Chương 1: TỔNG QUAN 1. Năng lượng tái tạo và môi trường Ngày nay năng lượng hóa thạch vẫn ngày được khai thác để đáp ứng nhu cầu năng lượng trên thế giới. Theo số liệu mới nhất của IEA, lượng tiêu thụ hóa thạch năm 2015 chiếm 81,5 %, số còn lại là năng lượng tái tạo. Do đó , lượng khí thải CO2 cũng đang tăng lên với con số gấp đôi, gấp ba,.
điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu toàn cầu. Chính vì thế việc tìm kiếm nguồn năng lượng mới thay thế nguồn năng lượng hóa thạch là vấn đề cấp thiết hiện nay. Thế giới hiện nay đang nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như: năng lượng gió, năng lượng song, năng lượng thuỷ triều… Theo bách khoa toàn thư: Năng lượng tái tạo là năng lượng từ các nguồn tài nguyên được bổ sung liên tục và không thể bị cạn kiệt, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, thủy điện, gió, địa nhiệt, đại dương và sinh học. Chúng là một nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm không khí, và không đóng góp vào sự nóng lên của khí hậu toàn cầu, hiệu ứng nhà kính.
Vì các nguồn năng lượng này là tự nhiên nên chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp. Trong các nguồn năng lượng tái tạo có thể nói nguồn năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, có thể sản xuất điện năng hay nước nóng. Việt Nam, một quốc gia sử dụng nhiên liệu hóa thạch để phục vụ nhu cầu năng lượng trong nước. Trong những năm gần đây, nhà nước kêu gọi tiết kiệm năng lượng và chấm dứt xây dựng thêm các nhà máy thủy điện, nhiệt điện,… Thu hút đầu tư vào lĩnh vực năng lượng gió, năng lượng mặt trời tại các tỉnh miền Trung và Nam Bộ.
Cụ thể, hiện nay có hàng loạt dự án đầu tư tại tỉnh Bình Thuận và Ninh Thuận của Việt Nam. Ở Việt Nam tuy chúng ta đang chỉ ứng dụng thử nghiệm cách đây vài năm nhưng theo các báo cáo cho thấy thì tiềm năng về lĩnh vực năng lượng mặt trời rất lớn. Chúng ta được vị trí đia lí ưu đãi một nguồn năng lượng mặt trời vô cùng lớn. Cụ thể năng lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt 4 đến 5kWh/m2 mỗi ngày.
Mật độ năng lượng mặt trời biến đổi trong khoảng 300 đến 500 cal/cm2/ngày. Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 1.100 giờ, đặc biệt là khu vực phía Nam từ Đà Nẵng trở vào có số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 2. Đây là khu vực được đánh giá là ứng dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả. Do đó, việc sử 3 Luan van dụng nguồn năng lượng mặt trời để làm nóng nước,… thay cho các phương thức cũ như điện trở, lò hơi,.
có ý nghĩa hết sức to lớn. Sư phát triển của năng lượng tái tạo 1. Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo của thế giới Thế kỉ XXI chúng ta đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của nghành công nghiệp thế giới, cụ thể là năng lượng mặt trời – nguồn năng lượng sạch và không bao giờ cạn kiệt. Các quốc gia đang có những chương trình hành động để giảm thiểu biến đổi khí hậu, do đó chúng ta có thể thấy rõ sản lượng điện từ năng lượng của các quốc gia tăng theo hang năm với những con số ấn tượng.Biểu đồ thể hiện sự tăng trưởng năng suất của năng lượng mặt trời qua các năm Các dạng năng lượng chính: - Năng lượng không tái tạo: Năng lượng nguyên tử, Năng lượng hóa thạch.
- Năng lượng tái tạo: Năng lượng mặt trời, Năng lượng gió, Năng lượng thủy triều, Năng lượng thủy điện, Năng lượng sóng biển, Năng lượng địa nhiệt, Năng lượng sinh khối. Dân số tăng nhanh và tốc độ đô thị hóa chóng mặt trên toàn cầu cũng là một yếu tố ảnh hưởng mạnh đến nhu cầu về năng lượng. Dân số thế giới đã tăng từ khoảng 5,5 tỷ người trong năm 1993 lên tới gần 7 tỷ người vào năm 2010. EU ( Europe) là khu vực phát triển năng lượng mặt trời rất sớm với những cam kết về các hiệp định giảm thiểu ô nhiễm nhà kính, do đó pin mặt trời được áp dụng rất nhiều ở những quốc gia này.
Sự hỗ trợ mạnh mẽ của chính phụ trong các dự án như: pin mặt trời ở trên nóc tàu cao tốc hay dự án kết hợp tuabin gió kết hợp với pin mặt trời để chiếu sáng, xe sử dụng năng lượng mặt trời di chuyển với tốc độ cao,… nhằm 4 Luan van giải quyết vấn đề chất lượng không khí, đảm bảo nhu cầu năng lượng thể hiện sự quyết tâm nghiêm túc của các quốc gia. Chi phí đầu tư cho một số công nghệ năng lượng mặt Trời đang giảm nhanh. Ở nhiều quốc gia, giá của năng lượng tái tạo hiện nay rất cạnh tranh so với năng lượng hóa thạch và năng lượng hạt nhân. Bên cạnh đó, việc triển khai năng lượng Mặt Trời đã và đang tạo ra nhiều giá trị và việc làm tại địa phương.
Đối với các nước có nền kinh tế tăng trưởng thấp và các nước đang phát triển trên thế giới, nó sẽ cung cấp một giải pháp để tăng thu nhập, cải thiện cán cân thương mại, đóng góp cho phát triển công nghiệp và tạo ra việc làm. Hình dưới đây sẽ minh họa tình hình tiêu thụ năng lượng cơ bản của thế giới phân theo nguồn năng lượng từ năm 1970-2025.Nhu cầu sử dụng năng lượng của các quốc gia ngày càng tăng mạnh kèm theo vấn đề ô nhiễm môi trường gây nên tình trạng biến đổi khí hậu. Đây là vấn đề mà cả thế giới đang rất quan tâm. Do đó việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng hóa thạch làm vấn đề hết sức cấp bách.
Biểu đồ tiêu thụ năng lượng thế giới thế giới của các nguồn tiêu thụ 1. Tình hình sử dụng năng lượng tái tạo của nước ta Ở Việt nam, các ứng dụng năng lượng mặt trời đã phát triển nhanh chóng kể từ những năm 90, tuy nhiên đa số chỉ ở quy mô nhỏ lẻ và tập trung chủ yếu vào việc khai thác nhiệt năng từ năng lượng mặt trời, được thực hiện ở các hộ gia đình, đơn vị có điều kiện kinh tế khá (do vốn đầu tư bấy giờ còn lớn) có nhu cầu về nước nóng, tranh thủ không gian trên cao đón nắng như tầng thượng nhà cao tầng. Hiện nay, với điều kiện kinh tế đã tốt hơn, nhu cầu của con người cũng tăng, hệ thống các bộ thu năng lượng Mặt Trời đã trở nên phổ biến hơn, không chỉ ở thành thị mà còn ở các vùng nông thôn, những nơi có điều kiện nắng tự nhiên tốt. Các hộ gia đình và doanh nghiệp sẵn lòng đầu tư vào bộ thu không khí sử dụng năng lượng mặt trời vì có thể tiết kiệm 5 Luan van hoá đơn tiền điện.
Cho đến nay, công nghệ sản xuất thiết bị collector tấm phẳng bằng năng lượng mặt trời có thể dễ dàng huy động vốn đầu tư từ thành phần kinh tế tư nhân. Tuy nhiên, nhìn chung việc ứng dụng sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam vẫn chưa cao, do ý thức của người dân về sử dụng năng lượng tái tạo còn hạn chế. Ước tính, nguồn năng lượng tự nhiên hiện nay của chúng ta sẽ cạn kiệt trong thời gian tới, trong đó dự báo nguồn dầu mỏ thương mại trên thế giới còn dùng khoảng 60 năm, khí tự nhiên 80 năm, than 150-200 năm. Tại Việt Nam, các nguồn năng lượng tự nhiên này có thể còn hết trước thế giới một vài chục năm.
Trong bối cảnh đó, các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo đến trước năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhập khoảng 12%-20% năng lượng, đến năm 2050 lên đến 50%-60%, chưa kể điện hạt nhân. Tình hình năng lượng hiện nay của chúng ta, trong lĩnh vực điện năng chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện. Thủy điện tuy có tiềm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết, nếu phát triển quá lớn chưa thể lường trước những biến đổi về dòng chảy tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Điện hạt nhân còn đang trong quá trình chuẩn bị phương án….
Nhu cầu sử dụng bộ Collector tại Việt Nam Nhu cầu sử dụng bộ thu Collector không khí ở Việt Nam được đánh giá là có tiềm năng trong lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là lĩnh vực sấy. Bên cạnh đó, bộ thu Collector còn có thể làm nóng nước phục vụ cho quá trình sinh hoạt, tuy nhiên điều đáng nói là dự án chỉ dừng ở tiềm năng. Còn về phạm vi áp dụng thì còn hạn chế. Đây là nguồn năng lượng cung cấp cho quá trình gia nhiệt trong gia đình là điện, gas,.
và khó thay đổi do tâm lý còn e dè của người dân khi phải chọn chuyển qua sử dụng năng lượng mặt trời. Trong những năm gần đây, phát triển mô hình bộ thu kết hợp làm nóng nước. Mô hình này đã được nhiều gia đình, khách sạn thay thế hệ thống nước nóng cũ. Đây là tin vui và là dấu hiệu cho thấy tiềm năng phát triển của những sản phẩm này tại thị trường Việt Nam.
Phương pháp nghiên cứu 1. Khả năng ứng dụng của đề tài nghiên cứu Ứng dụng vào các hộ gia đình, cơ sở kinh doanh, trường học, xí nghiệp,…v.v để tiết kiệm hiệu quả việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, làm giảm ô nhiễm môi trường. 6 Luan van Dùng làm nguồn tham khảo cho sinh viên trong trường, cho các công ty muốn triển khai hệ thống. Có thể ứng dụng trong nghiên cứu và thiết kế các hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời.
7 Bộ Collector không khí có cánh kiểu cánh dọc thẳng Năng lượng mặt trời có thể nói là nguồn năng lượng vô tận, sử dụng nguồn nhiệt từ năng lượng này để ứng dụng vào sinh hoạt và công nghiệp. Biểu đồ so sánh lượng sử dụng năng lượng tái tạo và nhiên liệu hóa thạch từ năm 2001-2015 7 Luan van Bộ thu Collector không khí làmôṭ trong những hệ thống sử dụng nhiệt từ năng lượng mặt trời hiệu quả mà không cần dùng điện năng cần được nghiên cứu ứng dụng để đáp ứng nhu cầu cho sinh hoạt và công nghiệp. Việc tính toán mô hình hóa và mô phỏng làrất cần thiết vàquan trong,̣ vì nó giúp cho việc tính toán thiết kế, so sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm để từ đó dễ dàng cải thiện hiệu suất của hệ thống. Bên cạnh đó nghiên cứu này có thể ứng dụng trong đào tạo sinh viên chuyên ngành công nghệ nhiệt, cũng như chuyển giao cho các công ty chuyên về lĩnh vực năng lượng mặt trời.