Nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm chất hữu cơ tại sông Tô Lịch bằng hệ thống sục khí sử dụng pin năng lượng mặt trời

Tại khu vực Hà Nội, bức xạ mặt trời vào các tháng 1, 2, 3, 4, 11, 12 tương đối thấp, thấp nhất là vào khoảng tháng 1 và tháng 2.

Tính toán theo hình 3.27 thì lượng bức xạ trung bình trong ngày đo được của mùa khô là 2,93 kWh/m2/ngày. Với lượng bức xạ này thì sẽ thiếu hụt điện năng để cung cấp cho hệ thống sục khí, khi đó cần lấy thêm điện từ hệ thống điện lưới quốc gia. Theo tính toán với hiệu suất chuyển đổi khoảng 20% thì trung bình 1 ngày với diện tích dàn pin 400 m2 sẽ tạo ra lượng điện năng là 2,93 * 20% * 400 = 234,4 kW/ngày.

Vậy theo ước tính thì lượng điện năng thiếu hụt là 53,6 kW/ngày, một tháng lượng điện cần lấy từ lưới điện quốc gia là 1.608 kW/tháng.

 Để hiệu suất của tấm pin đạt công suất tối đa thì ta có thể lựa chọn lắp hệ thống pin xoay chiều theo vị trí mặt trời.

Hình 3.28: Các loại mô hình 1 trục và 2 trục định hướng theo vị trí mặt trời

Nguồn: Lý Ngọc Thắng, 2013 [16]

Bảng 3.6: So sánh hiệu quả của hệ thống định hướng 1 trục và 2 trục

Hệ thống định hướng theo một trục

Hệ thống định hướng theo hai trục
Định hướng theo vị trí mặt trời từ Đông sang Tây bằng cách sử dụng một trục duy nhất	Định hướng theo vị trí mặt trời từ Đông sang Tây và phía Bắc đến phía Nam bằng cách sử dụng hai trục quay
Tăng hiệu suất thu năng lượng mặt trời tới 34%	Tăng hiệu suất thu năng lượng mặt trời tới 37%
Thiết kế đơn giản, hiệu quả	Thiết kế phức tạp hệ thống các cảm biến và điều khiển động cơ
Bảo dưỡng thấp	Chi phí bảo trì cao hơn
Chi phí đầu tư thấp hơn so với trục kép	Chi phí đầu tư cao hơn do các bộ phận bổ sung và thời gian lắp đặt
Giảm thấp khả năng hư hỏng	Các bộ phận bổ sung thêm tăng thêm khả năng hư hỏng

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 109 trang tài liệu này.

Nguồn: Lý Ngọc Thắng, 2013 [16]

Dựa trên các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra hệ thống định hướng theo trục kép chỉ có thể tăng thêm thêm 3% năng lượng so với trục đơn. Với chi phí thiết bị, chi phí bảo trì cao hơn và có thời gian ngừng để sửa chữa cao, hệ thống định hướng theo trục kép thực tế có thể ít khả năng phát triển mạnh như loại một trục.

Bảng 3.7: Danh mục máy móc thiết bị sử dụng trong quá trình lắp đặt hệ thống điện mặt trời

Thành phần vật tư / công vi ệc chính	Hãng sản xuất	Đơn vị	Số lượng
1	Tấm pin năng lượng mặt trời	AE Solar	Tấm	200
1	Tấm pin năng lượng mặt trời	JA	Tấm	200
2	Bộ Inverter hòa lưới DC-AC, 01	Fronius	Bộ	1

pha hoặc 03 pha Thiết bị giám sát qua Internet	SMA
pha hoặc 03 pha Thiết bị giám sát qua Internet	Sungrow
3	Dây cáp điện	Helukabel	Mét	-
4	MC4	Helukabel	Bộ	1
5	Hệ rail đỡ tấm pin	Antai	Hệ	1
6	Tủ điện tích hợp chống sét lan truyền	Nhập khẩu	Hệ	1
7	Thiết bị ngoại vi hệ thống, phí khảo sát, vận chuyển, thi công phần điện	Kingtek	Hệ	1
8	Chi phí thi công, hoàn thiện cơ khí	Kingtek	Công	-

Dưới đây là sơ đồ hệ thống sục khí sử dụng pin mặt trời có hòa lưới điện quốc gia.

Hình 3.29: Sơ đồ hệ thống máy sục khí sử dụng pin năng lượng mặt trời

3.2.4.3 Hiệu quả của hệ thống pin năng lượng mặt trời

Hiệu quả về môi trường

Theo đánh giá của Bộ Tài nguyên và Môi trường, cứ 1kW giờ điện năng tiết kiệm được sẽ giảm phát thải vào môi trường 0,6612 kg CO2

Bảng 3.8: Hiệu quả về môi trường của việc tiết kiệm điện năng

Quy mô hệ thống

300 kW
Điện mặt trời tạo ra/tháng	9.000 kWh
Giảm phát thải CO2/tháng	5.951 kg
Tương đương cây xanh được trồng	263

Vậy nếu sử dụng hệ thống pin mặt trời tại 1 trạm sục khí thì ta có thể tiết kiệm được 9.000 kWh tương đương với giảm 5.951 kg CO2 phát thải vào môi trường trong 1 tháng tương đương với lượng CO2 của 263 cây xanh hấp thụ được trong 1 năm.

Hiệu quả về kinh tế

Theo Thông tư 05/2019-BCT, các dự án điện mặt trời được thực hiện cơ chế mua bán điện theo chiều giao và chiều nhận riêng biệt của công tơ điện đo đếm hai chiều. Giá mua điện (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) là tiền Việt Nam đồng (tương đương với 9,35 UScents/kWh nhân với tỷ giá trung tâm của đồng Việ t Nam với đô la Mỹ do Ngân hàng Nhà nước Việt Nam công bố).

Bằng việc sử dụng nguồn điện mặt trời có thể tiết kiệm đến 100% điện năng và hiện nay có thể bán lượng điện dư cho EVN với giá là 2.134đ/ kWp. Đây cũng chính là hiệu quả nổi bật của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới. Hệ thống sẽ đồng bộ pha và kết nối giữa điện mặt trời và điện lưới; trong đó, ưu tiên sử dụng điện mặt trời cung cấp trực tiếp cho tải. Cụ thể:

 Khi công suất hòa lưới bằng công suất tải thì tải sẽ tiêu thụ hoàn toàn điện từ hệ thống điện NLMT

 Khi công suất tải tiêu thụ lớn hơn công suất hòa lưới thì tải sẽ lấy thêm lưới bù vào.

 Khi công suất tải tiêu thụ nhỏ hơn công suất hòa lưới, lượng điện thừa sẽ đẩy lên công tơ điện và được công tơ điện 2 chiều ghi nhận.

Điện năng lượng mặt trời phát ra sẽ được đồng hồ hai chiều của điện lực ghi nhận. Nếu lượng điện mặt trời phát ra lớn hơn mức tiêu thụ điện thì lượng điện dư sẽ được bù trừ vào hóa đơn tiền điện. Tổng lượng điện dư của cả năm sẽ được điện lực EVN mua lại với giá 9,35 UScent/kWh. Với tuổi thọ có thể kéo dài trên 25 năm sẽ giúp mang lại hiệu quả lâu dài về mặt kinh tế. Chính vì vậy, sử dụng điện mặt trời không chỉ tiết kiệm chi phí, bảo vệ môi trường mà còn được xem là giải pháp tiết kiệm điện năng đáng đầu tư hiệu quả trong thời điểm hiện nay.

Bảng 3.9: Tỷ giá thu mua điện

Năm dự án

Giá mua điện (VNĐ)

Tỉ giá VNĐ/ USD

Trước 01/01/2018

2.086 đồng/kWh (9,35 UScents/kWh)

22.316 đồng/USD

01/01/2018

31/12/2018

2.096 đồng/kWh

(9,35 UScents/kWh)

22.425 đồng/USD

01/01/2019

31/12/2019

2.134 đồng/kWh

(9,35 UScents/kWh)

22.825 đồng/USD

Từ 2020

tiền Việt Nam đồng tương đương với 9,35 UScents/kWh

Theo tỉ giá NHNN ngày 31/12 của năm liền trước

Với 1 trạm sục khí sử dụng 288 kW/ngày thì 1 tháng sử dụng 8.640 kW, với mức tính giá điện theo 6 bậc như bảng 3.10 thì nếu không sử dụng pin mặt trời thì mỗi một tháng sẽ phải trả 25.027.480 vnđ.

Theo kịch bản 1 thì lượng điện dư ra là 3.720 kW sẽ được bán cho EVN với giá 2.134 vnđ thì một tháng sẽ thu được 7.938.480 vnđ.

Theo kịch bản 2 thì lượng điện thiếu là 1.608 kW. Vậy một tháng sẽ cần phải trả thêm là 4.444.816 vnđ.

Theo tính toán thì trong 1 năm số tiền tiết kiệm được nếu đầu tư hệ thống pin mặt trời là: 321.291.744 vnđ

Vậy với mức đầu tư cho 1 trạm là khoảng 1,5 đến 2 tỷ đồng thì sau khoảng 5 năm đến 6 năm sẽ thu hồi vốn.

Bảng 3.10: Bảng giá điện sinh hoạt theo 6 bậc được ban hành tháng 3/2019

Hiệu quả về thẩm mỹ

Con đường đi bộ dọc bờ sông Tô Lịch đã được hoàn thành. Nếu như sử dụng hệ thống tấm pin lợp phía trên như một mái che thì phần mái sẽ được cách nhiệt bằng hệ thống tấm pin giúp giảm nóng. Ngoài ra còn đem lại tính thẩm mỹ và sự mới mẻ cho con đường đi bộ này.

Hình 3.30: Đường đi bộ dọc theo sông Tô Lịch

3.2.4.4 Phương án thu gom xử lý pin năng lượng mặt trời sau khi hết hạn sử dụng

Trước đây, các chuyên gia môi trường luôn lo lắng về sự bùng nổ của điện năng lượng mặt trời, vì họ lo ngại các sản phẩm này sẽ trở thành một lượng rác thải công nghệ khổng lồ khi hết vòng đời sử dụng. Thông thường, các tấm pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ khoảng 20 - 30 năm. Do đó, nếu không có quy trình tái chế những sản phẩm này, sẽ có thêm 60 triệu tấn chất thải công nghệ nằm trong các bãi chôn lấp vào năm 2050, điều đó sẽ gián tiếp khiến điện năng lượng mặt trời không còn thực sự thân thiện với môi trường như ban đầu. Tuy nhiên, vấn đề này đang được giải quyết bằng một phương thức mới, vừa đem lại hiệu quả kinh tế, vừa làm sạch môi trường.

Pin năng lượng mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel/module) bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cell) - là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Ngày nay, vật liệu chủ yếu chế tạo tế bào quang điện (solar cell) là silic dạng tinh thể (đơn tinh thể, đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng. Tế bào quang điện (solar cell) được ghép lại thành khối để trở thành pin năng lượng mặt trời (solar panel). Thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin năng lượng mặt trời.

Hình 3.31: Cấu tạo pin năng lượng mặt trời

 Khung (Frame): Khung được làm bằng nhôm.

 Kính (Glass): Kính loại cường lực/an toàn.

 Phim EVA (Encapsulant): là lớp phim mỏng giúp liên kết vững chắc giữa tế bào quang điện (solar cell) và kính cường lực/lớp phủ polymer (backsheet) nhằm bảo vệ chống va đập và nâng cao tuổi thọ các tế bào quang điện (solar cell). EVA là loại vật liệu polymer (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) kết hợp giữa Ethylene và Acetate và được sản xuất qua phản ứng trùng hợp dưới áp suất rất cao, được ứng dụng rộng rãi trong ngành may mặc, giày dép, công nghiệp phụ trợ….

 Tế bào quang điện (solar cell): là tấm silic dạng tinh thể (đơn tinh thể, đa tinh thể) hoặc màng silic mỏng là yếu tố chính của pin mặt trời.

 Lớp phủ polymer (Backsheet): là lớp bảo về mặt dưới của tế bào quang điện (solar cell) tránh bị mài mòn do môi trường. Phần lớn các nhà sản xuất pin mặt trời sử dụng PVF (Polyvinyl fluoride) để làm Backsheet. PVF là một vật liệu polymer chủ yếu được sử dụng trong nội thất máy bay, làm áo mưa.... Một số pin cao cấp hơn sử thì lớp “Backsheet” bằng kính cường lực (loại double glass).

 Hộp nối điện (Junction box): Vỏ hộp thông thường là loại polymer chịu nhiệt, chịu lửa, chịu thời tiết, chống tia UV gây lão hóa.... Các đầu nối trong hộp thường làm bằng đồng thau, phủ bạc hoặc phủ thiếc.

 Các dây dẫn (Wiring): liên kết giữa các tế bào quang điện (solar cell) và liên kết với hộp nối điện. Các dây dẫn này làm bằng đồng hoặc bạc.

Trong các thành phần cấu tạo nêu trên, tấm kính cường lực và tế bào quang điện được sản xuất từ cát với thành phần chủ yếu là Oxit Silic (SiO2) là vật liệu để