MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Năng lượng có vai trò rất quan trọng trong đời sống sinh hoạt và sản xuất. Những hệ quả nghiêm trọng do các cuộc khủng hoảng năng lượng gây ra trong lịch sử đã cho thấy tầm quan trọng của năng lượng đối với cuộc sống của con người.Giá năng lượng tác động mạnh tới mọi hoạt động kinh tế - xã hội. Gần đây có thể thấy mỗi khi xăng dầu tăng giá, một loạt các hàng hóa, dịch vụ khác tăng giá theo.
Việt Nam là nước sử dụng năng lượng chưa hiệu quả, lại phụ thuộc phần lớn vào nguồn nhập khẩu xăng, dầu nên nền kinh tế bị tác động rất lớn bởi những biến động về năng lượng trên thế giới. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả sẽ góp phần giảm chi phí đầu tư, tăng lợi nhuận, cải thiện môi trường làm việc, tăng khả năng cạnh tranh, bảo vệ nguồn tài nguyên, bảo vệ môi trường. Ngày nay, nhu cầu tiêu thụ năng lượng ở nước ta đang gia tăng mạnh mẽ, trong bối cảnh đang phải phấn đấu vượt qua những thách thức to lớn về nguy cơ hủy hoại môi trường, nguồn tài nguyên năng lượng truyền thống (than, dầu khí, thủy điện) ngày càng khan hiếm, thì chủ đề “tiết kiệm năng lượng” có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Có thể khẳng định rằng, tiết kiệm năng lượng là tất yếu, sẽ là giải pháp lựa chọn ưu tiên hàng đầu cho các nhà đầu tư bởi vì những lợi ích mà nó mang lại: chi phí vận hành thấp, hiệu quả cao, đặc biệt nó đáp ứng được tiêu chí trong chính sách phát triển bền vững.
Vậy, một doanh nghiệp nào đó phải làm gì để bằng một cách nào đó có thể đánh giá được tình hình sử dụng năng lượng tại doanh nghiệp của mình có hiệu quả hay không, từ đó tìm ra các phương án thay thế hoặc chuyển đổi kết hợp nhằm mục đích cuối cùng là “tiết kiệm năng lượng” hiệu quả cho doanh nghiệp của mình. Đây là một việc làm rất cần thiết đối với bất kỳ doanh nghiệp nào hiện nay. HV: NGUYỄN VĂN QUYẾT 1 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: GS. LÊ CHÍ HIỆP Mặt khác, tiết kiệm năng lượng là tiêu chí quan trọng của “công trình xanh”.
Theo xu hướng của thế giới thì du lịch gắn liền với thiên nhiên và hướng đến xu thế “du lịch xanh”. Nắm bắt được xu hướng phát triển của thế giới nên nhiều khách sạn, khu nghỉ dưỡng cao cấp của Việt Nam nói chung đã chọn và định hướng cho mình theo con đường du lịch xanh, nhằm thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng nói chung và tiết kiệm điện nước nói riêng. Hiện nay, việc sản xuất nước nóng dùng năng lượng mặt trời nhằm tiết kiệm năng lượng cũng như bảo vệ môi trường đang dần được các doanh ngiệp cũng như hộ gia đình quan tâm hơn để đưa vào sử dụng, tuy nhiên vẫn chiếm tỷ lệ khá thấp so với các phương pháp khác, mà lý do chủ yếu là do giá thành đầu tư ban đầu cao và hoạt động không ổn định theo mùa trong năm, cũng như chịu ảnh hưởng nhiều bởi yếu tố thời tiết và vùng miền. Vài năm trở lại đây, việc nghiên cứu để tìm ra phương án cung cấp nước nóng nào tốt nhất cả về mặt kinh tế và kỹ thuật vẫn đang tiếp diễn, đặc biệt là việc kết hợp giữa năng lượng mặt trời với một nguồn năng lượng khác đang được quan tâm.
Với tất cả những yếu tố trên đã đưa tác giả đến việc chọn hướng đề tài nhằm đề xuất một số giải pháp khả thi nhất cả về mặt kinh tế, kỹ thuật, và cả về việc giảm ô nhiễm môi trường trong việc cung cấp nước nóng cho các khu nghỉ dưỡng cao cấp nói chung tại Việt Nam. Cụ thể là “Nghiên cứu các giải pháp cung cấp nước nóng mặt trời cho các khu nghỉ dưỡng cao cấp tại Việt Nam”. Mục đích của đề tài - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết liên quan đến việc cung cấp nước nóng mặt trời ở điều kiện thời tiết Việt Nam, dựa trên các công trình nghiên cứu đã có. - Đo đạc thực tế thông số cần thiết của một số hệ thống sản xuất nước nóng đang được sử dụng, từ đó kiểm nghiệm, xử lý số liệu thành dạng bảng và biểu đồ so sánh.
HV: NGUYỄN VĂN QUYẾT 2 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: GS. LÊ CHÍ HIỆP - Tính toán lý thuyết hệ thống sản xuất nước nóng bằng nhiều phương án khác nhau cho công trình cụ thể khảo sát, có so sánh các thông số về kỹ thuật, kinh tế, sự phát thải khí CO2 giữa các phương án. - Xây dựng chương trình tính toán mô phỏng bằng phần mềm Matlab, từ đó tính toán kiểm nghiệm các các kết quả đã tính toán lý thuyết và đã đo đạc thực tế. - So sánh hiệu quả kinh tế - kỹ thuật, mức độ phát thài CO2 của các hệ thống sản xuất nước nóng mặt trời với một số phương pháp sản xuất nước nóng khác.
Từ đó có những kiến nghị, đề xuất cho từng phương án. Đối tượng và Phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng nghiên cứu - Các khu nghỉ dưỡng, khách sạn cao cấp tại Việt Nam b. Phạm vi nghiên cứu - Các giải pháp nước nóng mặt trời 4.
Tính cấp thiết của đề tài - Hiện nay, bài toán tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng nói chung, trong đó việc tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng ở hạng mục cung cấp nước nóng nói riêng, cũng như vấn đề giảm phát thải khí CO2 ra ngoài môi trường khiến cho nhiều nhà đầu tư còn đang phân vân lựa chọn và đưa ra quyết định sao cho hợp lý và đạt được hiệu quả cao, theo tiêu chí của “công trình xanh”. - Việc cung cấp nước nóng bằng phương án nào thì hợp lý nhất cả về mặt kinh tế, kỹ thuật, cũng như đáp ứng được các quy chuẩn cho dự án của mình như: quy chuẩn về “công trình xanh”, quy chuẩn QCVN 09:2013/BXD là quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các công trình xây dựng sử dụng năng lượng hiệu quả…là vấn đề quan tâm của các nhà đầu tư. - Việc tính toán thiết kế, so sánh, phân tích các yếu tố như: chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật, khả năng áp dụng, mức độ gây ô nhiễm môi trường…từ đó tìm ra được HV: NGUYỄN VĂN QUYẾT 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: GS. LÊ CHÍ HIỆP phương án cung cấp nước nóng phù hợp và “tốt” nhất là vấn đề cấp thiết, có ý nghĩa lớn đối với doanh nghiệp nói riêng và sự phát triển của xã hội nói chung về vấn đề sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa khoa học Kết quả của đề tài có thể sử dụng làm cơ sở dữ liệu và tài liệu tham khảo cho các đề tài hay dự án tương tự. - Ý nghĩa thực tiễn Vấn đề tiết kiệm năng lượng ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung đang là vấn đề cấp thiết và rất được quan tâm. Tìm ra phương án cung cấp nước nóng “tốt” nhất về mặt kinh tế, kỹ thuật vừa tiết kiệm năng lượng vừa giảm ô nhiễm môi trường đang rất được quan tâm, khuyến khích áp dụng. Do đó, tác giả cho rằng đề tài mang khá nhiều ý nghĩa về thực tiễn.
Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Sử dụng các công thức tính toán liên quan đến tính toán kỹ thuật cho các hệ thống cung cấp nước nóng: các công thức về truyền nhiệt, các công thức lên quan đến tính toán công suất thiết bị, lên quan đến năng lượng mặt trời… Ngoài ra, sử dụng các công thức tính toán về mặt kinh tế: tính toán chi phí đầu tư, chi phí vận hành, lợi nhuận thu được, tính thời gian hoàn vốn, tính giá trị hiện tại ròng NPP và suất thu hồi nội tại IRR của các dự án…để thấy được phương án nào có “lợi” hơn về mặt kinh tế. - Phương pháp đo đạc thực nghiệm Nhằm đo đạc thực tế một vài thông số cần thiết của một số hệ thống sản xuất nước nóng hiện tại đang sử dụng để có cái nhìn tổng quát hơn về giải pháp được đề xuất lựa chọn áp dụng. HV: NGUYỄN VĂN QUYẾT 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: GS. LÊ CHÍ HIỆP - Phương pháp phân tích, đánh giá Từ các tính toán lý thuyết, các thông số đo đạc thực tế và kiểm nghiệm kết quả qua phần mềm và từ những phân tích về mặt kinh tế, kỹ thuật, tác giả nhìn nhận một cách tổng thể, từ đó đề xuất một vài phương án cung cấp nước nóng khả thi nhất về mọi mặt cho các khu nghỉ dưỡng, khách sạn cao cấp tại Việt Nam.
Giới hạn của đề tài nghiên cứu - Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn, nên phần đo đạc thực nghiệm cũng như phần mềm mô phỏng của tác giả còn hạn chế. - Số liệu khí hậu sẽ có thay đổi theo thời gian nên sẽ có những sai số nếu áp dụng tính toán vào một thời điểm khác trong tương lai. - Phương án tích hợp năng lượng mặt trời vào bơm nhiệt để sản xuất nước nóng mới chỉ được ứng dụng thành công ở quy mô hộ gia đình, còn ở quy mô công nghiệp thì chưa được đưa vào kiểm nghiệm, cần có thời gian. Cấu trúc của luận văn Cấu trúc luận văn có 7 chương như sau: Chương 1: Tổng quan về việc sử dụng nguồn năng lượng cũng như các phương pháp sản xuất nước nóng Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính toán lý thuyết hệ thống cung cấp nước nóng Chương 4: Kết quả khảo sát và số liệu đo đạc một số công trình sử dụng nước nóng mặt trời Chương 5: Phần mềm tính toán mô phỏng Chương 6: Phân tích, đánh giá tính kinh tế và mức độ phát thải CO2 của từng phương án Chương 7: Kết luận và kiến nghị HV: NGUYỄN VĂN QUYẾT 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ GVHD: GS.
LÊ CHÍ HIỆP CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ VIỆC SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG CŨNG NHƯ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG 1. Tổng quan tình hình sản xuất nước nóng trên thế giới và trong khu vực Nhu cầu sử dụng nước nóng phục vụ trong công nghiệp, cũng như trong sinh hoạt hàng ngày tại các nước trên thế giới ngày càng tăng cao. Theo nhiều thống kê, thì năng lượng tiêu hao cho việc sản xuất nước nóng chiếm từ 20 – 40% tổng nguồn năng lượng tiêu hao của một hộ gia đình [1]. Vì thế, vấn đề sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng trong việc sản xuất nước nóng, rất được quan tâm và chú ý tại các nước, nhất là các nước xứ lạnh.
