch SWH Data logger Phương thức lưu trữ số liệu Các số liệu đo tự động hang ngày lưu trữ vào thẻ nhớ thu thập 03 tháng lần Qua máy tính số liệu xử lý thành số liệu dạng nguyên thủy, trung bình ngày, trung bình tháng trung bình ngày nhiều ngày, nhiều tháng Các số liệu biểu diễn dạng file exel đồ thị KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI HÀ NỘI Các đặc thù Hà Nội Thành phố Hà Nội trung tâm trị, kinh tế, văn hóa nước So với địa phương khác nước Hà Nội có số đặc điểm riêng đặc thù mặt ứng dụng NLMT: - Hà Nội cấp điện lưới 100% đến hộ dân với chế độ “ưu tiên” (công suất điện đảm bảo đầy đủ hơn, bị cắt điện, hệ thống hạ tầng lượng tốt hơn…); - Điều kiện kinh tế người dân Hà Nội thu nhập cao hơn, ổn định hơn, trình độ dân trí cao hơn… - Nhu cầu tiêu thụ lớn sử dụng nhiều thiết bị điện thiết bị có công suất lớn (gần 80% số hộ có tủ lạnh, 40 - 50% số hộ có điều hoàn không khí…); - Tiềm NLMT khu vực Hà Nội không cao có mùa có xạ mặt trời khác nhau; - Hà Nội tập trung nhiều quan nghiên cứu, sản xuất kinh doanh NLMT, người dân Hà Nội tiếp cận tốt với thông tin NLMT lợi ích nên có nhiều thuận lợi việc ứng dụng công nghệ lượng mặt trời nói chung thiết bị ĐNNMT nói chung Với điều kiện nêu nói việc ứng dụng NLMT Hà Nội tập trung chủ yếu công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấp Tiềm năng lượng mặt trời Hà Nội NLMT khu vực Hà Nội mức trung Mặc dù mật độ tổng xạ trung bình ngày năm 3,95kWh/m2.ngày cao, phân bố NLMT tháng năm lại không Có hai mùa rõ rệt: mùa Đông - Xuân tháng 12, 1, 3; mùa Hè - Thu tháng từ tháng đến tháng 11 Các tháng 1, 2, 12 lượng xạ thấp, đặc biệt tháng từ tháng đến tháng Trong tháng mây mù nhiều nên lượng trực xạ thấp (tháng 1: 0,73; tháng 2: 0,47; tháng 3: 0,44kWh/m2.ngày) Từ tháng đến tháng 10 hàng năm Hà Nội có xạ mặt trời lớn, lân cận 5kWh/m 2.ngày Trong tháng thiết bị NLMT làm việc hiệu Vì ứng dụng công nghệ NLMT khu vực Hà Nội cần phải tính đến đặc điểm nói khu vực HIỆN TRẠNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG MẶT TRỜI TẠI HÀ NỘI Hiện trạng nghiên cứu Hiện nay, Hà Nội có đơn vị sản xuất kinh doanh thiết bị ĐNNMT là: Công ty Cổ phần thương mại dịch vụ Trọng Tín, Công ty Cổ phần Năng lượng Toàn Mỹ, Công ty Cổ phần Phát triển Năng lượng Sơn Hà, Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) sở phân phối có khắp quận/huyện Trong Công ty Cổ phần Phát triển Năng lượng Sơn Hà có thị phần lớn nhất, hàng năm lắp đặt hàng nghìn thiết bị Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng đơn vị nghiên cứu, thiết kế, sản xuất 100% thiết bị ĐNNMT dạng - ống nước Còn công ty khác kinh doanh thiết bị loại ống thủy tinh chân không Tất ống thủy tinh chân không nhập (phần lớn từ Trung Quốc), nước công ty gia công bình chứa, chân giá phần phụ khác Công suất lắp đặt Trong vài năm trở lại nhiều Công ty nước chuyển sang kinh doanh sản xuất thiết bị ĐNNMT Theo số liệu thống kê Công ty Cổ phần Năng lượng Môi trường (RECC) nước có khoảng 40 công ty, đơn vị có hoạt động liên quan trực tiếp đến kinh doanh, sản xuất thiết bị ĐNNMT Tại Hà Nội, Công ty Sơn Hà chiếm khoảng 50% thị phần Số thiết bị tổng dung tích bình chứa thiết bị mà Công ty bán lắp đặt năm 2008 đến 2010 tỷ lệ tăng sản lượng năm sau so với năm trước Từ ta có số nhận xét sau: - Tổng số thiết bị ĐNNMT lắp tăng dần theo hàng năm: 2.987 năm 2008, 4.693 năm 2009 6.972 năm 2010 - Thị trường nhu cầu sử dụng thiết bị ĐNNMT Hà Nội tăng nhanh: Năm 2009 so với năm 2008 tỷ lệ tăng số thiết bị dung tích tương ứng 57 68%; năm 2010 so với năm 2009 tỷ lệ tăng số thiết bị dung tích tương ứng 49 71% Trung bình tỷ lệ tăng hàng năm giai đoạn thống kê từ năm 2008 đến 2010 53% số thiết bị ĐNNMT lắp đặt 69,5% dung tích bình chứa - Càng sau dung tích bình chứa nước nóng tăng lên đơn vị thiết bị: Dung tích trung bình thiết bị tăng từ 150 lít năm 2008 lên 160 lít năm 2009 184 lít năm 2010 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Kết thí nghiệm nhiệt độ (đầu vào ra) lượng nước sử dụng 3.3.1.1 Nhiệt độ trung bình nước lạnh vào nước nóng Với thời gian đo từ tháng 2/7/2010 đến 31/12/2010 với số điểm đo: phút đo lần (một ngày đo 17.280 số liệu) nhiều ngày nhiều tháng ta thu giá trị trung bình nhiệt độ nước lạnh vào thiết bị ĐNNMT nhiệt độ nước nóng lấy sử dụng hàng ngày hộ thí nghiệm cho bảng 3.8 Qua bảng ta thấy nhiệt độ nước lạnh vào T2 trung bình vào khoảng 25 0C nhiệt độ trung bình nước nóng sử dụng T1 khoảng 48,7 0C Nhiệt độ T2 tương đối cao tháng đo chủ yếu mùa nóng Bảng Nhiệt độ trung bình nước vào ra, lượng nước nóng sử dụng trung bình hàng ngày lượng lượng tiết kiệm hộ thí nghiệm Hộ sử dụng Nhiệt độ Nhiệt độ Lượng nước Năng lượng tiết nước lạnh nước nóng sử dụng kiệm tính o o vào ( C) ( C) (lít/ngày) kWh/ngày (*) 25,7 46,7 88 2,1536 25,1 46,5 86 2,1447 25,0 47,1 74 1,9059 25,2 47,2 85 2,1793 Trung tâm NLM 25,2 55,8 63 2,2466 Trung bình 25,24 48,66 79,2 2,1260 Cô Yến (04 người) Ông Thịnh (04 người) Ông Hội (05 người) Ông Lam (06 người) Ghi chú: (*) Năng lượng cần để đun lượng nước nóng tính theo công thức: Q = mCp (T1 - T2) Trong đó: - m = lượng nước sử dụng, kg (hoặc lít); - Cp = nhiệt dung đẳng áp nước 25 oC, Cp = 4,180 kJ/kg.độ; T1 nhiệt độ nước nóng lấy ra, 0C T2 nhiệt độ nước lạnh vào, 0C - Quy đổi: 1kJ = 2,788.10-4kWh Lượng nước nóng sử dụng, thời gian sử dụng nước nóng Cột thứ thứ bảng 3.8 cho lượng nước lượng nhiệt cần để cấp nước nóng hộ thí nghiệm Do lấy trung bình nhiều ngày tháng đo nên ta thấy hộ sử dụng nước nóng không khác nhiều Giá trị trung bình hộ 79,2 lít/ngày 2,126kWh/ngày Nhận xét sau: - Nhiệt độ nước lạnh vào cao, lân cận 25,2 0C thời gian đo từ tháng đến tháng 11 mùa nắng mùa thu Nếu đo năm tháng đầu năm, từ tháng đến tháng nhiệt độ thấp xạ mặt trời yếu - Nhiệt độ nước nóng trung bình - ống khoảng (46 - 470C), thu ống thủy tinh chân không cao (bằng gần 55,80C) Trong thực tế nhiệt độ nước khoảng 11.00 đến 15.00 cao nhiều, khoảng 52 - 58 0C thu - ống 63 - 680C thu ống thủy tinh chân không - Lượng nước sử dụng trung bình ngày khác phụ thuộc vào số người hộ việc sử dụng nước nóng Có hộ dùng cho tắm rửa thôi, có hộ dung để nấu ăn rửa bát chén Nhưng lấy trung bình nhiều ngày năm vào khoảng 80 lít/hộ.ngày - Tuy chưa đo số liệu tháng đến số liệu đại diện gần cho năm hiệu nhiệt độ nước nóng nước lạnh vào nhỏ tháng đầu năm (từ đến tháng 4) lượng nước sử dụng mùa lạnh nhiều mùa hè nên tích số hai thừa số mùa xem gần không đổi Sau tính toán cụ thể thông số đo cở sở quy giá trị kinh tế: Các kết tính toán tiết kiệm chi phí, lượng môi trường thiết bị đun nước nóng mặt trời Tiết kiệm điện Năng lượng tiết kiệm hộ thí nghiệm khác khác nằm khoảng từ 1,9 đến 2,25kWh/hộ.ngày (lấy giá trị trung bình 2,126kWh/hộ.ngày) Từ tính điện tiết kiệm (chưa 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% lượng điện thực tế tiết kiệm là: Et = 776 x 0,87 = 892 kWh/hộ.năm Nếu lấy giá điện 1200 đ/kWh hộ trung bình tiết kiệm 892 x 1200 = 1.070.400 đ Với giá thiết bị ĐNNMT khoảng 7,5 triệu đồng khoảng sau năm hòa vốn Như biết, riêng Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu năm 2010 hỗ trợ cho 30.000 thiết bị ĐNNMT Ước tính có số lượng thiết bị ĐNNMT khoảng gần số đó, tức 30.000 thiết bị ĐNNMT công ty lắp đặt không qua nguồn hỗ trợ Chương trình Mục tiêu quốc gia, năm 2010 có khoảng 60.000 thiết bị lắp đặt sử dụng Từ tính số điện kinh phí tiết kiệm năm là: Điện năng: 892 kWh/hộ.năm x 60.000 hộ = 53.520 MWh/năm Kinh phí: 53.520.000 kWh x 1200 đ/kWh = 64,224 tỷ đồng/năm Một nhận xét quan trọng là: tất hộ gia đình sử dụng nước nóng chủ yếu khoảng thời gian từ 18.00 đến 20.00 giờ, tức cao điểm Điều có nghĩa bên cạnh phần tiết kiệm điện nói trên, sử dụng thiết bị ĐNNMT làm giảm công suất đỉnh vào thời gian cao điểm ngày, làm tăng độ an toàn cho hệ thống điện Kết quan trọng mẻ việc giảm sử dụng điện vào cao điểm Thời gian sử dụng nước nóng hộ chủ yếu khoảng từ 18 đến 20 (khoảng giờ) Mỗi hộ ngày cần 2,126 kWh/0,87 = 2,443 kWh hay cần công suất (2,443kWh/3h) = 0,814 kW Nước ta có khoảng 20 triệu hộ Nếu phần tư số hộ (25%) sử dụng thiết bị ĐNNMT làm giảm công suất vào cao điểm đáng kể: 0,814 kW/hộ x 5x106 hộ = 4,1 x 106 kW hay 4100 MW Lượng phát thải CO2 giảm Giả sử điện mà thành phố dùng cung cấp nhà mày nhiệt điện (ví dụ nhiệt điện Phả Lại) Đối với nhà máy nhiệt điện Phả Lại suất tiêu hao than xấp xỉ 0,6kg/kWh Trong thành phần than Việt Nam (như than cám Quảng Ninh) chứa khoảng 60% cacbon; 0,4% lưu huỳnh; độ tro 22%, Khi đốt cháy than có thải lượng lớn bụi, khí CO2, SO2 khí khác Như vậy, hộ gia đình giảm đốt lượng than: - Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm tiết kiệm được: 892 kwh/hộ.năm x 0,6 kg CO2/kwh = 535,2 kg CO2/hộ.năm (tương đương với 535,2/0,6 = 887 kg than/hộ.năm) Giả sử 60.000 thiết bị lắp đặt cho hộ gia đình, số không nhỏ tính đến khả tiết kiệm điện năng, cải thiện cấu dùng điện bảo vệ môi trường - Với 60.000 thiết bị ĐNNMT sử dụng số lượng CO giảm phát thải là: 53.520 x 103kWh/năm x 0,6kg CO2/kWh = 32.112 CO2/năm Một chương trình nghị Ấn Độ thực Công ước Khung Liên hợp quốc Biến đổi khí hậu (UFCCC) có trình bày tương quan việc đốt than, thải CO2, giá thị trường có viết: than đốt thải 1,72 CO2, CO2 tương lai có giá 15 USD - Mỗi hộ hàng năm thu tiền từ việc giảm phát thải CO là: 535,2 kg CO2/hộ.năm x 15 USD/tấn = 8,028 USD/hộ.năm (tương đương với khoảng 160.000 đ/hộ.năm) - Đối với 60.000 thiết bị ĐNNMT thu từ việc giảm phát thải CO2 là: 32.122 CO2/năm x 15 USD/tấn = 481.830 USD/năm (tương đương với khoảng 9.636.600.000 đ/năm) Lượng phát thải SO2 giảm Để tính lượng giảm phát thải bụi khí thải độc hại (SO 2), áp dụng công thức tính lượng thải thông thường với đặc điểm bỏ qua hình thức, công nghệ đốt nhiên liệu tính theo nguyên lý chung, phụ thuộc vào loại nhiên liệu đốt lượng nhiên liệu đốt Trong thành phần than thường chứa khoảng 0,4% S nên đốt thải khí SO2 loại khí độc hại gây nên mưa axit, nồng độ cao ảnh hưởng đến sức khỏe, vật liệu, công trình hệ sinh thái Trong trình đốt than, giả sử cháy hoàn toàn, ta có: S + O = SO2 Khối lượng SO2 thải tính theo công thức: MSO2 = (64/32) x B x S/100 = x B x S/100 Trong đó: - B - lượng nhiên liệu đốt (tấn), - S - hàm lượng lưu huỳnh (%) Khối lượng SO2 thải đốt than là: (64/32) x x (0,4/100) = 0,008 SO2 (hay kg SO2) Với hiệu suất xử lý SO2 khoảng từ 80 - 90% (lấy trung bình 85% =0,85) khối lượng SO2 thải đốt than là: 0,0068 (hay 6,8 kg SO2) - Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm giảm lượng SO2 tương ứng là: 887 kg than/hộ.năm x 6,8 = 6,032 kg SO2/hộ.năm - Đối với 60.000 thiết bị ĐNNMT thu từ việc giảm phát thải SO2 là: 53.536 than/năm x 0,0068 = 3.640,45 SO2/năm Giảm phát thải bụi Khi đốt than, chất tro trở thành bụi dù có thiết bị lọc bụi lượng đáng kể phát thải vào không khí Ta có công thức tính lượng bụi phát thải: Mb = α A B (1 - η) Trong đó: B - lượng nhiên liệu đốt (tấn), A - độ tro nhiên liệu , η - hiệu suất lọc bụi (%), α - tỷ lệ lượng bụi thoát theo đường dẫn khí ống khói (%) Khối lượng bụi thải năm với giả sử có thiết bị lọc bụi lọc bụi tĩnh điện với hiệu suất η = 98% = 0,98, tỷ lệ lượng bụi thoát theo đường dẫn khí ống khói thông thường với giá trị 70 - 80% ( lấy trung bình α = 75% = 0,75), độ tro A = 22% = 0,22 ta tính lượng bụi giảm sử dụng thiết bị ĐNNMT tương ứng là: - Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm giảm lượng bụi tương ứng là: 0,75 x 0,22 x 0,887 x (1-0,98) = 2,93.10 -3 bụi/năm (2,93kg bụi) - Đối với 60.000 thiết bị sử dụng, lượng bụi giảm là: 0,75 x 0,22 x 53.536 x (1-0,98) =176,669 bụi/năm) Theo bảng 3.9, mức phí bụi từ 200 đến 500.000 đồng/tấn (ta lấy trung bình 350.000 đồng/tấn) Ta tính giá trị tương ứng: - Mỗi hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm giảm lượng bụi tương ứng với số tiền là: 2,93.10-3 bụi/năm x 350.000 đồng/tấn = 1.025 đồng/năm - Đối với 60.000 thiết bị sử dụng, lượng bụi giảm tương ứng với số tiền là: 176,669 bụi/năm x 350.000 đồng/tấn = 62.164.150 đồng/năm Khi đốt than bụi, khí CO2, SO2 thải khí độc hại khác (như CO, NOx…) hàm lượng chúng nhỏ nên bỏ qua Như vậy, tổng kết lợi ích việc sử dụng thiết bị ĐNNMT thông qua bảng 3.10 Bảng 3.10 Tổng hợp kết tiết kiệm điện lợi ích môi trường thiết bị ĐNNMT STT Thông số Thông số tiết kiệm Giá trị Thành tiền (đồng Lượng điện 892 kWh 1.074.400 CO2 535,2 kg 160.000 SO2 6,032 kg 1.297 Bụi 2,9 kg 1.025 Tổng cộng 1.236.722 Như vậy, thí nghiệm, thiết bị ĐNNMT hàng năm tiết kiệm số tiền 1.236.722 đồng (chưa kể tới việc giá điện điều chỉnh hàng năm theo xu tăng dần, năm 2011 tăng lần với mức 20%, theo lũy kế số kWh điện sử dụng, hay lượng điện sử dụng cao điểm số cao nhiều) Đây số tiền đáng kể hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT Ngoài ra, việc tính phí với khí thải gây ô nhiễm môi trường Việt Nam thấp (nếu theo dự thảo Nghị định ban hành), số quốc gia giới có áp dụng mức thu phí cao khí thải gây ô nhiễm môi trường (như Ba Lan có mức thu phí 80 EURO/tấn SO 2, Cộng hòa Séc 25USD/tấn SO2 ), tính theo mức phí cao lượng giảm phát thải sử dụng thiết bị ĐNNMT số đáng kể bên cạnh việc giảm tiêu thụ điện KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN - Theo tiêu chuẩn lượng mặt trời nước ASEAN, tất vùng Việt Nam sử dụng thiết bị ĐNNMT Tiềm năng lượng mặt trời Hà Nội mức trung bình khá, nhiên lại phân bố không tháng năm - Thị trường nhu cầu sử dụng thiết bị ĐNNMT Hà Nội tăng nhanh: Trung bình tỷ lệ tăng hàng năm giai đoạn thống kê 53% số thiết bị nước nóng mặt trời lắp đặt 69,5% dung tích bình chứa - Năng lượng tiết kiệm hộ thí nghiệm khác khác nằm khoảng từ 1,9 đến 2,25kWh/hộ.ngày (trung bình 2,126kWh/hộ.ngày) Trung bình hộ gia đình sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng năm tiết kiệm 892kWh/năm, tương ứng với lượng tiền 1.070.400 đồng, hạch toán yếu tố môi trường (bao gồm CO2, SO2, bụi) so với việc dùng than thiết bị ĐNNMT hàng năm tiết kiệm 1.236.722 đồng - Theo tính toán, thiết bị ĐNNMT trung bình hàng năm giảm 535,2kg CO2/hộ.năm, giảm 6,8kg CO2/hộ.năm giảm lượng bụi 2,93kg bụi/hộ.năm - Sử dụng thiết bị ĐNNMT làm giảm công suất đỉnh vào thời gian cao điểm ngày Mỗi hộ ngày cần 2,126 kWh/0,87 = 2,443kWh hay cần công suất (2,443kWh / 3h) = 0,814 kW KIẾN NGHỊ: - Trong năm tới số hộ sử dụng thiết bị ĐNNMT tăng lên nhanh Vì thời gian tới quan chức nên có biện pháp hỗ trợ phát triển thị trường sách biện pháp trợ giá thích hợp cho người sản xuất kinh doanh người sử dụng - Cần sớm ban hành quy hoạch NLTT nói chung sử dụng thiết bị ĐNNMT nói riêng Đưa vào sách, luật yêu cầu sử dụng NLTT nhằm đáp ứng lộ trình nêu Luật tiết kiệm Năng lượng Chương trình Quốc gia ứng phó với Biến đổi khí hậu - Đối với Hà Nội cần triển khai nhân rộng mô hình sử dụng Ban đầu bước áp dụng dự án Ngân sách nhà nước bệnh viện, trường học, tòa nhà làm việc quan nhà nước (trong triển khai lắp đặt thiết bị ĐNNMT từ khâu thiết kế), từ tạo niềm tin hiệu việc sử dụng thiết bị cộng đồng; sau mở rộng đối tượng áp dụng bắt buộc tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại, nhà hàng, khách sạn (theo mô hình Tây Ban Nha số quốc gia khác) - Đẩy mạnh việc nghiên cứu, sản xuất thiết bị ĐNNMT, kết hợp với Trường Đại học, Viện Nghiên cứu, Công ty… nghiên cứu, cải tiến chất lượng để thiết bị ngày có hiệu suất cao hơn, giá thành rẻ Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Nguyễn Xuân Cự, Lưu Đức Hải, Trần Thanh Lâm, Trần Văn Quy (2008), “Tiềm phương hướng khai thác dạng lượng tái tạo Việt Nam”, Văn phòng Chương trình Nghị 21 Việt Nam Hoàng Dương Hùng (2007), “Năng lượng mặt trời: lí thuyết ứng dụng“, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Hoàng Dương Hùng (2008), “Nghiên cứu triển khai thiết thiết bị sử dụng lượng mặt trời hộ gia đình vùng nông thôn miền núi thành phố Đà Nẵng” Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Thành phố Hồ Sĩ Thoảng, Trần Mạnh Trí (2008) “Năng lượng kỷ 21: Tiềm thách thức”, NXB Khoa học Kỹ thuật Quốc hội Khóa XII (2010), “Luật Tiết kiệm Năng lượng” Đặng Đình Thống (2010), “Đánh giá hiệu thực tế tiết kiệm lượng thiết bị đun nước nóng lượng mặt trời”, Báo cáo Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Đặng Đình Thống (2010), “Hoàn thiện hệ đo kiểm chất lượng thiết bị đun nước nóng mặt trời”, Báo cáo Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu 8 Đặng Đình Thống (2010), “Hiện trạng ứng dụng lượng mặt trời Hà Nội”, Đề tài khoa học công nghệ thuộc Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Đặng Đình Thống (2010), “Đánh giá tiềm năng, trạng công nghệ hiệu sử dụng lượng mặt trời Hà Nội”, Đề tài khoa học công nghệ Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu 10 Tập đoàn Điện lực Việt Nam, Viện Năng lượng (2007), “Tổng kết, đánh giá trạng ứng dụng pin mặt trời Việt Nam từ 1994 2006 đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sử dụng”, Hà Nội 11 Văn phòng Chương trình Mục tiêu quốc gia ứng phó với Biến đổi khí hậu Bộ Tài nguyên Môi trường (2011), “Chiến lược quốc gia ứng phó với biến đổi khí hậu” Tiếng Anh 12 Asian Development Bank (1994), Energy and Use 13 John A Duffie, William A Beckman (1991), Solar Engineering of Thermal Processes, A Wiley - Interscience Publication 14 REN21 (2006 Update), Renewables, Global Status Report: Renewable Energy, Policy Network for the 21st Century, 32p 15 Renewables (2007), Global Status Report, REN21, Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, 54p 16 Thomas B Jonhanson, Henry Kelly, Robert H Williams (2007), Renewable Energy Earths can - Publication Ltd, London [...]... (*) Năng lượng cần để đun lượng nước nóng được tính theo công thức: Q = mCp (T1 - T2) Trong đó: - m = lượng nước sử dụng, kg (hoặc lít); - Cp = nhiệt dung đẳng áp của nước ở 25 oC, Cp = 4,180 kJ/kg.độ; T1 là nhiệt độ nước nóng lấy ra, 0C T2 là nhiệt độ nước lạnh vào, 0C - Quy đổi: 1kJ = 2,788.10-4kWh Lượng nước nóng sử dụng, thời gian sử dụng nước nóng Cột thứ 5 và thứ 6 bảng 3.8 cho lượng nước và lượng. .. thiết bị đun nước nóng mặt trời , Báo cáo Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 8 Đặng Đình Thống (2010), “Hiện trạng ứng dụng năng lượng mặt trời ở Hà Nội”, Đề tài khoa học công nghệ thuộc Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 9 Đặng Đình Thống (2010), “Đánh giá tiềm năng, hiện trạng công nghệ và hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời. .. (2008) Năng lượng thế kỷ 21: Tiềm năng và thách thức”, NXB Khoa học và Kỹ thuật 5 Quốc hội Khóa XII (2010), “Luật Tiết kiệm Năng lượng 6 Đặng Đình Thống (2010), “Đánh giá hiệu quả thực tế về tiết kiệm năng lượng của thiết bị đun nước nóng năng lượng mặt trời , Báo cáo Chương trình Mục tiêu quốc gia sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 7 Đặng Đình Thống (2010), “Hoàn thiện hệ đo kiểm chất lượng thiết. .. “Tiềm năng và phương hướng khai thác các dạng năng lượng tái tạo ở Việt Nam”, Văn phòng Chương trình Nghị sự 21 của Việt Nam 2 Hoàng Dương Hùng (2007), Năng lượng mặt trời: lí thuyết và ứng dụng , Nhà xuất bản Khoa học Kĩ thuật 3 Hoàng Dương Hùng (2008), Nghiên cứu triển khai thiết thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình vùng nông thôn miền núi thành phố Đà Nẵng” Đề tài nghiên cứu. .. 25USD/tấn SO2 ), nếu tính theo mức phí cao như vậy thì lượng giảm phát thải do sử dụng thiết bị ĐNNMT sẽ là một con số đáng kể bên cạnh việc giảm tiêu thụ điện năng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN - Theo tiêu chuẩn năng lượng mặt trời của các nước ASEAN, thì tất cả các vùng của Việt Nam đều có thể sử dụng thiết bị ĐNNMT Tiềm năng năng lượng mặt trời của Hà Nội là ở mức trung bình khá, tuy nhiên lại...Bảng 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 Hộ sử dụng Nhiệt độ Nhiệt độ Lượng nước Năng lượng tiết nước lạnh nước nóng ra sử dụng kiệm tính ra o o vào ( C) ( C) (lít/ngày) kWh/ngày (*) 25,7 46,7 88 2,1536 25,1 46,5 86 2,1447 25,0... gia sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2010 hỗ trợ cho 30.000 thiết bị ĐNNMT Ước tính có một số lượng thiết bị ĐNNMT khoảng gần con số đó, tức là 30.000 thiết bị ĐNNMT được các công ty lắp đặt không qua nguồn hỗ trợ của Chương trình Mục tiêu quốc gia, thì năm 2010 có khoảng 60.000 thiết bị được lắp đặt và sử dụng Từ đó tính ra số điện năng và kinh phí tiết kiệm được trong năm là: Điện năng: ... và nhu cầu sử dụng thiết bị ĐNNMT ở Hà Nội tăng rất nhanh: Trung bình tỷ lệ tăng hàng năm của giai đoạn thống kê là 53% về số thiết bị nước nóng mặt trời lắp đặt và 69,5% về dung tích bình chứa - Năng lượng tiết kiệm được đối với các hộ thí nghiệm khác nhau là khác nhau và nằm trong khoảng từ 1,9 đến 2,25kWh/hộ.ngày (trung bình là 2,126kWh/hộ.ngày) Trung bình mỗi hộ gia đình sử dụng thiết bị ĐNNMT hàng... kiệm Năng lượng và Chương trình Quốc gia ứng phó với Biến đổi khí hậu - Đối với Hà Nội cần triển khai nhân rộng các mô hình sử dụng Ban đầu có thể từng bước áp dụng đối với các dự án Ngân sách nhà nước như bệnh viện, trường học, tòa nhà làm việc của các cơ quan nhà nước (trong đó triển khai lắp đặt các thiết bị ĐNNMT ngay từ khâu thiết kế), từ đó tạo được niềm tin về hiệu quả của việc sử dụng thiết bị. .. tháng 4) nhưng lượng nước 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 Sau đây sẽ tính toán cụ thể về các thông số đã đo được trên cở sở quy ra các giá trị kinh tế: Các kết quả tính toán về tiết kiệm chi phí, năng lượng và môi trường của thiết bị đun nước nóng mặt trời Tiết kiệm về điện năng Năng lượng tiết kiệm được đối