- Trang Chủ
- Năng lượng
- Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điện kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời với điện lưới trên tàu biển
Xem mẫu
- thực hiện ở nhiệt độ (720±10)oC. Vỏ động cơ phóng được nhiệt luyện hóa bền như sau: tôi ở nhiệt
độ (920±10)oC, giữ nhiệt 2h, nguội không khí hoặc dầu; ram ở nhiệt độ (280360)oC, giữ nhiệt 2h,
nguội cùng lò đến 150oC trong 30 phút, sau đó đưa sản phẩm ra nguội ngoài không khí đến nhiệt
độ thường. Qua kiểm tra đánh giá cơ tính và kết quả thử bền, thử phá hủy sản phẩm cho thấy, sản
phẩm vỏ động cơ phóng hoàn toàn đáp ứng được điều kiện kỹ thuật nghiệm thu của sản phẩm, và
tương đương sản phẩm của Nga. Kết quả này là cơ sở cho việc làm chủ công nghệ chế tạo vật
liệu và chế tạo sản phẩm ứng dụng trong kỹ thuật hàng không, chế tạo tên lửa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Tài Minh. Báo cáo tổng kết đề tài: “Nghiên cứu công nghệ nấu luyện một số mác thép
hợp kim đặc biệt và chế tạo vỏ, cánh tên lửa PKTT”. 2010.
[2]. Nguyễn Tiến Tài, Nguyễn Xuân Phương. Báo cáo tổng kết đề tài: “Nghiên cứu công nghệ chế
tạo một số mác thép hợp kim đặc biệt sử dụng trong kỹ thuật hàng không”. 2016.
[3]. И.Г. Сизов. Б.Д Дыгденов. Материаловедение и термическая обработка металлов.
Уран-идэ ВСГТУ, 2006 г.
[4]. М.И. Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер.Специальные стали. М.: Металлургия, 1985 г.
Ngày nhận bài: 20/02/2017
Ngày phản biện: 18/6/2017
Ngày duyệt đăng: 23/6/2017
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỆN KẾT HỢP SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI VỚI ĐIỆN LƯỚI TRÊN TÀU BIỂN
STUDY APPLYCATION OF ELECTRIC SYSTEM COMBINED BETWEEN SOLAR
ENERGY AND GRID ON THE VESSELS
TRẦN HỒNG HÀ
Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
Tóm tắt
Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu sử dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời như một
năng lượng tái tạo được sử dụng trên tàu thủy. Hệ thống điện kết hợp sử dụng năng
lượng mặt trời với điện lưới trên tàu thủy có thể giảm chi phí nhiên liệu, đồng thời bảo vệ
môi trường bằng cách giảm đáng kể lượng khí thải carbon dioxide. Bài báo phân tích tính
khả thi khi lắp đặt các tấm năng lượng mặt trời lên tàu và cũng tính toán thời gian hoàn
vốn từ đầu tư thông qua lượng điện được sinh ra hàng năm.Thời gian hoàn vốn đầu tư
phụ thuộc rất lớn vào giá nhiên liệu.
Từ khóa: Năng lượng gió, khí thải các bon.
Abstract
This paper presents the results of research using systems such as solar cells that is a
renewable energy used on the ships. Electrical system that combines solar energy with
energy of electricity grid on the ships that can reduce fuel costs, while protecting the
environment by significantly reducing carbon dioxide emissions. The article analyzes the
feasibility of installing solar panels on board and also calculates the payback period on
investment through electricity generated annually. Investment payback period depends
largely on fuel prices.
Keywords: Solar energy, carbon dioxide emissions.
1. Đặt vấn đề
Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo đóng một vai trò rất quan
trọng khi yêu cầu về năng lượng mới ngày càng tăng và đồng thời phải tiết kiệm nguồn năng
lượng hóa thạch. Trong ngành vận tải biển, các qui định của IMO về giảm thiểu các chất ô nhiễm
trong khí xả như SO2, NOx và muội và CO2 vào trong khí quyển đã có hiệu lực và ngày càng khắt
khe [1]. Biện pháp đầu tiên là thiết lập các chỉ số giới hạn về nồng độ CO 2 đối với các tàu đóng
mới EEDI (chỉ số thiết kế năng lượng hiệu quả). Biện pháp thứ hai theo tập trung vào các tàu đang
lưu hành để thực hiện giảm ô nhiễm do CO 2 chỉ số EEOI (chỉ số khai thác năng lượng hiệu quả)
[1]. Kế hoạch này cần được chấp nhận và liên quan tới các giải pháp kinh tế và kỹ thuật. Biện
pháp thứ ba lập ra các đề án giảm phát thải với mục đích giảm ô nhiễm môi trường. Mục đích
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 62
- chính của việc sử dụng năng lượng tái tạo trên các tàu biển là giảm lượng nhiên liệu tiêu thụ và
một vài lựa chọn thay thế để đạt được mục đích giảm ô nhiễm như sử dụng buồm, diều, năng
lượng điện trong cảng, sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế nhiên liệu truyền thống, tua bin gió,
các tấm pin năng lượng mặt trời và pin nhiên liệu hydro.
Các công trình khác [2] đã nghiên cứu việc lắp hệ thống pin mặt trời trên các tàu biển
thương mại là các cuộc cải cách không chỉ là lợi ích mà hệ thống năng lượng mặt trời còn phụ
thuộc vào hình dáng hình học không bình thường và không liên tục của con tàu. Khi phân tích về
giá và lợi ích liên quan đến việc lắp đặt hệ thống trên tàu biển phụ thuộc vào mức tăng trung bình
hằng năm của nhiên liệu (giá nhiên liệu càng tăng thì thời gian hoàn vốn đầu tư càng giảm).
Nghiên cứu cho thấy trái với tỷ lệ tăng giá của nhiên liệu hàng năm, thời gian hoàn vốn giảm tới
mức tối thiểu là 10 năm. Bài báo đề cập đến vấn đề định hướng vào việc phát triển và thực hiện
sử dụng năng lượng mặt trời như một năng lượng tái tạo cho ngành vận tải biển.
2. Tính toán thiết kế hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời trên tàu thủy
2.1. Cơ sở thiết kế
Hệ thống điện trên tàu sử dụng là hệ thống điện xoay chiều ba pha, 440V, 60 Hz, tổng công
suất các thiết bị trên tàu 1100 kW, dùng thường xuyên 450 kW gồm có 02 máy phát điện, mỗi một
máy phát có công suất 600 KW.
Hệ thống pin mặt trời được lắp tận dụng tối đa mặt bằng trên boong của tàu. Các tấm pin
mặt trời được đấu nói phù hợp tạo ra một dàn tấm hấp thụ năng lượng mặt trời. Hệ thống sử dụng
năng lượng mặt trời được thiết kế cho tàu chở hàng rời có điện tích mặt bằng trên các nắp hầm
hàng khi tàu chạỵ biển khoảng 850 m 2 như trong hình 1.
Hình 1. Sơ đồ lắp các tấm pin năng lượng mặt trời trên tàu biển
Năng lượng bức xạ mặt trời được đo trong các tháng từ tháng 1-12 tại vùng biển Việt Nam
như trong bảng 1.
Bảng 1. Bức xạ mặt trời đối trung bình trong ngày (Wh/m2) [4]
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Lượng 2,687 2,741 2,871 3,979 6,067 6,198 6,299 5,720 5,532 4,887 4,017 3,492
bức xạ
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 63
- 2.2. Thiết kế hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời
Hình 2. Sơ đồ hệ thống giám sát và kết nối pin năng lượng mặt trời
- Công suất danh định toàn hệ thống: 95.4 kW
- Công suất đỉnh hệ pin năng lượng mặt trời: 95.4 kW
- Cấu hình hệ thống bao gồm 360 tấm pin năng lượng mặt trời: 265 W
- 3 Bộ Inverter hòa lưới: 30 kW
- Diện tích lắp đặt: 850 m²
Hệ thống gồm các tấm thu được chia thành các String để đấu nối với 3 thiết bị hòa lưới công
suất, sau đó đấu nối tiếp vào tủ điện điều khiển điện trực tiếp cho hệ thống điện lưới của tàu. Tất
cả đấu nối được bảo vệ thông qua tủ điện điều khiển trung tâm của hệ thống để đảm bảo mức cao
nhất theo các yêu cầu kỹ thuật. Hệ thống pin mặt trời được tích hợp phần mềm giám sát
Phonexpert để giám sát các thông số như điện áp, dòng điện, công suất vào, công suất ra, điện
năng phát tổng cộng, lượng khí CO2 giảm thải của hệ thống,… theo thời gian thực qua mạng 3G
như trong hình 3.
Hình 3. Hệ thống điều khiển bằng phần mềm giám sát Phonexpert
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 64
- 3. Phân tích vốn đầu tư và sản lượng điện hàng năm
Chi phí đầu tư ban đầu cho dự án
Bảng 2. Chi phí đầu tư ban đầu
Giá trị hiện tại thuần được tính theo công thức sau [3]:
N
Fk SVN
NPV C N
(1.1)
k 1 1 r 1 r N
Trong đó: C: giá đầu tư; Fk: Tiền chi phí đầu tư hàng năm k; k số năm thực hiện dự án; N:
Tổng thời gian đầu tư; r: tốc độ hoàn vốn; SV N: giá trị trung bình dòng thu hằng năm của dự án N
của dự án.
Bảng 3. Phân tích thời gian hoàn vốn
Hệ số đầu vào
Mức sinh lời mong
Suất đầu tư 22,661,426 VND/kW 8%
muố n
Đơn giá điện 1,800 VND/kWh Mức tăng giá điện 7%
Khấu hao 0,8 %/năm Tỷ suất vay 0%
Hệ số đầu ra
Tỷ lệ hoàn vốn nội bộ IRR (internal rate of return) 14.16%
Giá trị hiện tại thuần NPV VND
Thời gian hoàn vốn không có khấu hao 8.5 năm
Thời gian hoàn vốn có khấu hao 12.5 năm
Tấn CO2/
Giảm phát thải khí CO2 hàng năm 71.38
năm
Hình 2. Đồ thị dòng tiền lũy kế
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 51-8/2017 65
nguon tai.lieu . vn
