Nghiên cứu đề xuất sử dụng lượng tái tạo phục vụ nhu cầu sử dụng lượng cho đồn biên phòng toàn quốc Phạm Hồng Vân - Kỹ sư, nghiên cứu viên Trung tâm NLTT CCPTS - Viện Năng lượng Tóm tắt Năm 2010, Trung tâm NLTT CCPTS, Vi ện Năng lượng thực đề tài ”Nghiên cứu đề xuất ứng dụng lượng tái tạo phục vụ nhu cầu sử dụng n ăng lượng cho đồn biên phòng vùng sâu, vùng xa” Đây nghiên cứu thiết thực, đáp ứng nhu cầu NL cấp bách cho đối t ượng đặc biệt, tập thể chiến sỹ biên phòng, sống vùng không sử dụng điện từ lưới điện Quốc gia, điều kiện sinh sống gian khổ, góp phần tiết kiệm NK dạng NLTT chỗ v thân thiện với môi trường Đặt vấn đề Đối với nước phát triển, lượng tái tạo (NLTT) nguồn quan trọng cán cân lượng bảo vệ môi trường NLTT nguồn cung ứng lâu dài Để phát triển NLTT, nhiều nước đặt mục tiêu tỷ lệ NLTT tổng nhu cầu NL giai đoạn 2010 -2012 dài đến 2020 Ví dụ, Châu Âu EU nhắm đến mục tiêu đến 2020 có 20%, Trung Quốc 15%; Thái Lan đến 2011 có 8%; Hàn Quốc 7% đến 2010; Indonesia 15% đến 2015; Anh quốc 15% đến 2020; Thụy Điển 49% đến 2020; New Zeland 90% đến 2025; Philipine 4.7 GW đến 2013… Còn Việt Nam đặt mục tiêu đến năm 2020, sản lượng điện NLTT chiếm khoảng 5% tổng nguồn điện, ưu tiên phát triển NLTT theo hướng thủy điện nhỏ, điện gió, điện mặt trời… nhằm tăng tỷ lệ nguồn NLTT khoảng 3% tổng NL th ương mại sơ cấp vào năm 2020 11% vào năm 2050 Sử dụng giải pháp cung cấp lượng chỗ nguồn NLTT có tiềm để đáp ứng nhu cầu lượng cấp bách cho tập thể chiến sỹ bi ên phòng sống làm việc điều kiện gian khổ vùng cô lập với lưới điện quốc gia giải pháp hợp lý, góp phần tiết kiệm lượng tăng tỷ lệ đóng góp nguồn l ượng sẵn có chỗ v thân thiện với môi trường Phương pháp nghiên c ứu  Xây dựng tiêu chí lựa chọn phân loại vị trí điển h ình ứng dụng NLTT: Việc ứng dụng NLTT phụ thuộc chủ yếu vào trí địa lý, điều kiện tự nhiên, đặc điểm khí hậu mà đơn vị biên phòng xây dựng Do tiêu chí phân loại đơn vị biên phòng theo khu vực ứng dụng dạng NLTT  Phương pháp nghiên cứu lựa chọn địa điểm, điều tra khảo sát : Tóm tắt theo bảng sau: Lựa chọn địa điểm Phân thành khu vực - Miền núi phía Bắc: gồm tỉnh - Ven biển phía Bắc: gồm tỉnh - Bắc Trung bộ: gồm tỉnh - Duyên hải Nam Trung bộ: gồm tỉnh - Tây Nguyên: gồm tỉnh - Phía Nam: gồm 13 tỉnh  Điện Biên  Hải Phòng  Thừa Thiên Huế  Ninh Thuận, Bình Thuận  Đắc Lắc, Kon Tum  An Giang Phương pháp thu thập xử lý số liệu Xác định thông số Xác định số liệu cần thu thập      Thu thập số liệu  Nghiên cứu văn phòng điều tra trực tiếp để thu thập thông tin KT -XH, địa lý, khí tượng thủy vãn nguồn NLTT tỉnh đường biên  Thu thập thông tin danh sách, đặc điểm chung nh chức nãng nhiệm vụ đơn vị biên phòng  Ðiều tra khảo sát trực tiếp cách quan sát thực tế, vấn đưa câu hỏi điều tra Tập hợp số liệu Tập hợp bảng dạng phân tích, thống kê, trang tính toán công thức liên quan Việc tập hợp số liệu thu thập nguyên liệu thô cho phân tích viết báo cáo tổng hợp Các số liệu gió, mặt trời, khí t ượng thuỷ vãn thuộc địa phương Các thông tin quy mô: quân số, diện tích tổng thể, nh làm việc, Các đặc điểm địa hình, địa vật khu vực Tình hình cung cấp điện, nước, nhu cầu sử dụng NL Khả năng, kiểu, quy mô dự tính tương lai phát triển chăn nuôi - Tiềm nãng: NLMT, gió, KSH, TĐN - Nhu cầu sử dụng NL - Điều kiện phát triển kinh tế - Xác định cấu hình tối ưu hệ thống NLTT, ưu tiên nguồn có tiềm nãng, ổn định đầu tư thấp - Tính toán thông số, thiết kế hệ thống, dự toán kinh phí Các giải pháp kỹ thuật công nghệ cho hạng mục a Hệ thống đun nước nóng mặt trời Hiện nay, thiết bị đun nước nóng NLMT kiểu ống chân b ình tự tạo đối lưu doanh nghiệp nước chế tạo, lắp ráp lắp đặt như: Thái dương năng, Ánh Dương, Sunflower,… Trong hệ thống đun nước nóng NLMT, cần phải có bình cấp nước lạnh vào thiết bị đun nước đặt vị trí phù hợp phải cao bình tích thiết bị từ (0,6  1) m, để bảo đảm phận hấp thụ thiết bị có n ước Đối với bình cấp nước lạnh cao 1,5m cần phải lắp thêm bình nước phụ giảm áp suất cho hệ thống thiết bị Ngo ài ra, hệ thống có đường nước nóng, lạnh, van khoá, van phao, cút nối, ống thoát khí Các đường nước nóng bảo ôn để nâng cao hiệu thiết bị b Hệ thống phát điện NLTT Quy mô hệ thống phát điện NLTT cho đ ơn vị biên phòng không lớn, nên NL sinh khối không lựa chọn để ứng dụng, thiết bị thủy điện -3 kW tua bin gió -5 kW ứng dụng hệ thống n ày Việc sử dụng kết hợp dạng NLTT có kết tốt cho hầu hết ngày năm, dạng NL hỗ trợ trình sản xuất NL Ví dụ, pin mặt trời (PV) có ích v ban ngày xạ mặt trời xác định đó, tua bin gió có th ể sản xuất NL vận tốc gió giá trị đó, tua bin thủy điện hoạt động có đủ n ước,… Sơ đồ hệ thống (xem hình vẽ) bao gồm trục đường tải pha 220V, 50Hz; Nguồn thuỷ điện đấu nối trực tiếp vào đường trục 220V, 50Hz Các nguồn điện chiều từ Pin mặt trời, tua bin gió, ắc quy, biến đổi thành điện xoay chiều 220V 240V, 50Hz nhờ biến đổi điện sau đưa vào đường trục 220V, 50Hz để hoà mạng đồng Các biến đổi hoạt động theo chiều ngược lại Ví dụ ắc qui đói, điện từ pin mặt trời, tua bin gió, thuỷ điện mini nạp cho ắc quy Tất thiết bị sử dụng điện cấp điện từ trục đường 220V, 50Hz cách bình thường Sơ đồ đặc biệt thích hợp việc cấp điện cho hộ tiêu thụ biệt lập đồn biên phòng Ngoài ra, sơ đồ cho phép mở rộng công suất nguồn phát theo bước phụ thuộc vào khả kinh phí đầu tư, vào nhu cầu phụ tải dễ dàng nối vào lưới điện quốc gia có điều kiện Tùy theo tiềm nguồn NLTT vị trí đơn vị biên phòng đóng quân nhu cầu tiêu thụ điện hàng ngày đồn mà lựa chọn sơ đồ hệ thống phát điện NLTT cho hợp lý Theo tính toán, nhu cầu tiêu thụ điện hàng ngày đồn biên phòng điển hình (40-50 người) vào khoảng 11,5kWh/ngày c Hệ thống công trình KSH cấp khí cho đun nấu phát điện Đối với tất đồn biên phòng có điều kiện chăn nuôi tập trung có sẵn nguồn nước tuỳ thuộc vào quy mô chăn nuôi mà ứng dụng công nghệ khí sinh học để cấp nhiệt trực tiếp cho đun nấu thắp sáng đèn mạng Nếu quy mô chăn nuôi lớn dùng KSH để chạy máy phát điện, tiết kiệm chi phí sử dụng điện l ưới Trong hệ thống công trình khí sinh học bao gồm: - Công trình KSH: bao gồm bể nạp nguyên liệu, bể lên men, bể điều áp, - Hệ thống dẫn khí: bao gồm hệ thống đường ống dẫn khí thường có đường kính 21, loại van khoá khí, lọc khí, áp kế Nếu dùng khí để phát điện phải trang bị thêm hệ thống túi chứa khí túi nhựa PE cao su - Các dụng cụ sử dụng khí như: bếp đun, đèn mạng, máy phát điện KSH Quy mô chăn nuôi đa số đồn nằm khoảng 10 ÷ 25 lợn v ÷ 10 bò, xây dựng bể khí sinh học v khoảng 10 ÷ 20m 3, thu lượng khí ÷ 10m 3/ngày thời gian đun ÷ 12 loại bếp tiêu thụ 0,5m 3/giờ (phục vụ cho ÷ người) Còn số đồn hay tiểu đoàn huấn luyện có điều kiện chăn nuôi tập trung quy mô lớn 25 lợn 10 bò, quy mô xây d ựng công trình KSH cỡ từ 30m trở lên tận dụng khí để phát điện Tổng hợp hệ thống cấp điện NLTT đ ược lựa chọn cho khu vực Khu vực Hệ thống phát điện NLTT Ghi Miền núi phía Bắc * Thuỷ điện mini – pin mặt trời – tua bin gió - ắc quy; * Thuỷ điện mini – pin mặt trời - ắc quy; * Pin mặt trời – tua bin gió – diesel - ắc quy; * Pin mặt trời - diesel -ắc quy - Diesel chạy dự phòng - Máy phát KSH kết nối vào hệ thống Ven biển phía Bắc * pin mặt trời - tua bin gió - diesel- ắc quy; * Pin mặt trời - diesel- ắc quy Diesel chạy dự phòng Bắc Trung * Thuỷ điện mini – pin mặt trời - ắc quy; * Pin mặt trời – tua bin gió – diesel - ắc quy; - Diesel chạy dự phòng - Máy phát KSH kết nối vào hệ thống * Pin mặt trời - diesel -ắc quy Nam Trung * Pin mặt trời - tua bin gió - diesel- ắc quy Diesel chạy dự phòng Tây Nguyên * Thuỷ điện mini - pin mặt trời - ắc quy; * Pin mặt trời - diesel- ắc quy - Diesel chạy dự phòng - Máy phát KSH kết nối vào hệ thống Phía Nam * Pin mặt trời - diesel- ắc quy Diesel chạy dự phòng Sơ đồ hệ thống phát điện hỗn hợp đề nghị ứng dụng cho đ ơn vị Biên phòng Kết Sử dụng thiết bị đun nước nóng NLMT có thu l kiểu ống chân không bình tự tạo đối lưu, đồn biên phòng cần đầu tư 03 thiết bị 500lít (phía Bắc) 02 300 lít (phía Nam), trạm chốt nhỏ th ì cần đầu tư 01 thiết bị 300 lít, số trạm phía Bắc cần đầu tư 02 300 lít Tổng hợp lựa chọn hệ thống phát điện NLTT khu vực cho đồn bi ên phòng điển hình (40 – 50 người), với nhu cầu phụ tải l 11,5kWh/ngày Khu vực Miền núi phía Bắc Ven biển phía Bắc Máy phát KSH 3kW (kWh/ngày) Hệ thống phát điện NLTT Thuỷ điện Pin MT (kWp) 1kW kWh/ngày kWp (kWh/ngày) 6.0 3.7 1.2 6.0 5.5 1.7 9.7 3.0 11.5 3.9 9.1 3.0 11.5 4.0 Tua bin gió 2kW (kWh/ngày) 1.8 1.8 2.4 5.4 Bắc Trung 5.7 Nam Trung 5.4 Tây Nguyên Phía Nam 5.4 4.3 5.8 11.5 10.70 6.1 11.5 11.5 6.1 1.4 1.9 3.9 3.3 1.7 3.3 3.0 1.6 1.8 Tổng hợp lựa chọn hệ thống phát điện NLTT khu vực cho trạm bi ên phòng điển hình (8 – 15 người), với nhu cầu phụ tải l 5kWh/ngày Khu vực Miền núi phía Bắc Ven biển phía Bắc Bắc Trung Nam Trung Tây Nguyên Phía Nam Hệ thống phát điện NLTT Pin MT (kWp) Tua bin gió 2kW (kWh/ngày) kWh/ngày kWp 3.7 5.0 2.6 2.6 5.0 1.5 5.0 5.0 1.2 0.0 0.9 0.8 1.6 0.4 1.4 1.4 1.8 2.4 2.4 3.5 Kết luận kiến nghị Phương pháp lựa chọn địa điểm để điều tra khảo sát, xác định tiềm nguồn NLTT chỗ nhu cầu sử dụng NL đồn bi ên phòng nghiên cứu Từ đưa giải pháp công nghệ, tính toán thành phần đóng góp nguồn NLTT hệ thống cung cấp lượng để đáp ứng nhu cầu l ượng cho đơn vị biên phòng theo vùng miền phù hợp với ưu tiềm NLTT khác , đặc biệt hệ thống cấp điện NLTT Các nghiên cứu sơ xác định khối lượng xây dựng vốn đầu tư xây dựng công trình sử dụng nguồn NLTT để cung cấp nhu cầu sử dụng NL c đơn vị biên phòng toàn quốc Tổng vốn đầu tư xây dựng công trình khoảng 355,2 tỷ đồng Việt Nam Kết nghiên cứu sử dụng làm sở để Bộ tư lệnh Bộ đội Biên phòng xây dựng ”Dự án đầu tư xây dựng hệ thống l ượng tái tạo cho các đơn vị biên phòng toàn quốc” Tác động chủ yếu mặt môi tr ường dự án xây dựng công tr ình NLTT phục vụ cho nhu cầu sử dụng lượng đồn biên phòng tác động mang tính tích cực Thông qua việc sử dụng nguồn nhiên liệu có sẵn chỗ có khả tái tạo thuỷ điện mini, gió, mặt trời, KSH, dự án góp phần l àm giảm nhu cầu tiêu thụ điện, giảm ô nhiễm không khí v giảm phát thải khí nhà kính, cải thiện cảnh quan thiên nhiên Lời cảm ơn Nhóm thực đề tài chân thành cám ơn Bộ Tư lệnh Bộ đội Biên phòng, phòng Kinh t ế Cục Hậu cần, Bộ Tư lệnh Bộ đội Biên phòng tỉnh, cán chiến sỹ đồn biên phòng tỉnh mà nhóm thực đề tài đến điều tra khảo sát quan tâm giúp đỡ, ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi trình triển khai công việc