Xây dựng mô hình ứng dụng năng lượng mặt trời lọc nước biển, nước lợ thành nước ngọt để cấp nước sinh hoạt phục vụ xây dựng nông thôn mới ở xã bãi ngang và hải đảo vùng ven biển

Bài viết trình bày việc xây dựng được mô hình ứng dụng năng lượng mặt trời xử lý nước biển, nước lợ thành nước ngọt đạt chất lượng nước sinh hoạt theo Quy chuẩn QCVN02:2009/BYT phục vụ xây dựng nông thôn mới.

918

I Thông tin chung

Tên Đề tài: Xây dựng mô hình ứng dụng năng lượng mặt trời lọc nước biển, nước lợ thành nước ngọt để cấp nước sinh hoạt phục vụ xây dựng nông thôn mới ở xã bãi ngang

Cơ quan chủ trì:

ĐTDĐ: Email:

1 Đặt vấn đề

Nước ngọt là nhu cầu không thể thiếu được trong đời sống con người Việc cung

2020 là “tất cả dân cư nông thôn sử dụng nước sạch đạt tiêu chuẩn quốc gia với số lượng

nơi, nhất là vùng núi cao và đồng bằng ven biển Mặt khác khai thác, sử dụng nước dưới đất không hợp lý đã gây ra sụt lún đất, hạ thấp mực nước ngầm ở một số nơi, nhiễm mặn

động của tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng

Các hoạt động nghiên cứu và sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam hiện nay thường tập trung vào các lĩnh vực như cung cấp nước nóng dùng trong sinh hoạt và phát điện ở quy mô nhỏ như sấy, nấu ăn, chưng cất nước Đây là những hệ thống nhỏ lẻ, không nối lưới thường được sử dụng trực tiếp ở dạng điện một chiều để thắp sáng, trong một số trường hợp có thể được biến thành điện xoay chiều để sử dụng cho các nhu cầu khác Việc sử dụng trực tiếp năng lượng mặt trời phục vụ sinh hoạt như chưng cất nước mặn thành nước ngọt là thị trường vẫn đang bỏ ngỏ Toàn bộ các khu vực ven biển và hải đảo từ miền Trung trải suốt tới miền Nam là vùng đất có thể sử dụng năng lượng mặt trời để cấp nước sinh hoạt trong điều kiện biến đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn nước mặt và nước ngầm

Hơn nữa, việc nghiên cứu chế tạo thành công thiết bị chưng cất nước mặn thành nước ngọt sử dụng năng lượng mặt trời với hiệu quả thiết thực góp phần cải thiện chất lượng nước và phục vụ nhu cầu tối thiểu cho người dân tại địa phương

919

Xuất phát từ nhu cầu cấp bách từ thực tiễn trên cùng với tiềm năng to lớn về nguồn năng lượng mặt trời cho thấy việc cải tiến và nhân rộngsản xuất bộ lọc nước mặn thành nước ngọt là chiến lược trong “Chương trình Khoa học và Công nghệ phục vụ Xây dựng Nông thôn mới giai đoạn 2011- 2015” trong công tác cung cấp nước sạch cho người dân vùng ven biển và hải đảo Dự án “Xây dựng mô hình ứng dụng năng lượng mặt trời lọc nước biển, nước lợ thành nước ngọt để cấp nước sinh hoạt phục vụ xây dựng nông thôn mới ở xã bãi ngang và hải đảo vùng ven biển Bắc và Bắc Trung bộ” xuất phát từ kết quả của đề tài NCKH cấp Bộ: "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, lắp đặt và vận hành thiết bị tạo nước ngọt từ nước biển bằng năng lượng mặt trời dùng cho sinh hoạt của quân và dân trên đảo" của TS Đỗ Anh Tuấn chủ nhiệm để tài, thực hiện năm

Đồng thời, công nghệ cũng đã được Tổng Cục Thủy Lợi – Bộ NN&PTNT công nhận là Tiến bộ kỹ thuật, công nghệ mới theo quyết định số 525/QĐ-TCTL-KHCN ngày 29/7/2014

thành nước ngọt đạt chất lượng nước sinh hoạt theo Quy chuẩn QCVN02:2009/BYT phục vụ xây dựng nông thôn mới

2.2 Mục tiêu cụ thể

2 Xây dựng được 02 mô hình ứng dụng thiết bị lọc nước sử dụng năng lượng mặt trời

xử lý nước biển và nước lợ thành nước ngọt

3 Đào tạo, tập huấn về sử dụng thiết bị

4 Giải pháp nhân rộng mô hình

ngọt

920

Hình 1: Thiết bị được chế tạo và kiểm tra hoàn thiện

3.2 Xây dựng mô hình chưng cất nước ngọt

Theo đặt hàng của Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn, với khuôn khổ kinh phí và

lượng mặt trời xử lý nước biển và nước lợ thành nước ngọt cần đạt được các chỉ tiêu như sau: 01 mô hình ở Giao Thủy, Nam Định gồm 50 thiết bị và 01 mô hình ở đảo Lý Sơn, Quảng Ngãi gồm 150 thiết bị;

3.2.1 Xây dựng mô hình 50 thiết bị tại Giao Xuân, tỉnh Nam Định

921

Mô hình đặt tại xã Giao Xuân huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định Dự án đưa nước

được vấn đề nước sạch của người dân trong xã Tuy nhiên, khu vực bãi ngang phía ngoài

đê – nơi nuôi trồng thủy hải sản mang lại nguồn lợi kinh tế lớn nhất cho người dân trong

1500 người thường xuyên thường trực tại khoảng 1000 - 1200 chòi trên bãi ngao của

phía trong Đê vận chuyển ra; tuy nhiên, việc lấy nước từ trong đê cũng rất hạn chế do

– 10 lít nước một ngày cả ăn và uống

người thường xuyên lao động và đi lại qua đây với công suất dự kiến của mô hình đạt được từ 500 – 700 lít nước ngọt/ngày sẽ phần nào giải quyết nhu cầu nước ăn uống của

VNĐ/bình 20l) để trang trải phần nào chi phí vận hành, bảo dưỡng

922

Nước sau lọc đạt đủ các tiêu chuẩn nước sạch theo quy định của bộ y tế Nước sau khi được lọc có thể uống trực tiếp được Khu vực lắp đặt mô hình đáp ứng đầy đủ yêu cầu về nguồn nước, cường độ chiếu sáng cũng như hướng hứng nắng mà không bị che khuất đảm bảo thu được lượng nước tốt nhất

Mô hình đặt tại Lý Sơn, huyện đảo duy nhất của Quảng Ngãi, nằm về phía Đông Bắc, cách đất liền 15 hải lý (tính từ cảng Sa Kỳ ra) Do trên đảo Lý Sơn không có nguồn nước

923

mặt tự nhiên từ sông, suối như ở đất liền nên hơn 2 vạn người dân trên huyện đảo phụ thuộc phần lớn vào nguồn nước ngầm Kết quả điều tra cho thấy, trữ lượng nước ngầm của huyện đảo Lý Sơn khoảng 26.000 m3 nước, nhưng đến nay đã khai thác khoảng 22.000 m3 Cùng với đó, việc khoan, đào giếng của người dân chưa được quản lý chặt chẽ nên đang làm cạn kiệt dần nguồn nước này Từ chỗ Lý Sơn chỉ có 132 giếng khoan

và hơn 400 giếng đào, đến nay, sau khi có điện lưới quốc gia, người dân đã ồ ạt đào giếng, nâng tổng số giếng khoan lên hơn 1.000 cái Mật độ giếng khoan hiện nay trên đảo Lý Sơn đã quá dày, cùng với đó là sức nóng của những công trình bê tông hóa khiến nước mưa không thẩm thấu mà chảy xuống cống, thoát ra biển khiến Lý Sơn vốn đã không chủ động được nguồn nước, nay lại mất đi lượng nước ngọt đáng kể Việc khai

mặn với diện tích hơn 1,6 km2 tính từ mặt biển vào

Theo đề xuất của huyện, dự án ưu tiên lắp đặt tại các điểm trường học sau đó trên cơ sở kết quả dự án sẽ có phương án nhân rộng mô hình ra các hộ dân và cơ quan trên đảo Nhóm thực hiện dự án đã đi khảo sát tất cả 10 trường bao gồm: 02 trường mầm non (05

cơ sở), 02 trường tiều học (03 cơ sở) và 02 trường trung học cơ sở (02 cơ sở) Trên cơ

sở đánh giá các điều kiện của từng trường dự án đã quyết định lựa chọn 3 trường để lắp đặt mô hình

Mô hình lọc nước lọc nước sau khi đưa vào hoạt động sẽ phần nào giảm bớt những khó khăn về nước sạch của các trường học được lắp đặt UBND huyện Lý Sơn sẽ đứng ra tiếp nhận mô hình và bàn giao lại cho các đơn vị trực tiếp sử dụng, các chi phí cho vận hành, bảo dưỡng sẽ do đơn vị hưởng lợi chi trả

*Hiệu quả cấp nước của mô hình tại Trường mầm non An Vĩnh 1:

Công suất hệ thống = (60 modul) x (5 – 7 lít/ngày) = 300 – 420 lít/ngày

Hiệu quả cấp nước = Công suất hệ thống / Tổng nhu cầu

*Hiệu quả cấp nước của mô hình tại Trường mầm non An Hải 1:

*Hiệu quả cấp nước của mô hình tại Trường tiểu học An Vĩnh 1:

924

Hình 4: Lắp đặt, vận hành và bàn giao hô hình cho địa phương

lớp tập huấn kỹ thuật cho người dân và cán bộ địa phương tại địa điểm xây dựng mô

đạt đầy đủ kiến thức cả lý thuyết và thực hành về quy trình vận hành, kỹ thuật bảo dưỡng

925

 Luận giải về các chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm đạt được:

- Về kích thước: Với kích thước thiết bị mà nhóm tác giả lựa chọn, năng suất dự

nước chưng cất đảm bảo đủ cung cấp cho một hộ gia đình có từ 4 – 6 người sử dụng để

gia đình sử dụng

- Về năng suất: thiết bị thuộc đề tài xuất xứ của dự án, qua thử nghiệm thực tế đạt

đã được loại bỏ hoàn toàn muối và các vi khuẩn gây bệnh Kết quả phân tích nước về

nguyên lý chưng cất tương tự và vật liệu chế tạo không độc hại sẽ thu được nước ngọt

gia đình có từ 4 – 6 người sử dụng để uống Theo tính toán của các chuyên gia dinh dưỡng, trung bình một người cần bổ sung 1,5 – 2,5 lít/ngày Như vậy, mỗi ngày một hộ gia đình có nhu cầu dùng hết 6 đến 15 lít nước uống/ngày với giá nước trung bình trên

trong 1 năm chỉ có 3 tháng mùa khô phải mua nước thì mỗi hộ sẽ phải bỏ ra chi phí từ 1.350.000 đồng – 3.375.000 đồng Trong vòng 10 năm thì sẽ 13.500.000 đồng đến 33.750.000 đồng Như vậy, xét về mặt kinh tế, các hộ dân hoàn toàn có thể đầu tư được

là 2.640.000 đồng Chỉ tính đến việc sử dụng nước trong 3 tháng thì phải trả hết 237.600.000 đồng Trong khi đó, đầu tư 70 thiết bị với giá thành là 315.000.000 đồng

926

Việc nhân rộng mô hình theo kiểu phân tán hay tập trung đều mang lại hiệu quả kinh tế cao với chất lượng nước đảm bảo an toàn vệ sinh Việc nhân rộng mô hình cần được triển khai sớm tại các địa bàn đang thiếu nước ngọt trầm trọng và cần quảng bá hiệu quả kinh tế của thiết bị tới các hộ gia đình

3.3 Xây dựng giải pháp nhân rộng mô hình thiết bị chưng cất nước ngọt

Nhu cầu sử dụng nước ngọt đối với người dân – nơi có nguồn nước bị nhiễm mặn nghiêm trọng là vô cùng cần thiết Với công nghệ hiện đại ngày nay, vấn đề lọc nước mặn, nước lợ thành nước ngọt không còn xa lạ Tuy nhiên, với các sản phẩm lọc nước trên thị trường ngày nay, công nghệ cao, chất lượng nước tốt nhưng chi phí cao không phù hợp với mức sống người dân vùng khó khăn Với thiết bị chưng cất nước ngọt sử dụng năng lượng mặt trời, thiết kế cấu tạo đơn giản, dễ dàng lắp đặt, duy trì, bảo dưỡng không phức tạp, lượng nước ngọt tạo ra hằng ngày phù hợp với nhu cầu sử dụng của một hộ gia đình, giá thành hợp lý, phù hợp cho nhân dân vùng nông thôn có điều kiện khó khăn và có khả năng cạnh tranh với thiết bị của nước ngoài Để nhân rộng mô hình sản phẩm, sau khi hoàn thiện, dự án tiến hành nghiên cứu thị trường, nghiên cứu tập quán sinh hoạt của người dân, đánh giá tiềm năng về mặt trời và giảm giá thành sản phẩm mới có thể tiếp cận được người tiêu thụ, lên phương án kinh doanh để mở rộng thị trường

3.3.1 Đánh giá thị trường

Tuy thị trường trong nước có tiềm năng và nhu cầu cao nhưng thị trường nội địa vẫn còn một số bất cập đáng lưu ý là:

giá thành còn cao so với thu nhập của người dân nên để cung cấp cho các hộ nhỏ lẻ

sẽ khó khăn và khó tiếp cận

học, trạm y tế, doanh trại là các đơn vị thuộc tài trợ của Nhà nước tại các vùng ven biển và hải đảo

lắp, vệ sinh hoặc lắp ráp để người dùng tiếp cận với công nghệ Chưa tạo được mối liên hệ hiệu quả giữa đơn vị ứng dụng và đơn vị sản xuất

viên thương mại chưa được chuẩn bị đầy đủ kiến thức về luật pháp, tập quán thương mại các các thị trường nhập khẩu lớn

Do vậy, để nhân rộng mô hình sản xuất, cần nghiên cứu và xây dựng các giải pháp để quảng bá sản phẩm và mở rộng thị trường

3.3.2 Giải pháp nhân rộng mô hình

927

Dựa vào nhu cầu cấp thiết của thị trường và khả năng thực hiện thì tính khả thi thực hiện dự án và khả năng ứng dụng sản phẩm vào thực tế của dự án là khá cao Đặc biệt là những địa phương giáp biển khu vực từ Thanh Hóa trở vào (những nơi mà thường xuyên nắng nóng kéo dài - cường độ ánh sáng cao), những nơi do tác nhân ảnh hưởng của sự xâm mặn của nước biển hay do ảnh hưởng của việc khai thác muối của con người

Từ kết quả của dự án được chuyển giao tại huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định và đảo Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi, nhóm thực hiện dự án sẽ tiến hành hợp tác, liên kết với doanh nghiệp tư nhân có cơ sở vật chất đáp ứng được nhu cầu chế tạo thiết bị để sản xuất hàng loạt đáp ứng nhu cầu của thị trường tiêu thụ tại địa phương và các vùng lân cận

Tại các địa phương có nguồn nguyên vật liệu dễ dàng sẽ đề xuất phương án kỹ thuật và chuyển giao công nghệ để người dân có thể trực tiếp chế tạo và lắp đặt thiết bị,

giá thành của thiết bị sẽ giảm xuống, góp phần phổ biến công nghệ và phạm vi ứng dụng của sản phẩm

Tuyên truyền, phổ biến kết quả triển khai thực hiện dự án bằng các hình thức: Quảng bá sản phẩm qua hội chợ công nghệ trên toàn quốc Tại các hội chợ cần giới thiệu các tính năng ưu việt của thiết bị, có chuyên gia hoặc thiết bị kiểm định chất lượng nước tạo ra, tạo độ tin cậy của sản phẩm, thuyết trình sự cần thiết của thiết bị đối với nhu cầu cấp nước sạch cho cuộc sống con người (đặc biệt đối với các khu vực miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ - những nơi có lượng bức xạ mặt trời cao và thiếu nước sinh hoạt do xâm nhập mặn) Kết hợp tổ chức Hội nghị giới thiệu sản phẩm mới là một cách cho phép chúng ta giới thiệu sâu hơn về sản phẩm, thu hút được công chúng biết đến sản phẩm mới

Mô tả công nghệ và kết quả ứng dụng trên các tạp chí khoa học công nghệ trong ngành và các tạp chí mang tính phổ biến như Báo nhân dân, báo lao động… và Nông thôn ngày nay là những tạp chí đến với người dân vùng sâu, vùng xa và hải đảo Sản phẩm cần được đưa lên các bản tin Khuyến nông và giải pháp sáng tạo trên đài truyền hình VTV2 sẽ được công chúng biết đến nhiều hơn

Sử dụng Internet thông qua các kênh đại chúng như Youtube, facebook bằng cách quy các video mô tả sản phẩm, kết quả ứng dụng thực tế tại các địa điểm đã lắp đặt để cộng đồng nhận thấy được độ tin cậy và hiệu suất làm việc của thiết bị Đồng thời, đưa hình ảnh thiết bị lên trang đầu trên trang Web của Viện trong thời gian quảng bá sản phẩm mới.Khi truy cập vào Web, người xem có thể bắt gặp hình ảnh của thiết bị đầu tiên

928

a) Giải pháp về nguồn vốn đầu tư:

Hiện tại, đầu tư cho các đơn vị ứng dụng là nguồn ngân sách nhà nước Trong tương lai, cần xã hội hóa các sản phẩm ứng dụng để người dân sử dụng có ý thức giữ gìn và bảo vệ tài sản chung Có thể huy động nguồn vốn từ dân và doanh nghiệp với tỷ

lệ 10-20%

Gần đây, các nhà tài trợ WB, ADB, Jica đã cam kết cho vay tập trung vào nông nghiệp và nông thôn nên có thể tìm kiếm từ các nguồn vốn này để sản xuất nước ngọt một cách tập trung và có quy mô rộng

b) Giải pháp về công nghệ:

Đối với lĩnh vực sản xuất cần liên tục cải tiến về chất lượng sản phẩm, ứng dụng các thành tựu từ nước ngoài để phát triển sản phẩm phù hợp với điều kiện trong nước, giảm giá thành, hệ thống gọn nhẹ và sản xuất thành các module dễ thao tác, lắp ráp… c) Giải pháp về nguồn nhân lực:

Tập trung vào đào tạo công nhân kỹ thuật lành nghề tại chỗ để có thể sản xuất, lắp ráp ngay tại địa phương ứng dụng Tăng cường mở rộng chuyển giao công nghệ cho các địa phương

d) Giải pháp về hoàn thiện cơ chế quản lý

Cần xây dựng đội ngũ quản lý việc marketting sản phẩm và chuyển giao công nghệ nhanh nhẹn, tin cập và chuyên nghiệp

Tăng cường công tác quản lý, kiểm tra tính ứng dụng của sản phẩm nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và tính cạnh tranh

e) Giải pháp phối hợp các ban ngành

Cần phối hợp với các Sở Nông nghiệp, Sở Khoa học và Công nghệ địa phương

để tuyên truyền, quảng bá sản phẩm, hỗ trợ khảo sát, đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời để sử dụng thiết bị

Để nhân rộng mô hình cần kết hợp mật thiết với các Sở ban ngành và địa phương

để đưa thiết bị vào đời sống Ngoài ra, cần sử dụng các phương tiện thông tin đại chúng như báo, đài, chương trình VTV, internet để quảng bá sản phẩm

Lấy mục tiêu là các địa phương đang thiếu hụt trầm trọng về nước ngọt và các vùng lân cận địa điểm đã ứng dụng thiết bị nhằm kích thích nhu cầu sử dụng

Thiết bị chưng cất nước ngọt bằng năng lượng mặt trời là giải pháp kỹ thuật mới phù hợp với xu hướng phát triển chung của công nghệ chế tạo hiện nay Việc cải tiến thiết kế, chế tạo và lắp đặt mô hình dựa trên các vật liệu sẵn có trên thị trường Việt Nam