BÁO CÁO PROJECT CUỐI KÌ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Tổng quan năng lượng tái tạo Theo báo cáo dự đoán của Tổ chức Năng lượng Quốc tế International Energy Agency, đến năm 2050 mặt trời có thể sẽ trở thành nguồn điện năng lớn nhất, xếp trê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

-   -

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử

Đề tài: LẬP ĐỀ ÁN TIỀN KHẢ THI, XÂY DỰNG VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG LÒNG HỒ DẦU TIẾNG

GVHD: PGS TS Võ Viết Cường SVTH: Đinh Công Cường 16142524

Tạ Quốc Quy 16142193

TP HỒ CHÍ MINH 05/2019

MỤC LỤC

Chương 1 4

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 4

1.1 Tổng quan năng lượng tái tạo 4

1.2 Tiềm năng và tình hình phát triển năng lượng tái tạo 6

1.3 Cơ sở đầu tư phát triển năng lượng tái tạo 7

1.4 Các dạng năng lượng tái tạo 9

1.5 Những lý do trực tiếp dẫn đến lựa chọn đề tài 12

1.5.1 Mục tiêu của đề tài 12

1.5.2 Nội dung của đề tài 12

Chương 2 13

CÔNG NGHỆ PIN VÀ THIẾT KẾ HỆ NỔI 13

2.1 Công nghệ pin đơn tinh thể (Pin Mono) 13

2.2 Công nghệ pin đa tinh thể (Pin Poly) 13

2.3 Công nghệ pin màng mỏng (Thin Film) 14

2.4 Thiết kế kết cấu hệ nổi 14

2.4.1 Kết cấu của hệ nổi 14

2.4.2 Các loại cấu trúc của hệ nổi 15

2.4.3 Thiết kế kết cấu phần khung đỡ 16

2.4.4 Thiết kế phần khớp nối 17

2.4.5 Thiết kế hệ thống neo đậu 17

CHƯƠNG 3 19

ĐỔI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 19

3.1 Khảo sát vị trí lắp đặt 19

3.2 Đặc điểm khí hậu 19

3.2.1 Số giờ nắng trong năm 20

3.2.2 Hệ sinh thái, tiềm năng phát triển dân cư và đường sá 21

3.3 Bức xạ mặt trời và số giờ nắng 22

3.4 Thiết kế hệ thống pin quang điện mặt trời nối lưới và quy trình vận hành 26

3.5 Tính toán kinh tế 28

3.5.1 Hiện giá thu hồi thuần NPV 28

3.5.2 Thời gian thu hồi vốn 29

3.5.3 Suất thu hồi nội bộ IRR 29

3.6 Tính toán số liệu các phương án và chọn ra phương án tối ưu 30

3.7 Lựa chọn thiết kế dây cáp theo điều kiện phát nóng cho phép 30

3.7.1 Chọn cáp kết nối một chuỗi PV 34

3.7.2 Chọn cáp DC từ trạm Inverter kết nối hệ thống chuỗi 35

Chương 4 35

ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 35

4.1 Tác động tích cực 35

4.2 Tác động tiêu cực 37

4.3 Tính toán CO2 phát ra của hệ thống 38

4.4 Phân tích những tác động tiêu cực của khí thải nhà kính hiện nay 39

Chương 5 42

TÓM TẮT, KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 42

5.1 Tóm tắt kết luận 42

5.2 Kiến nghị 42

Phụ lục 43

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NĂNG LƯỢNG THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

1.1 Tổng quan năng lượng tái tạo

Theo báo cáo dự đoán của Tổ chức Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency), đến năm 2050 mặt trời có thể sẽ trở thành nguồn điện năng lớn nhất, xếp trên cả nhiên liệu hóa thạch, năng lượng gió, thủy năng và năng lượng hạt nhân Hồi năm 2006 ở Úc, tháp năng lượng mặt trời khổng lồ cao 1km với 32 tua-bin khí có tổng công suất 200 MW đã đi vào sử dụng Hệ thống năng lượng mặt trời này được bao quanh bởi một nhà kính khổng lồ có tác dụng làm nóng không khí để làm quay tua-bin xung quanh chân tháp Giới chuyên gia ước tính rằng các nhà máy điện sẽ có thể tạo ra 200 megawatt điện và giảm được 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm Và gần đây nhất là nhà máy điện năng lượng mặt trời Topaz có công suất 550 megawatt với 9 triệu tấm pin quang điện, bao phủ hơn 24 ha tại California,

My ̃

Hình 1: Biểu đồ dự báo các nguồn năng lượng đến năm 2030 của thế giới

Ở Việt Nam, nguồn năng lượng hóa thạch đang suy giảm dần do trữ lượng có hạn

mà nhu cầu sử dụng ngày càng lớn, kèm theo đó là việc tiêu thụ nguồn năng lượng này đang gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Trong khi đó, tiềm năng để phát triển năng lượng mới và năng lượng tái tạo là rất lớn, việc phát triển năng lượng tái tạo sẽ góp phần giảm tiêu hao năng lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính Do đó, các nguồn điện được sản xuất ra từ các nguồn năng lượng tái tạo đang được xem là sự bổ sung

lý tưởng cho sự thiếu hụt điện năng và không chỉ giúp đa dạng hóa các nguồn năng lượng

mà còn góp phần phân tán rủi ro, tăng cường, đảm bảo an ninh năng lượng Quốc gia

Việt Nam là một trong những nước có tiềm năng rất lớn về nguồn năng lượng tái tạo phân bổ rộng khắp trên toàn quốc Ước tính tiềm năng sinh khối từ các sản phẩm hay chất thải nông nghiệp có sản lượng khoảng 10 triệu tấn dầu/năm Khí sinh học xấp xỉ 10 tỉ m3 năm có thể thu được từ rác, phân động vật và chất thải nông nghiệp Nguồn năng lượng mặt trời phong phú với bức xạ nắng trung bình là 5 kWh/m2 /ngày Bên cạnh đó, với vị trí địa

lý hơn 3.400 km đường bờ biển giúp Việt Nam có tiềm năng rất lớn về năng lượng gió ước tính khoảng 500-1000 kWh/m2/năm Những nguồn năng lượng tái tạo này được sử dụng sẽ đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng tăng nhanh

Các nghiên cứu đánh giá tiềm năng năng lượng tái tạo cho thấy đến năm 2030 Việt Nam có khả năng phát triển khoảng 8.000 MW thủy điện nhỏ; 20.000 MW điện gió; 3.000

MW điện sinh khối; 35.000 MW điện mặt trời

Việt Nam có vị trí địa lí ở trong vùng quanh năm gió, nắng và bờ biển dài suốt chiều chiều dài của đất nước Với vị trí địa lí như vậy, chúng ta đã có nguồn tài nguyên năng lượng tái sinh vô tận: năng lượng mặt trời, gió, sóng biển, thủy triều… Địa hình của nước

ta có nhiều núi cao, dốc đứng rất thuận lợi để xây dựng các nhà máy thủy điện Đồng thời nước ta có tiềm năng lớn về nguyên liệu để sản xuất khí sinh học Đồng thời Việt Nam là nước có tên trên bản đồ địa nhiệt thế giới Tuy vậy, Việt Nam mới chỉ khai thác được 25% nguồn năng lượng tái sinh (trong đó có năng lượng mặt trời) và còn lại 75% vẫn chưa được khai thác

1.2 Tiềm năng và tình hình phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam

Ngày nay vấn đề bảo vệ môi trường, chống biến đổi khí hậu đang được thế giới quan tâm rất sâu sắc Từ đó việc khai thác và tận dụng các nguồn năng lượng tái tạo không gây ảnh hưởng đến môi trường ngày càng được quan tâm Mặc dù các nguồn năng lượng truyền thống là chiếm ưu thế trong thị trường nguồn phát nhưng các nguồn năng lượng tái tạo cũng

có thể đóng một vai trò quan trọng trong thị trường điện nông thôn

Những phương án quy hoạch điện năng đến 2030 Bốn kịch bản xanh kinh doanh được đặt ra tại Việt Nam: bình thường (BAU), xanh thấp (LG), xanh cao (HG) và khủng hoảng Ba yếu tố chính được chọn cho kịch bản này đó là: (1) giá nhiên liệu trong tương lai, (2) giảm nhu cầu tải do xâm nhập của công nghệ LED và hệ thống quang điện trên sân thượng, (3) giới thiệu sản xuất từ các nguồn tái tạo Cấu trúc ít tốn kém nhất của hệ thống phát điện đã được tìm thấy Giảm phát thải CO2 của HG so với kịch bản BAU và hiệu quả của nó đối với việc giảm chi phí sản xuất được tính toán Kết quả cho thấy BAU là kịch bản tồi tệ nhất về phát thải CO2 do tỷ lệ phát điện từ nhiên liệu than và hóa thạch cao hơn Kịch bản của LG và HG cho thấy tác động tích cực của hai kịch bản cả về lượng khí thải CO2 và giảm chi phí HG được định nghĩa là kịch bản xanh nhất bởi tiềm năng tối đa của

nó về giảm phát thải CO2 (~ 146,92Mt CO2)[7] vào năm 2030

Ngoài ra bán CO2, làm cho các kịch bản xanh cạnh tranh hơn so với BAU Sử dụng đèn LED và tăng công suất lắp đặt của PV trên mái nhà có thể giúp giảm nhu cầu tải điện

Ngày nay, năng lượng phát triển bền vững là một vấn đề quan trọng nhất toàn cầu,

sự phát triển nhanh chống của công nghệ đèn LED, rút năng lượng hạt nhân ra khỏi năng lượng điện Quốc gia Sự không chắc chắn của giá nhiên liệu trong tương lai

Kịch bản của nhiên liệu chính của Việt Nam (than và khí đốt) đến năm 2030, các chỉ

số cho thấy sự khác biệt lớn giữa kịch bản cao và thấp

Nền kinh tế Việt Nam đã phát triển vượt trội trong 30 năm qua, điều này làm tăng nhu cầu phụ tải điện, do đó vấn đề phát triển năng lượng bền vững cần được quan tâm Trong khi đó nhu cầu điện vẫn duy trì ở mức cao, việc triển khai các chính sách và sử dụng nhiên liệu chưa hiệu quả Do đó, các kịch bản năng lượng phải được xây dựng toàn diện với mục đích thúc đẩy khai thác năng lượng tái tạo và giảm nhu cầu tải điện Đây là những

điều kiện thiết yếu để cải cách nền kinh tế xanh cho Việt Nam Khi giá nhiên liệu tăng thì nhu cầu phụ tải phải giảm và năng lượng tái tạo phải được xem xét nghiêm túc hơn Đây là một cơ hội tuyệt vời để phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam

1.3 Cơ sở đầu tư phát triển năng lượng tái tạo

Chúng ta có nhiều lý do để mạnh dạn tiến vào ngành năng lượng tái tạo

Thứ nhất, thế giới đã có sự dịch chuyển và suốt 3 năm qua, mỗi năm toàn cầu rót

200 tỉ USD vào ngành năng lượng tái tạo Nghiên cứu từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) và Bloomberg New Energy Finance còn chỉ ra, thị phần công suất mới của năng lượng tái tạo đã chiếm 55,3% ngành năng lượng toàn cầu năm 2016 Trong đó, điện mặt trời đóng góp công suất bổ sung ở mức lớn nhất: 76 GW, còn điện gió góp 54 GW

Năng lượng mặt trời hiện tập trung chủ yếu ở một số quốc gia như Trung Quốc, Nhật, Mỹ, Liên minh châu Âu nhưng đại diện của AAM dự đoán, phạm vi thị trường của năng lượng mặt trời sẽ còn được mở rộng trong thời gian tới

Nhìn về Đông Nam Á, khu vực nhiệt đới nắng gió quanh năm nhưng tổng năng lượng tái tạo, gồm cả điện mặt trời và điện gió của toàn khu vực ASEAN mới chỉ đạt 4GW, chiếm khoảng 0,5% của thế giới và ở mức dưới 10% về công suất phát điện Chính vì thế, theo ASEAN Centre for Energy, khu vực này sẽ gia tăng đầu tư để hướng tới mục tiêu, đến năm 2025, tổng công suất năng lượng tái tạo sẽ góp 23% vào tổng nguồn điện

Thứ hai, giá mua điện mặt trời là 9.35 cent/kWh Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định 11/2017/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam Quyết định này đang tạo ra một cơn địa chấn trong giới đầu tư trong và ngoài nước quan tâm đến thị trường điện Việt Nam Đặc biệt, Quyết định 11/2017/QĐ-TTg yêu cầu Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) sẽ có trách nhiệm mua toàn bộ sản lượng điện từ các

dự án nối lưới với giá 9,35 cent/kWh

Nhiều nhà đầu tư bắt đầu mạnh bạo rót hàng tỷ USD vào lĩnh vực này Tập đoàn Thành Thành Công (TTC) vừa chính thức công bố sẽ chi khoảng 1 tỷ USD để xây dựng và vận hành 20 nhà máy điện mặt trời tại Việt Nam TCC đã nhắc tới thông tin này tại Hội

nghị khách hàng ngành năng lượng của Tập đoàn tại TP HCM, trước hàng loạt đối tác chiến lược như Tổ chức Tài chính quốc tế (IFC), Quỹ Năng lượng sạch Armstrong (AAM), Tập đoàn Sharp (Nhật Bản) và nhiều ngân hàng lớn trong nước

Trong số này, IFC và AAM đang nắm giữ lần lượt 15,95% và 20,05% tại Công ty

cổ phần Điện Gia Lai (mã: GEG) và sẽ tiếp tục cùng TTC thực hiện các dự án điện mặt trời trong thời gian tới

Ông Thái Văn Chuyện, Tổng giám đốc TTC cho biết, Tập đoàn đã lên kế hoạch triển khai 20 dự án điện mặt trời tại Tây Ninh (324MW), Bình Thuận (300MW), Ninh Thuận (300MW), Huế (30MW), Gia Lai (49MW) … với suất đầu tư tối đa 20 tỷ đồng/MW, IRR đạt từ 15% trở lên, thời gian hoàn vốn dưới 12 năm Các dự án này bắt đầu khởi công vào quý IV năm 2017 Tập đoàn TTC góp 30% vốn, phần còn lại huy động từ ngân hàng và các

tổ chức tài chính

Trước đó, TTC cũng đã đầu tư vào điện mặt trời dù quy mô còn dừng ở mức thử nghiệm, như điện mặt trời mái nhà trên 1,2 MW tại các văn phòng, nhà hàng nổi, khách sạn của một số đơn vị thành viên Ngoài ra, TTC đã đưa vào sử dụng điện mặt trời trong nông nghiệp với sản phẩm là xe Solar Pump phục vụ cho việc tưới tiêu nông nghiệp tại Nông trường Mía đường Nước Trong; hệ thống bơm nước bằng năng lượng mặt trời tại Công ty cổ phần Đường Biên Hòa - Phan Rang

Ngoài ông lớn TTC, hiện có hơn 30 nhà đầu tư trong nước và nước ngoài bắt đầu lập các dự án điện mặt trời công suất từ 20 MW đến hơn 300 MW, tập trung chủ yếu ở khu vực miền Trung Công ty cổ phần đầu tư và xây dựng Thiên Tân đang đầu tư xây dựng 2

dự án nhà máy điện mặt trời tại Quảng Ngãi và Ninh Thuận Công ty TNHH DooSung Vina (Hàn Quốc) đầu tư 66 triệu USD cho nhà máy công suất 30 MW tại Bình Thuận

Một số nhà đầu tư nước ngoài từ Hàn Quốc, Pháp, Ấn Độ cũng đăng ký đầu tư xây dựng các dự án điện mặt trời ở Thừa Thiên - Huế, Hà Tĩnh, Hậu Giang Một số nhà đầu tư của Đức, Thái Lan đang nghiên cứu khả năng đầu tư tại Quảng Trị, Bình Định

EVN cũng vừa đề xuất tỉnh Ninh Thuận về việc đầu tư dự án năng lượng mặt trời với công suất 200 MW trên diện tích 400 ha tại xã Phước Thái, huyện Ninh Phước, dự kiến tổng vốn đầu tư 8.000 tỷ đồng, khởi công năm 2018 và năm 2019 đi vào hoạt động Mới đây, tỉnh Ninh Thuận đã ký biên bản ghi nhớ với Công ty TNHH Sinenergy Holdings, thuộc Tập đoàn SHS Holdings Singapore, về việc đầu tư nhà máy sản xuất điện năng lượng mặt trời 300 MW, kết hợp nông nghiệp công nghệ cao tại xã Phước Hữu (Ninh Phước) trên diện tích 832 ha Tổng vốn đầu tư của dự án này khoảng 7.920 tỷ đồng, dự kiến hoàn thành vào tháng 7/2019.

1.4 Các dạng năng lượng tái tạo

Thủy điện nhỏ: Nhìn vào cơ cấu đóng góp trong ngành điện thì thủy điện vẫn đang

chiếm tỷ trọng rất lớn Tuy nhiên, sản lượng điện từ các nhà máy thủy điện thường không

ổn định vì phụ thuộc rất nhiều vào lưu lượng nước đổ về cũng như lượng nước tích ở các

hồ thủy điện Với thủy điện nhỏ, thời gian qua đã khai thác khoảng 50% tiềm năng, các nguồn còn lại ở các vùng sâu, vùng xa, khu vực không thuận lợi, giá khai thác cao Theo các báo cáo đánh giá gần đây nhất thì hiện nay có trên 1.000 địa điểm đã được xác định có tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ, qui mô từ 100kW tới 30MW với tổng công suất đặt trên 7.000MW, các vị trí này tập trung chủ yếu ở vùng núi phía Bắc, Nam Trung Bộ và Tây Nguyên

Năng lượng gió: Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió So sánh tốc độ gió trung bình trong vùng biển Đông Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại biển Đông khá mạnh và thay đổi nhiều theo mùa Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á, Ngân hàng Thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất với tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020 Tất nhiên, để chuyển từ tiềm năng

lý thuyết thành tiềm năng có thể khai thác, đến tiềm năng kỹ thuật, và cuối cùng, thành tiềm năng kinh tế là cả một câu chuyện dài; nhưng điều đó không ngăn cản việc chúng ta xem xét một cách thấu đáo tiềm năng to lớn về năng lượng gió ở Việt Nam

Năng lượng sinh khối: Với lợi thế một quốc gia nông nghiệp, Việt Nam có nguồn

sinh khối lớn và đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ và bã mía Phế phẩm nông nghiệp rất phong phú dồi dào ở Vùng đồng bằng sông Mê kông, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng phế phẩm nông nghiệp toàn quốc và vùng đồng bằng sông Hồng với 15% tổng sản lượng toàn quốc Hàng năm tại Việt Nam có gần 60 triệu tấn sinh khối từ phế phẩm nông nghiệp, trong đó 40% được sử dụng đáp ứng nhu cầu năng lượng cho hộ gia đình và sản xuất điện Các nguồn sinh khối khác bao gồm sản phẩm từ gỗ, chất thải đô thị và chất thải gia súc Các sản phẩm và phế phẩm từ gỗ tại các công ty sản xuất chế biến gỗ có nguồn gốc từ rừng

tự nhiên hoặc rừng trồng và gỗ nhập khẩu Hiện nay, 90% sản lượng sinh khối được dùng

để đun nấu trong khi chỉ có 2% được dùng làm phân bón hữu cơ và phân bón vi sinh (từ nguồn phế phẩm chăn nuôi trồng trọt, bùn và bã mía từ các nhà máy đường); 0.5% được sử dụng để trồng nấm và khoảng 7.5% chưa được sử dụng (phế phẩm từ chế biến thức ăn được chọn trong khi rơm rạ, bã mía và vỏ cà phê thì được đốt Sinh khối được sử dụng ở hai lĩnh vực chính là sản xuất nhiệt và sản xuất điện Đối với sản xuất nhiệt, sinh khối cung cấp hơn 50% tổng năng lượng sơ cấp tiêu thụ cho sản xuất nhiệt tại Việt Nam (IEA, 2006) Tuy nhiên phần đóng góp này của sinh khối đang ngày càng giảm dần trong những năm gần đây khi các dạng năng lượng hiện đại khác như khí hoá lỏng LPG được đưa vào sử dụng Ở các vùng nông thôn, năng lượng sinh khối vẫn là nguồn nhiên liệu chính để đun nấu cho hơn 70% dân số nông thôn Đây cũng là nguồn nhiên liệu truyền thống cho nhiều nhà máy sản xuất tại địa phương như sản xuất thực phẩm, mỹ nghệ, gạch, sứ và gốm

Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu năng lượng, ứng dụng sinh khối phù hợp còn giúp giảm thiểu phát thải nhà kính, giảm thiểu những tổn hại đến sức khoẻ do việc đun đốt củi

và than, giảm nghèo và cải thiện tình hình vệ sinh

Năng lượng địa nhiệt: Là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng Trái Đất

Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại nhưng ngày nay nó được dùng để phát điện Có khoảng 10 GW công suất điện địa nhiệt được lắp đặt trên thế giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu Thêm vào đó, 28 GW

công suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp được lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, các quá trình công nghiệp, lọc nước biển và nông nghiệp ở một số khu vực

Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường, nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như dùng để sưởi trong các hộ gia đình Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thông thường Công nghệ này có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi

Mặc dù nguồn địa nhiệt chưa được điều tra và tính toán kỹ Tuy nhiên, với số liệu điều tra và đánh giá gần đây nhất cho thấy tiềm năng điện địa nhiệt ở Việt Nam có thể khai thác đến trên 300MW Khu vực có khả năng khai thác hiệu quả là miền Trung

Như vậy, hiện tại ở nước ta có 5 loại năng lượng tái tạo đã được khai thác để sản xuất điện Theo thống kê chưa đầy đủ, tổng công suất lắp đặt khoảng 1.215 MW Các nguồn năng lượng tái tạo đang được khai thác là: thuỷ điện nhỏ (1000 MW), sinh khối (152 MW), rác thải sinh hoạt (8 MW), mặt trời (3 MW) và gió (52 MW), Thực trạng khai khác năng lượng tái tạo còn rất nhỏ so với tiềm năng chiếm khoảng 3,4% Trong khi đó theo Quy hoạch điện VII, chỉ tiêu được đặt ra là tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ các nguồn NLTT chiếm 3,5% năm 2010 lên 4,5% và 6% vào năm 2020 và năm 2030 Với bối cảnh hiện nay

và dự báo trong thời gian tới cần có giải pháp cụ thể để nâng mức phát triển năng lượng tái tạo cao hơn

Năng lượng mặt trời: Việt Nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về

năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường

độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2 Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2 do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân Ở Việt Nam, bức xạ mặt trời trung bình 230-250 kcal/cm2 theo hướng tăng dần về phía Nam chiếm khoảng 2.000 - 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE Năng lượng mặt trời ở Việt

Nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm Năng lượng mặt trời được khai thác sử dụng chủ yếu cho các mục đích như: sản xuất điện và cung cấp nhiệt.

1.5 Những lí do trực tiếp dẫn đến lựa chọn đề tài

Dựa trên các vấn đề tổng quan, tiềm năng, tình hình phát triển và qua quá trình tính toán, tham khảo các số liệu có liên quan từ các nguồn thông tin đáng tin cậy nhận thấy tổng

số giờ nắng lên đến 2400 giờ/ năm Chính sách mua điện của nhà nước hấp dẫn lên đến 9.35 cent/W Sử dụng năng lượng xanh giúp bảo vệ môi trường và góp phần hạn chế biến đổi khí hậu trong tương lai

1.5.1 Mục tiêu của đề tài

Minh chứng được tính khả thi về kinh tế, kĩ thuật, bảo vệ môi trường của dự án:

+ Về mặt kĩ thuật: Tính được công suất danh định Pmax, tính toán được hệ nổi trên mặt hồ, tìm được công nghệ tối ưu trong 3 công nghệ hiện nay

+ Về mặt kinh tế: Tính được tổng vốn đầu tư, hướng đặt panel hiệu quả kinh

tế tối ưu (hướng chính nam), độ nghiêng 120, tính được thời gian hoàn vốn

+ Về bảo vệ môi trường: làm giảm lượng CO2 và đây là lợi nhuận không tính được bằng con số mà có tác động lớn về yếu tố kinh tế, xã hội, sinh thái

1.5.2 Nội dung của đề tài

Để đáp ứng được những mục tiêu đã đặt ra của project cần giải quyết và làm

rõ các nội dung chính sau:

1 Khảo sát đối tượng (mặt hồ): vị trí địa lí, đặc điểm khí hậu, hệ sinh thái, dân cư, đường sá

2 Liệt kê 3 công nghệ pin, phân tích ưu nhược điểm từng công nghệ

3 Tính toán hệ nổi lắp đặt pin mặt trời trên mặt hồ

4 Tính toán chỉ tiêu kinh tế

5 Vấn đề về môi trường, lượng CO2 phát ra so với các năng lượng truyền thống

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ PIN VÀ THIẾT KẾ HỆ NỔI

Năng lượng mặt trời đang dần trở thành một trong những nguồn năng lượng tái tạo được tận dụng nhiều nhất qua nhiều năm và các nhà đầu tư đang tìm kiếm nhiều cách tốt hơn để khai thác nguồn năng lượng này Đó là các dự án ứng dụng lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà, phương tiện giao thông, quần áo, điện thoại đi động và nhiều hơn nữa

2.1 Công nghệ pin đơn tinh thể (Pin Mono)

Pin mono với các soar cell được làm bằng Monocrystalline Silicon, còn gọi là Silicon đơn tinh thể với độ tinh khiết cao Các Solar Cell được tạo nên từ các phôi Sillicon hình trụ Bốn mặt các phôi hình trụ được cắt ra khỏi để tối ưu hóa hiệu suất và giảm chi phí thành phần

● Ưu điểm:

− Được làm từ Silicon với độ tinh khiết cao nên hiệu suất sử dụng cao

− Tỉ lệ hiệu suất của các tấm pin mono thường ở khoảng 15-20%

− Độ bền cao, hiệu quả sử dụng dài lâu

− Hiệu quả hoạt động hiệu quả hơn so với pin poly trong điều kiện ánh sáng yếu

● Nhược điểm:

− Giá thành cao do quy trình sản xuất tốn kém

− Hoạt động kém hiệu quả hơn poly trong cùng điều kiện nhiệt độ tăng cao

2.2 Công nghệ pin đa tinh thể (Pin Poly)

Các tấm pin mặt trời đa tinh thể đầu tiên được tạo nên từ silicon đa tinh thể như polysilicon (p_Si) và silicon đa tinh thể (mc_Si)

● Ưu điểm:

− Quá trình sản suất đơn giản và ít tốn kém Giá thành thấp hơn so với pin mono

− Mức độ giãn nở và chịu nhiệt cao

● Nhược điểm:

− Hiệu suất thấp nằm trong khoảng 13-16%

− Tuổi thọ làm việc nhiệt độ cao suy giảm nhanh so với pin mono

2.3 Công nghệ pin màng mỏng (Thin Film)

Các tấm pin mặt trời tinh thể màng mỏng được tạo nên bao gồm silicon vô định hình (a-Si), cadmium telluride (CdTe), đồng indium gallium selenide (CIS/CIGS)

● Ưu điểm:

− Sản xuất đại trà, đơn giản

− Giá thành rẻ hơn so với các loại pin năng lượng mặt trời khác

− Có thể được thực hiện linh hoạt, có nhiều tiềm năng mới

− Nhiệt độ và độ bóng cao ít ảnh hưởng đến hoạt động của các tấm pin mặt trời

2.4 Thiết kế kết cấu hệ nổi

2.4.1 Kết cấu của hệ nổi

Kết cấu bao gồm các module năng lượng mặt trời, các cấu trúc đỡ module, một số

hệ thống và thiết bị kết nối

Hình 2: Tổng quan về cấu trúc hệ nổi [8]

2.4.2 Các loại cấu trúc của hệ nổi

Gồm 3 cấu trúc cơ bản:

Hình 3 [8] : (a) Loại cấu trúc cơ bản

(b) Loại (a) kết hợp với cầu phao (c) Loại (b) kết hợp thêm hệ thống đấu nối điện

Bảng 1: So sánh giữa các cấu trúc [8]

Số module trên đơn

Công suất phát trên

mỗi cấu trúc đơn vị

(kW)

(1) EA = Số lượng

2.4.3 Thiết kế kết cấu phần khung đỡ

Vật liệu làm khung đỡ là composite Composite có khối lượng nhẹ, dễ điều chỉnh hình dạng theo ý muốn, chịu nhiệt cực tốt, ít bị biến dạng va đập có rất nhiều ưu điểm so với các vật liệu kim loại như: nhôm, thép…

Hình 4: Mô tả khung giá đỡ [8]

Bảng 2: Các đặc điểm cơ học [8]

Lực đàn hồi (GPA1) 33.28 17.33

Độ bền kéo (MPA2) 402.58 183,85 Trọng lượng(kN/m2) 18.42 18.42

Độ uốn cong(MPA) 161.03 73.54

(4) SMC FRP là vật liệu composite kết hợp công nghệ SMC

(sheet moudling compound)

2.4.4 Thiết kế phần khớp nối

Hệ thống kết nối được chế tạo từ thép không ghỉ, chống va đập, gồm các bu lông chống ăn mòn, hệ thống chế tạo có thể uốn cong theo mặt nước

Hình 5: (a) Kết cấu định hình C; (b) Kết hợp đấu nối định hình C [8]

2.4.5 Thiết kế hệ thống neo đậu

Hệ thống neo đậu để giữ cho hệ thống mặt nổi nằm đúng vị trí lắp đặt, đảm bảo an toàn khi có thiên tai bão lũ, chống va đập, giữ được lực căng bề mặt được lắp đặt tại các đập hoặc hồ chứa

Hình 6: Mô hình hệ thống neo đậu [8]

Hình 7: (a) Mô hình giữ bằng cáp; (b) Mô hình giữ bằng composite [8]

CHƯƠNG 3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 Khảo sát vị trí lắp đặt

Hồ Dầu Tiếng là hồ nước ngọt nhân tạo lớn nhất Việt Nam và Đông Nam Á Hồ có khu đầu mối nằm tại huyện Dầu Tiếng, tỉnh Bình Dương và huyện Hớn Quản, tỉnh Bình Phước song lưu vực chủ yếu nằm trên địa phận huyện Dương Minh Châu và một phần nhỏ trên địa phận huyện Tân Châu, thuộc tỉnh Tây Ninh nằm cách thành phố Tây Ninh 25 km

về hướng Đông, cách trạm biến thế 110 kV Trảng Bàng 48 km, cách trung tâm thành phố

Hồ Chí Minh 85 km , với diện tích mặt nước là 270 km2 và 46 km2 đất bán ngập nước, dung tích chứa 1,58 tỷ m3 nước

Hình 8: Hình ảnh mặt Hồ Dầu Tiếng

3.2 Đặc điểm khí hậu

Đối với nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới, gần đường xích đạo nên lượng bức xạ mặt trời trong năm là tương đối cao Thời gian chiếu sáng trung bình trong một năm từ 2000 đến 2600 giờ Khu vực Nam Bộ nhận bức xạ khoảng 5-6 (kWh/m2) hàng ngày Khu vực Nam trung bộ và Tây nguyên nhận bức xạ khoảng 4-6 (kWh/m2) hàng ngày, lượng bức xạ

trung bình tương đối cao và không thay đổi nhiều Đây là nguồn năng lượng dồi dào nhất và sạch nhất

Hình 9: Bản đồ bức xạ mặt trời ở Việt Nam

3.2.1 Số giờ nắng trong năm

Giờ nắng phụ thuộc chặt chẽ và tỷ lệ nghịch với lượng mây Chính vì vậy mà trong thời kỳ ngày dài nhất cũng không hẳn là thời kỳ có số giờ nắng trong ngày nhiều nhất Thật vậy, nên dù tháng 6 là tháng có ngày dài nhất trong năm, nhưng số giờ nắng của nó ít hơn

số giờ nắng của tháng 12

Nhìn chung Tây Ninh là nơi khí hậu khá nắng nóng và oi bức, tổng số giờ nắng hàng năm lên đến 2400 giờ/ năm Đỉnh điềm nhất vào tháng 12 đến tháng 4 năm sau

3.2.2 Hệ sinh thái, tiềm năng phát triển, dân cư và đường sá

Hệ sinh thái nơi đây chủ yếu là các loài cá nước ngọt, các hòn đảo hoang sơ, có nhiều khu vực đầm lầy cùng với các loại cây sinh sống được dưới đầm lầy như đước, bạch đàn

Hình 10: Cảnh sinh thái trên hồ

Xu hướng lắp đặt điện mặt trời trên mặt nước là một hướng mới, các tấm pin mặt trời sẽ được lắp đặt nổi trên mặt nước, sẽ được làm mát bởi nước bên dưới, do đó nâng cao hiệu suất lên đến 57% so với đặt trên cạn Đồng thời các tấm pin này sẽ giảm thiểu 90% lượng nước bốc hơi Những năm gần đây điện năng lượng mặt trời khởi sắc trở lại bởi sự chắp cánh của xu hướng sản xuất ngay trên mặt nước của sông hồ và cả trên mặt biển

Một dải năng lượng mặt trời nổi sẽ làm tối màu nước bên dưới, vì vậy cá trong lòng

hồ có bóng râm để ẩn náu, hạn chế sự bốc hơi nước trong hồ, cho phép lưu trữ nhiều nước hơn, góp một phần nhỏ để hạn chế sự nóng lên mà chúng ta đang gây ra bởi việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và ngăn chặn sự phát triển của tảo

Ngoài ra, hiện nay chính sách của tỉnh đã có dự án lắp đặt hệ thống điện mặt trời gần khu vực dự án, từ đó tạo thuận lợi cho việc đấu nối hòa lưới, thuận tiện cho dự án Trên

những điều kiện thuận lợi đó thì việc tiến hành khảo sát lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mặt Hồ Dầu Tiếng là việc làm phù hợp và cần thiết Tuy nhiên, cũng có những khó khăn nhất định, về công nghệ pin khá đắt đỏ, tính toán lắp đặt mặt nổi thì khá phức tạp và khó khăn, có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái nơi đây Tóm lại, tuy gặp những khó khăn nhất định, nhưng có thể khắc phục được, cần khảo sát kỹ hệ sinh thái nơi đây, đưa ra phương án tính toán hợp lí và tìm chủ đầu tư

Ở đây dân cư thưa thớt, chủ yếu sống theo mùa vụ và thường ở đây là nơi tập trung các đồng bào dân tộc anh em từ nước bạn Campuchia đến đây sinh sống, đánh bắt

Đường sá tương đối bằng phẳng, trải nhựa, thuận tiện di chuyển, là tuyến đường lưu thông giữa hai tỉnh Bình Dương và Tây Ninh

3.3 Bức xạ mặt trời và số giờ nắng

Bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất:

Cường độ tia trực xạ ở ngoài lớp khí quyển đối với 1m2 bề mặt vuông góc với phương của tia được tính theo công thức 2.1[1]:

𝜑𝐸𝑆: hệ số góc bức xạ giữa trái đất và mặt trời (rad);

𝜃𝑚: góc nhìn mă ̣t trời từ trái đất, 𝜃𝑚 = 32′ (xem hình 2.1);