O slideshow foi denunciado.
Seu SlideShare está sendo baixado. ×

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào

Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH : Điện Công Nghiệp
TÊN ĐỀ TÀI
Tìm hiểu sử d...
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan :
Những nội dung trong báo cáo này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của
thầy ...
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép em được gửi đến quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè lời càm ơn
chân thành nhất. Trong suốt th...
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio
Anúncio

Confira estes a seguir

1 de 61 Anúncio

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào

Anúncio
Anúncio

Mais Conteúdo rRelacionado

Mais de Luận Văn Tri Thức (20)

Mais recentes (20)

Anúncio

Nghiên cứu vi nhân giống cây cao su bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào

  1. 1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH : Điện Công Nghiệp TÊN ĐỀ TÀI Tìm hiểu sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước cất bằng công nghệ MED VIẾT THUÊ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP LUANVANTRITHUC.COM ZALO: 0936.885.877 TẢI TÀI LIỆU NHANH QUA ZALO Bình Dương, Tháng 05 Năm 2014
  2. 2. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Những nội dung trong báo cáo này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy ThS Phạm Quang Minh Mọi tham khảo dùng trong báo cáo này đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Bình Dương, ngày 20 tháng 05 năm 2014. Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Tiến
  3. 3. LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho phép em được gửi đến quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè lời càm ơn chân thành nhất. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Thầy Cô đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn Thầy ThS Phạm Quang Minh đã tận tâm hướng dẫn em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực cơ nhiệt điện lạnh để hoàn thành đồ an tốt nghiệp. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy. Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực cơ nhiệt điện lạnh, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Điện & Điện tử, Thầy Trưởng khoa và Thầy Hiệu Trưởng – Trường Đại học Thủ Dầu Một thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
  4. 4. MỤC LỤC MỤC LỤC..................................................................................................................................................................4 MỞ ĐẦU..................................................................................................................................................................7 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ........... 10 1.1 Năng lượng mặt trời ............................................................................................................................. 10 1.2 Giới thiệu về nền công nghiệp năng lượng mặt trời............................................................... 10 1.2.1. Nền công nghiệp năng lượng mặt trời trên thế giới................................................ 11 1.2.2. Đặc điểm.......................................................................................................................................... 13 1.2.3. Hệ thống máng Parabol (Parabol Trough)................................................................... 13 1.2.4. Hệ thống điện tháp .................................................................................................................... 14 1.2.5. Hệ thống đĩa/ động cơ Striling (Dish Stirling)............................................................ 14 1.2.6. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam........................................................................................ 15 1.2.7. Các dự án ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam................................................. 15 1.2.8. Vài nét về điện mặt trời ở Việt Nam................................................................................. 21 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT NƯỚC BẰNG CÔNG NGHỆ MED......................................................................................................................................... 23 2.1. Vài nét về nước cất:............................................................................................................................. 23 2.2. Các phương pháp chưng cất nước................................................................................................. 24 2.2.1. Chưng cất kiểu truyền thống (Sử dụng năng lượng nhiều lần)......................... 24
  5. 5. 2.2.2. Chưng cất có tái sử dụng năng lượng Multiple Effect Distillation (MED) và Multiple Effect Distillation with Mechanical Vapour Compression (MEDMVC)... 30 2.3. Giới thiệu một số dự án cất nước bằng MED trên thế giới................................................ 38 2.3.1. Giới thiệu các phương pháp chưng cất nước được ứng dụng trong thực tế ..... 38 2.3.2. Dự án SDIC Thiên Tân (Nhà máy khử muối lớn nhất của Trung Quốc)............ 39 2.3.3. Dự án Reliance Gujarat (Nhà máy khử muối lớn nhất của Ấn Độ)....................... 40 2.3.4. Dự án Tocopilla (Nhà máy lọc nước muối MVC lớn nhất ở Chile)...................... 41 Chương 3: HỆ THỐNG THU NHIỆT TỪ PIN MẶT TRỜI ĐỂ CHƯNG CẤT NƯỚC VÀ TĂNG HIỆU SUẤT PHÁT ĐIỆN.................................................................................................... 42 3.1. Giới thiệu:................................................................................................................................................ 42 3.2. Nguyên lý làm việc và đặc tính kỹ thuật.................................................................................... 45 3.3. Chu trình nước và làm mát pin mặt trời: Chu trình (I)......................................................... 45 Chương 4: KẾT HỢP HEAT PUMP VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ CHƯNG CẤT NƯỚC ......................................................................................................................................................... 48 4.1. Heat pump là gì? Nó có ưu nhược gì?......................................................................................... 48 4.2. Giới thiệu về máy HPMED250:..................................................................................................... 48 4.3. Mục tiêu của nghiên cứu về máy HPMED250: ...................................................................... 49 4.4. Tại sao kết hợp NLMT và Heat pump?...................................................................................... 49 4.5. Mô tả hệ thống giả định HP+SOLARMED400...................................................................... 49 4.6. Phân tích của hệ thống HP+SOLARMED400 ........................................................................ 53
  6. 6. 4.6.1. Phân tích các chỉ tiêu kinh tế................................................................................................ 53 KẾT LUẬN............................................................................................................................................................. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................................................. 60
  7. 7. MỞ ĐẦU Giới thiệu: Khai thác và sử dụng năng lượng trong cuộc sống văn minh hiện nay làm biến đổi khí hậu, ô nhiễm nguồn nước. Nước mặt không còn đảm bảo nhu cầu sinh hoạt. Nguồn nước ngầm cũng đang bị ô nhiễm, mặc khác khai thác nước ngầm gây sụt lún. Hiện tượng xâm nhập mặn đang ngày một đe dọa nguồn nước ở các vùng đồng bằng. Đồ án này góp phần vào việc triển khai việc sản xuất nước cất tinh khiết phục vụ cho ăn uống bằng giải pháp tiết kiệm năng lượng và chi phí. Mục tiêu là có thể sản xuất nước cất với chi phí thấp bằng công nghệ Multiple Effect Distillation (MED). Phương pháp chưng cất nước dùng công nghệ Multiple Effect Distillation (MED) kết hợp với Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng sạch có sẵn trong tự nhiên để sản xuất nước cất, vừa tiết kiệm năng lượng, vừa giảm lượng phát thải do sử dụng tiết kiệm năng lượng. Trong đồ án đề cập 2 mô hình chưng cất nước có sử dụng NLMT:  Hệ thống thu nhiệt từ pin mặt trời để chưng cất nước và tăng hiệu suất phát điện: Tìm hiểu một dự án Pilot 10kW solar panel sản suất 60lít nước cất/h   Kết hợp heat pump và năng lượng mặt trời để chưng cất nước: Tìm hiểu mô hình SOLAR + MED-400 sản suất 400lít nước cất/h Phương pháp MED hoạt động hiệu quả và kinh tế với mức tiêu thụ điện thấp. Để sản xuất ra 250 lít nước cất trong một giờ thì tiêu tốn khoảng 10kW điện, khi kết hợp với năng lượng mặt trời lượng điện năng tiêu thụ giữ nguyên nhưng sản lượng nước tắng lến 400lít nước cất/h. Nước ta có bờ biển dài trên 3200km, kèm theo đó là cả một vùng tiếp giáp với biển rộng lớn. Nơi đây nguồn nước thường bị nhiễm mặn, nên việc thiếu nước sạch để ăn uống cũng như trong sinh hoạt cho người dân là đều khó tránh khỏi. Trong phạm vi của báo cáo này sẽ
  8. 8. trình bày phương pháp chưng cất nước dùng công nghệ chưng cất đa tầng (MED) kết hợp với năng lượng mặt trời. Đây sẽ là một giải pháp cho vấn đề thiếu nước sạch ở các vùng nhiễm mặn cũng như hải đảo xa xôi của nước ta. Các nội dung chính của đồ án:  “Chương 1: Tổng quan về năng lượng và năng lượng mặt trời”. Chương này trình bày tầm quan trọng của năng lượng và thực trạng khai thác năng lượng hiện nay làm ảnh hưởng đến môi trường làm biến đổi khí hậu dẫn đến cần phải khai thác các nguồn năng lượng thân thiện khác phục vụ cho phát triển bền vững. Trong đó chúng tôi đặc biệc chú ý đến năng lượng mặt trời vì đây là nguồn năng lượng siêu sạch và dồi dào   “Chương 2: Tồng quan về các phương pháp chưng cất nước bằng công nghệ MED”. Chương này cho chúng ta biết về các phương pháp chưng cất nước để từ đó có thể đưa ra các nhận xét và lựa chọn phương pháp chưng cất tiết kiệm năng lượng và cho ra hiệu quả sử dụng cao.   “Chương 3: Hệ thống thu nhiệt từ pin mặt trời để chưng cất nước và tăng hiệu suất phát điện”. Chương này trình bày một hệ thống Pilot (thử nghiệm) có chức năng vừa làm mát Pin mặt trời để nâng cao hiệu suất phát điện vừa có chức năng sản xuất nước cất nhờ vào nhiệt năng có được từ việc giải nhiệt cho pin mặt trời. Trong hệ thống Pilot này giàn pin mặt trời có công suất 10kW, sản lượng nước cất thu được khoảng 60 lít nước cất trong một giờ nắng.   “Chương 4: Khào sát phân tích thiết kế hệ thống chưng cất nước chạy băng Heat pump két hợp với năng lượng măt trời”. Mục đích của chương này là tìm cách giảm bớt sử dụng năng lượng điện bằng cách kết hợp khai thác nguồn năng lượng mặt trời với Heat Pump để sản xuất nước cất. Những nghiên cứu cho thấy có thể dùng các máng Parabol (Parabilic Trough) để tập trung hấp thụ nhiệt mặt trời cấp nước nóng 90oC cho hệ thống bay hơi MED với GOR = 10 – 14 lần có thể
  9. 9. mang lại hiệu quả cất nước kinh tế. Chương này thử phân tích một hệ thống HP+SOLAR-MED-400 để chưng cất nước tiết kiệm năng lượng.
  10. 10. Chương I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời xét về lâu dài là một giải pháp cho tương lai. Một trong các nguyên nhân khác của việc sử dụng năng lượng mặt trời đó là do tính sạch về mặt môi trường. Trong quá trình sử dụng, nguồn năng lượng này không sinh ra khí nhà kính hay gây ra các hiệu ứng tiêu cực tới khí hậu toàn cầu. Có 2 kiểu chính sử dụng năng lượng mặt trời: - Sử dụng dưới dạng nhiệt năng (nhiệt mặt trời): lò hấp thụ mặt trời, nhà kính... - Sử dụng thông qua sự chuyển hoá thành điện năng (điện mặt trời): hệ thống pin quang điện (hay pin mặt trời); nhiệt điện mặt trời…Ưu điểm là không gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất điện. Nhược điểm là Pin mặt trời không phù hợp trong sản xuất điện mang tính công nghiệp bởi sẽ phải cần diện tích rất lớn và chi phí đầu tư còn cao. Nhiệt mặt trời có ưu điểm là phạm vi ứng dụng đơn giản, ít tốn kém .Nhược điểm: việc vận chuyển nhiệt rất khó khăn, hiệu suất không cao, phụ thuộc vào thời tiết. Đồ án này thuộc hướng khai thác năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt nên có ưu điểm là tận dụng được nguồn năng lượng vô tận của mặt trời, giảm được giá thành trong sản xuất nước cất. Khi kết hợp với công nghệ Multiple Effect Distillation (MED) hoàn toàn khắc phụ được yếu tố phụ thuộc vào thời tiết. 1.2 Giới thiệu về nền công nghiệp năng lượng mặt trời. - Năng lượng mặt trời là nguồn gốc sinh ra các dạng năng lượng khác. - Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng hầu như vô tận.
  11. 11. - Khai thác năng lượng mặt trời không gây ô nhiểm, không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái xung quanh. 1.2.1. Nền công nghiệp năng lượng mặt trời trên thế giới Mặc dù trong nửa đầu thế kỷ 21, nguồn hóa thạch vẫn còn chiếm vai trò chủ đạo cung cấp nhu cầu năng lượng của nhân loại nhưng chúng đang trên đường cạn kiệt và là thủ phạm chính gây ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy, loài người đang nỗ lực tìm tòi và khai thác các nguồn năng lượng thay thế. Theo những số liệu dự báo, ngay từ sau năm 2050, năng lượng tái tạo (NLTT) sẽ giữ vai trò chủ đạo cung cấp năng lượng cho con người, trong đó điện mặt trời (ĐMT) sẽ vươn lên vị trí độc tôn, cung cấp tới 3/4 nhu cầu năng lượng của nhân loại vào năm 2100. Trong vòng khoảng 15 năm qua ĐMT phát triển rất nhanh, với tốc độ trung bình là 25%/năm. Công nghiệp điện mặt trời bao gồm quang điện mặt trời (QĐMT) và nhiệt điện mặt trời (NĐMT). Sản lượng điện mặt trời của thế giới 1995-2008 Quang điện mặt trời tiếp tục là một trong những ngành công nghiệp phát triển nhanh nhất thế giới. Thị trường QĐMT thể hiện ba xu hướng rõ ràng là: Loại hình “Tòa nhà ĐMT/ Mái nhà ĐMT” (Building integrated Photovoltaic-BIPV) ngày càng gia tăng; Công nghiệp chế 11
  12. 12. tạo pin mặt trời (PMT), trong đó đáng chú ý là lượng PMT công nghệ màng mỏng (thin-film PV) chiếm phần lớn trong tổng công suất lắp đặt (dẫn đầu thế giới là Hoa Kỳ, Malaysia, Đức…); và sự ra đời hàng loạt các nhà máy QĐMT. Công suất các nhà máy QĐMT nối lưới phát triển mạnh mẽ từ mức 200 KWp đã tăng lên tới mức 3GWp.[1] Tình hình phát triển QĐMT trên bình diện toàn cầu trong năm 2008 đầy biến động Bên cạnh quang điện mặt trời, nhiệt điện mặt trời cũng là ngành công nghiệp năng lượng với nhiều bước tiến và các cơ sở sản xuất mới. Công nghiệp điện mặt trời hội tụ (concentrating solar power plant-CSP) mở ra nhiều khả năng cho phát triển cùng với các phương tiện sản xuất mới. Chảo nhiệt điện mặt trời Stirling là một kế hoạch của hai cường quốc năng lượng mới thế giới CHLB Đức và Tây Ban Nha với tham vọng độc chiếm thị trường NĐMT trong tương lai gần. Đây là bước đi thương mại quan trọng của công nghệ điện mặt trời Stirling. Nhiệt mặt trời cũng phát triển mạnh đạt mức gấp đôi. Đun nước nóng mặt trời và năng lượng sưởi ấm tăng trưởng 15%/năm trong năm 2008, đạt khoảng 145 GWth, gấp đôi công suất năm 2004. Dẫn đầu thế giới là Trung Quốc với ¾ công suất lắp đặt toàn cầu, tiếp theo là Đức, Tây Ban Nha, Nhật… Và trong số các nước đang phát triển, Brazil, Maroc, Tunisia… cũng cho thấy tốc độ “tăng trưởng lắp đặt nóng” của các hệ đun nước nóng mặt trời 12
  13. 13. 1.2.2. Đặc điểm − CSP được sử dụng để sản xuất điện đôi khi gọi là nhiệt điện năng lượng mặt trời, thường được tạo ra thông qua hơi nước. − Cần có một khu vực rộng lớn đáng kể để đặt hệ thống − Lắp đặt đơn giản hơn so với các công nghệ nhiệt điện khác 1.2.3. Hệ thống máng Parabol (Parabol Trough) Một máng parabol là hệ thống gương có tác dụng phản xạ ánh sáng tập trung vào bộ tiếp nhận dạng đường (tập trung tuyến tính). Ánh sáng được tập trung vào một vị trí dọc theo đường trọng điểm của hệ thống máng phản xạ. Thiết bị nhận là một ống đặt trực tiếp phía trên giữa các gương parabol và chứa đầy một chất lỏng, hệ thống có một trục theo dõi ánh sáng mặt trời vào ban ngày. Một chất lỏng làm việc (ví dụ như muối nóng chảy ) được đun nóng đến 150-350 ° C (423-623 K (302-662 ° F)) nó chảy qua bộ phận nhận và sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng cho một kiểu năng lượng hệ thống, mục đích của hệ thống chủ yếu là để tạo ra điện năng. Hiện nay hệ thống sử dụng công nghệ CSP-Trough là phát triển nhất. [12] 13
  14. 14. 1.2.4. Hệ thống điện tháp Một tòa tháp năng lượng mặt trời bao gồm một loạt các gương phản xạ theo dõi trục kép tập trung ánh sáng mặt trời trên một máy thu trung tâm trên đỉnh một tòa tháp, bộ phận nhận có chứa một chất lỏng, mà có thể bao gồm nước biển. Chất lỏng làm việc nhận nhiệt độ đun nóng đến 500-1000°C (773-1.273 K) và sau đó được sử dụng như là một nguồn năng lượng cho một cơ chế tạo ra điện hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng. Ứng dụng của tháp năng lượng không cao hơn so với các hệ thống máng, nhưng chúng cung cấp hiệu quả cao hơn và khả năng lưu trữ năng lượng tốt hơn, Tây Ban Nha nước đầu tiên có quy mô tháp năng lượng mặt trời lớn trên thế giới. [12] 1.2.5. Hệ thống đĩa/ động cơ Striling (Dish Stirling) Hệ thống này bao gồm: − Gương phản xà dạng Parabolic tròn xoay có tác dụng tập trung ánh sang thanh một điểm vơi hệ số tập trung khoảng 1000 – 2500 lần vào tiêu điểm. − Tại tiêu điểm này lắp một thiết bị chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng rồi thanh điện năng. Thiết bị này gọi là gọi là động cơ Stirling. Hệ thống Dish Stirling bao gồm các phản xạ thống nhất của parabol, là tập trung ánh sáng vào một bộ nhận, vị trí ở tâm điểm của phản xạ. Sự phản xạ ánh nắng Mặt trời được theo dõi dọc theo hai trục quay. Chất lỏng làm việc nhận được nhiệt độ đun nóng đến 250-700 ° C (523-973 K (482-1.292 ° F)) và sau đó được sử dụng cho một động cơ Stirling để tạo ra 14
  15. 15. điện. Đĩa Parabolic là các hệ thống cung cấp cao nhất năng lượng mặt trời để tạo ra điện, rất hiệu quả trong các công nghệ CSP, và có khả năng mở rộng mô-đun của chúng. 1.2.6. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam. Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam: Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn.Trải dài từ vĩ độ 8o27’ Bắc (Cà Mau) đến 23o23’ Bắc (Hà Giang), Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao. Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2. Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân. Ở Việt nam, bức xạ mặt trời trung bình 150 kcal/m2 chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE.[1] Năng lượng mặt trời ở Việt nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước. Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời có thể được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản xuất điện và cung cấp nhiệt.[1] 1.2.7. Các dự án ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam Có bốn dạng công nghệ năng lượng mặt trời hiện đang có mặt trên thị trường Việt nam. Đó là công nghệ năng lượng mặt trời quy mô hộ gia đình, quy mô thương mại sử dụng cho các khách sạn, nhà hàng, bệnh viện, quân đội và các trung tâm dịch vụ, cho làng mạc như đèn công cộng, âm thanh, tivi và trạm cho sạc pin. Tại Việt Nam, các tấm pin quang điện (Photo-voltaic: PV) đều được nhập khẩu trong khi thành phần khác của hệ thống thì được sản xuất trong nước. Tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT) và Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) sở hữu các công ty thành viên có chức năng thiết kế và lắp đặt các hệ thống điện mặt trời cho nhu cầu sử dụng nội bộ. Ở Việt nam, các ứng dụng năng lượng mặt trời đã phát triển nhanh chóng kể từ những năm 90. Các ứng dụng bao gồm điện mặt trời cho hộ gia đình và các trung tâm dịch 15
  16. 16. vụ, hệ thống đun nước mặt trời, điện mặt trời PV, hệ thống đèn điện và sấy. Công nghệ lai ghép (Hybrid technology) của các nguồn năng lượng tái tạo, được đặt tên là Manicub, đã được ứng dụng trên các tàu thuỷ, xe cứu thương hay khu biệt thự sử dụng năng lượng mặt Trong số các ứng dụng, công nghệ đun nước mặt trời được xem là có giá trị kinh tế, hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay.[1] Mặc dù nguồn năng lượng mặt trời ở Việt nam được công nhận là có tiềm năng lớn, nhưng các dự án điện mặt trời vẫn chưa được chú ý phát triển. Hầu hết các dự án điện mặt trời trên khắp cả nước chỉ ở quy mô nhỏ và tập trung chủ yếu vào việc khai thác nhiệt năng từ năng lượng mặt trời. Chi phí đầu tư lớn là rào cản chủ yếu cho việc phát triển các dự án điện mặt trời ở Việt nam. Việc đầu tư vào năng lượng mặt trời cho nghiên cứu và phát triển rất đáng kể. Những nguồn tài chính đầu tư cho các hoạt động nghiên cứu PV chủ yếu từ các tổ chức quốc tế và cấp chính phủ. Tiêu biểu nhất là việc đầu tư vào phòng thí nghiệm bán dẫn của ĐH quốc gia Hồ Chí Minh (với US$ 5 triệu) và phòng thí nghiệm Nano của Khu công nghệ cao – Hồ Chí Minh (với US$ 11 triệu)[1]. Việc nghiên cứu ứng dụng PV đã và đang diễn ra từ năm 1990 tới nay. Một vài ứng dụng mới đã thành công trong việc thiết kế và lắp đặt như công nghệ lai ghép các nguồn năng lượng tái tạo của Solarlab (Madicub) được ứng dụng trong xe cứu thương, tàu thuỷ và khu biệt thự, điện mặt trời nối lưới SIPV cũng được lắp đặt bởi Solarlab. Nhờ có công nghệ tiên tiến và giá thành cạnh tranh, một vài công nghệ PV được sản xuất ở Việt nam đã được xuất khẩu sang thị trường một số nước Châu Á như Campuchia và Băng La Đét. Các tổ chức tiêu biểu hoạt động trong lĩnh vực năng lượng mặt trời bao gồm Phòng thí nghiệm SolarLab ở TP Hồ Chí Minh thuộc Viện Khoa học Việt nam, Viện năng lượng Việt Nam (thuộc Bộ Công thương) và Trung tâm năng lượng tái tạo của ĐH Bách khoa Hà nội. Trong khuôn khổ của chương trình hợp tác điện mặt trời giữa Bộ Ngoại giao Pháp, Điện lực Pháp và Liên minh Châu Âu, trạm năng lượng mặt trời hữu nghị giữa Việt nam và Pháp đã được thành lập tại TP Hồ Chí Minh. Trạm năng lượng mặt trời này thực hiện chương trình cung cấp điện cho các tỉnh như Gia Lai, Quảng Nam và Bình Phước (IEA, 2005). Ngoài ra, còn có một dự án trọng điểm SELCO, với sự hợp tác của Liên hiệp Hội phụ 16
  17. 17. nữ Việt Nam với trên 600 hệ thống đang trong quá trình hoạt động (Hội đồng kinh tế Úc cho Năng lượng bền vững, 2005). Công suất của các tấm pin PV nằm trong dải từ 500 Wp đến 1500 Wp đã được lắp đặt ở các tỉnh thuộc miền nam cho các hộ gia đình, bệnh viện, trường học và làng xã (Hội đồng kinh tế Úc cho Năng lượng bền vững, 2005). Việc sản xuất các tấm pin quang điện PV bắt đầu xuất hiện ở Việt nam từ giữa những năm 90. Các tấm pin mặt trời làm bằng tinh thể silic được sản xuất ở phòng thí nghiệm trong thời gian từ 1990-2000. Một quy trình khép kín cho việc sản xuất tấm pin mặt trời đã được xây dựng và tấm pin mặt trời đầu tiên được sản xuất ở Việt nam vào năm 2000. Chính phủ Việt nam hỗ trợ để chuyển giao công nghệ PV mới nhất vào Việt nam cũng như thu hút đầu tư từ nước ngoài về sản xuất trong nước hình thành ngành công nghiệp sản xuất tấm pin quang điện PV ở Việt nam. Hiện tại, các công ty tư nhân đang dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất pin quang điện PV. Trong số các công ty đó phải kể đến Nhà máy Mặt trời đỏ đặt tại TP Hồ Chí Minh, cung cấp vật liệu cho sản xuất pin mặt trời ở Bình Dương, Việt Vmicro JS ở TP. Hồ Chí Minh... Đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời là một công nghệ khá phát triển và có giá trị thương mại đã được áp dụng trên cả quy mô hộ gia đình cũng như quy mô công nghiệp. Các hộ gia đình và doanh nghiệp sẵn lòng đầu tư vào bình đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời vì có thể tiết kiệm hoá đơn tiền điện. Cho đến nay, công nghệ sản xuất thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời có thể dễ dàng huy động vốn đầu tư từ thành phần kinh tế tư nhân. Hiện nay, các bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời được sản xuất bởi hơn 10 doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước. Trường ĐH Bách khoa Hà nội, Bách khoa Hồ Chí Minh và ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hồ Chí Minh cũng đang nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ thống bình đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời. Để xúc tiến việc sử dụng hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời, trong khuôn khổ Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm, EVN đã thiết kế một chương trình về hệ thống đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời vào năm 2009. Chương trình đẩy mạnh việc nghiên cứu, sản xuất và nhập khẩu thiết bị đun 17
  18. 18. nước bằng năng lượng mặt trời sử dụng cho các hộ gia đình và lĩnh vực dịch vụ khác như các trung tâm thương mại, chung cư, bệnh viện, trường học và các văn phòng chính phủ. Các hộ gia đình tham gia chương trình được nhận một khoản hỗ trợ đầu tư là một triệu đồng (tương đương khoảng US$ 50). Các công ty điện trên khắp cả nước, các công ty thiết bị điện mặt trời và Văn phòng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cũng tham gia vào chương trình này. Cho đến nay, EVN đã xây dựng thí điểm 900 hệ thống bình đun nước sử dụng năng lượng mặt trời, bao gồm PC2 (200), PC-HCM (300), Đồng Nai PC (200) và Đà Nẵng (200). Chương trình được tiếp tục với một kế hoạch để xây dựng thêm 1.000 hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời bởi PC (200), PC3 (250), HCM PC (300), Đồng Nai PC (150) và MTV Đà Nẵng PC (100). [1] Việc sử dụng năng lượng mặt trời cho đun nước cũng được khuyến khích cao trong quân đội. Vụ khoa học kỹ thuật thuộc Bộ Quốc phòng đang trao đổi nghiên cứu và xúc tiến việc sử dụng năng lượng mặt trời trong quân đội. Cho đến nay, có khoảng 10 hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời được lắp đặt trong các trường và cơ sở quân đội, đặc biệt đối với các đơn vị trên các vùng hải đảo xa xôi. Tuy nhiên, việc ứng dụng đun nước sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt nam vẫn còn thấp. Chỉ có 60 hệ thống tập thể và khoảng trên 5.000 hệ thống hộ gia đình đã được lắp đặt. Khoảng 90% hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời là được sử dụng ở các đô thị và 5% ở vùng nông thôn. Xấp xỉ 99% các hệ thống này là do hộ gia đình đầu tư và 1% thuộc về các cơ sở công cộng như bệnh viện, nhà trẻ mẫu giáo, bệnh viện, trường học, khách sạn và nhà hàng. Các hệ thống bình đun với diện tích các tấm pin mặt trời từ 10 đến 60 m2 có thể cung cấp hàng ngày từ 1 đến 5m3 nước nóng với nhiệt độ khoảng 50 oC đến 70oC. Hệ thống bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời quy mô hộ gia đình với diện tích các tấm pin khoảng 1-2m2 thì có thể cung cấp khoảng 100 đến 300 lít nước nóng ở nhiệt độ từ 40 oC đến 70oC. Điện mặt trời ở Việt nam được ứng dụng ở vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa và hải đảo. Có khoảng 4.000 hộ gia đình hưởng lợi từ hệ thống điện mặt trời quy mô gia đình (Solar Home Systems - SHSs) và 12.000 người trên khắp vùng miền cả nước đang nhận 18
  19. 19. được điện từ hệ thống pin PV. Tổng công suất PV lắp đặt tại Việt Nam lên đến 4 MW vào năm 2010.[1] Có nhiều dự án điện mặt trời phát triển ở Việt nam từ năm 1990 đến 2008 bao gồm: 1) Dự án điện khí hoá nông thôn Fondem France-Solarlab Vietnam, 1990- 2000 2) Chương trình RET ở Châu Á 1997-2005, tài trợ bởi Tổ chức Sida (Thuỵ Điển), 1997-2005 3) Dự án nối lưới và điện khí hoá nông thôn được thực hiện bởi SolarLab với sự công tác của Bộ Khoa học Công nghệ Việt nam (MOST) và Atersa của Tây Ban Nha, 2006-2009 4) Dự án điện mặt trời với công suất 100 kWp (tài trợ bởi Nedo - Japan) ở Gia Lai, vùng Tây Nguyên. 5) Dự án điện mặt trời với công suất 154 kWp ở khuôn viên Trung tâm Hội nghị Quốc gia, Hà Nội. Một số dự án điện mặt trời đã được lắp đặt tại Việt Nam: Dự án điện mặt trời nối lưới đầu tiên ở Việt Nam trên nóc tòa nhà Bộ Công Thương. Dự án có công suất 12kWp gồm 52module x 230Wp.Sử dụng pin của hãng SolarWorld. Do CHLB Đức tài trợ, công ty Altus của Đức và Trung tâm Năng lượng mới ĐHBK Hà Nội kết hợp triển khai. Dự án Phát điện hỗn hợp Pin mặt trời- Diesel ở thôn Bãi Hương, Cù Lao Chàm, Quảng Nam. Dự án gồm có 166 tấm pin mặt trời công suất 28KW và 2 máy phát có tổng công suất 20KW do Công ty Systech lắp đặt. Tổng vốn đầu tư 412.000USD trong đó chính phủ Thụy Điển tài trợ 332.000USD, còn lại do tỉnh Quảng Nam đầu tư. 19
  20. 20. Trạm điện mặt trời thông minh công suất 1500w - Đảo Ngọc Vừng, T. Quảng Ninh Trung tâm Hội nghị Quốc gia Mỹ Đình. Tổng công suất 154KW Pin mặt trời cho các đảo Trường Sa. Trên quần đảo hiện có tới 4.093 tấm pin mặt trời 220wp. Dự án thử nghiệm “Ứng dụng năng lượng mặt trời và năng lượng gió cung cấp điện cho quần đảo trường sa”. Dự án được thực hiện trong thời gian 24 tháng với tổng kinh phí đầu tư 5,8 tỷ đồng. Đầu tư trong lĩnh vực năng lượng mặt trời được xem là mang lại lợi nhuận trong công nghệ đun nước sử dụng nhiệt mặt trời, đặc biệt khi các thiết bị có thể sản xuất được trong nước. Thị trường cho hệ thống bình đun nước sử dụng năng lượng mặt trời với quy mô hộ gia đình cũng như quy mô công nghiệp là rất lớn. Vì công nghệ này có giá trị thương mại nên nó có thể được sử dụng để thay thế một phần cho hệ thống đun nước bằng điện ở các toà nhà và công sở hiện được ước tính tiêu thụ khoảng 3,6 tỷ kWh mỗi năm. Đầu tư vào lĩnh vực điện mặt trời sẽ gia tăng một cách mạnh mẽ. Chính phủ Việt nam đã chấp thuận sử dụng vốn ODA từ Chính phủ Nhật để xây dựng một nhà máy điện mặt trời nối lưới có công suất 3-5 MWp từ 2009-2012. Chính phủ cũng đã phê duyệt vốn đầu tư nhà 20
  21. 21. máy điện mặt trời ở Củ Chi, TP Hồ Chí Minh, của First Solar, một tập đoàn năng lượng điện mặt trời của Mỹ. 1.2.8. Vài nét về điện mặt trời ở Việt Nam. Tuy còn non trẻ song ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam cũng đã đạt được những thành tựu bước đầu đáng kể. Trong đó, TP Hồ Chí Minh với nguồn “tài nguyên nắng” dồi dào, và các điều kiện thuận lợi về cơ sở hạ tầng cũng như chất lượng lực lượng sản xuất, là một trung tâm có tiềm năng phát triển công nghiệp NLMT nhất trong cả nước. Vì vậy, TP Hồ Chí Minh được đánh giá là một “điểm tựa”, đột phá xuất khẩu cho ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam với lộ trình 20 năm.[1] Tính đến nay, công nghiệp điện mặt trời TP Hồ Chí Minh đã tạo dựng được một số cơ sở sản xuất tiêu biểu như nhà máy sản xuất Module PMT quy mô công nghiệp đầu tiên tại Việt Nam, cơ sở hạ tầng công nghiệp sản xuất chế tạo các thiết bị điện tử ngoại vi phục vụ cho ĐMT xây dựng dựa trên sự hợp tác giữa Solar và Công ty CP Nam Thái Hà, nhà máy “Solar Materials Incorporated” có khả năng cung cấp cả hai loại Silic khối (mono and multi- crystalline) sử dụng cho công nghiệp sản xuất PMT. Có thể kể đến một số sản phẩm tiêu biểu như modul PMT, các thiết bị ngoại vi inveter, các máy smarts, thiết bị ĐMT nối lưới công nghệ SIPV đã chiếm lĩnh một phần thị trường trong nước và bước đầu vươn ra thị trường trong khu vực và thị trường thế giới. Theo đánh giá của các nhà khoa học, công nghiệp pin mặt trời TP HCM đã gần đi vào hoàn thiện, hiện chỉ còn thiếu hai khâu trong một quy trình công nghiệp khép kín, đó là tinh chế quặng silic từ cát và chế tạo phiến PMT từ phiến silic. Nếu hoàn thiện trọn hai khâu trên, Việt Nam sẽ trở thành một trong số ít những nước ở châu Á có nền công nghiệp chế tạo PMT khép kín. Hướng đến việc xây dựng ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam lên hàng đầu khu vực và cạnh tranh thế giới về công nghệ và sản lượng vào năm 2025, các nhà quản lý và các nhà khoa học đã đưa ra chiến lược phát triển kích cầu công nghiệp ĐMT Việt Nam, dự thảo đề cương Chương trình điện mặt trời siêu công suất 2010-2025. Dự thảo đã vạch ra các mục tiêu cụ thể của Chương trình là khai thác hiệu quả ĐMT đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia 21
  22. 22. trong mọi tình huống (250 MWp = 456,25 tỷ KWh/năm), và cùng với lưới Quốc gia điện khí hóa 100% toàn bộ lãnh thổ Việt Nam vào năm 2025.[1] Chương trình mang tính tiên phong, đột phá, vượt qua nhiều thách thức và rào cản của cơ chế cũng như công nghệ còn hạn chế hiện tại ở Việt Nam, dựa trên tiêu chí xã hội hóa nguồn năng lượng, hướng tới sự phát triển bền vững. Hiện nay, Chương trình đã triển khai dự thảo 4 dự án lớn là dự án 10.000 mái nhà ĐMT, dự án nhà máy ĐMT nối lưới cục bộ 2MWp-5MWp, dự án 10.000 nguồn chiếu sáng công cộng bằng công nghệ tích hợp năng lượng mới; và dự án khu trình diễn năng lượng mới của Việt Nam và thế giới. Ngoài ra còn có một số dự án khác như dự án xây dựng nhà máy sản xuất phiến PMT (Solar Cell) và bảng PMT (Solar Module), nhà máy chế tạo chảo nhiệt điện mặt trời 10KW & 25KW công nghệ Stirling, dự án xây dựng nhà máy chế tạo thiết bị phụ trợ phát triển ĐMT, dự án xe taxi điện – ĐMT, dự án 10.000 thuyền câu mực ánh sáng tiết kiệm năng lượng từ ĐMT và gió…[1] Năng lượng là nhu cầu sống còn của nhân loại trong tương lai. Năng lượng cho phát triển trong cho thế kỷ 21 phải là năng lượng sạch, đó là những nguồn NLTT mà tiềm năng vô tận chính là NLMT. ĐMT là đích tới của loài người trong 20 – 30 năm tới, đó cũng là một thời gian tối thiểu để xây dựng và phát triển nền công nghiệp điện mặt trời TP Hồ Chí Minh nói riêng và của Việt Nam nói chung. Việt Nam cần phải trở thành một nước có nền công nghiệp NLMT tiên tiến, cạnh tranh thế giới, dựa trên chính tiềm năng NLMT dồi dào của mình. 22
  23. 23. Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT NƯỚC BẰNG CÔNG NGHỆ MED 2.1. Vài nét về nước cất: Chưng cất là một phương pháp tách dùng nhiệt để tách hỗn hợp đồng thể (dung dịch) của các chất lỏng khác nhau. Chất rắn hòa tan, thí dụ như các loại muối, được tách ra khỏi chất lỏng bằng cách kết tinh. Dung dịch muối có thể làm cô đặc bằng cách cho bay hơi. Khi hơi nước bốc lên được đưa sang môi trường lạnh, hơi nước gặp lạnh sẽ ngưng tụ lại thành nước. Nước này gọi là nước cất. Theo phương pháp chưng cất nước truyền thống thì người ta thường dùng chất đốt (như cũi chẳng hạn) để cấp nhiệt cho nước bay hơi, hoặc dùng năng lượng điện để cấp nhiệt. Đối với phương pháp cất nước truyền thống này thì cứ: 1kWh = 860Kcal chỉ làm bay hơi khoảng 1.4kg nước (tương đương 1,4lít). Như vậy quá trình làm bay hơi tiêu tốn nhiều năng lượng, chính vì vậy đã làm cho nước cất có giá thành cao. Ứng dụng của nước cất:  Trong công nghiệp: nước cất được cấp cho lò hơi các nhà máy lọc dầu, nhà máy nhiệt điện…   Nước cất được sử dụng trong y tế như: pha chế thuốc tiêm, thuốc uống, biệt dược, rửa dụng cụ y tế, rửa vết thương…   Trong dân dụng nước cất dùng để nấu ăn, để uống. Tuy nhiên, nước cất, không hoàn toàn có lợi cho sức khoẻ con người, mặc dù chúng không chứa các vi trùng gây bệnh, nhưng chúng có thể không có đủ các loại muối khoáng hòa tan cần thiết cho cơ thể con người. Khi sử dụng nước cất để uống người ta có thể pha thêm một vài khoáng chất cần thiết cho cơ thể theo một tỉ lệ nhất định. Nước cất rất quan trọng có nhiều ứng dụng nhưng giá thành còn khá đắt. Đây là lý do chính khiến nước cất chưa được sử dụng phổ biến. Tại sao nước cất đắt? Nghiên cứu này góp phần hạ giá thành sản xuất nước cất như thế nào?
  24. 24. 2.2. Các phương pháp chưng cất nước Hiện nay trên toàn thế giới các nhà khoa học đang quan tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ này. Với sự áp dụng các thành tựu mới trong khoa học nhờ công nghệ cao, chắc chắn trong tương lai không xa công nghệ này sẽ được phổ biến rộng rãi vì tính ưu việt của nó. Ở Việt Nam trong vòng 20 năm trở lại đây các nhà khoa học ở các Trường đại học -Trung tâm nghiên cứu đã tích cực nghiên cứu phát triển công nghệ nhằm mục đích tăng hiệu suất chưng cất nước cất, giảm giá thành, nâng cao tuổi thọ của thiết bị chưng cất. Có nhiều cách chưng cất khác nhau và sau đây là các cách chưng cất phổ biến nhất: 2.2.1. Chưng cất kiểu truyền thống (Sử dụng năng lượng nhiều lần) 2.2.1.1. Chưng cất bằng nguyên liệu than, củi Hình 2.1: Các bộ phận của máy chưng cất truyền 1-Lò đốt; 2-Nồi thốngchưng cất; 3-Bình phân ly; 4-Thiết bị làm lạnh; 5- Tháp giải nhiệt; 6-Bể chứa nước làm mát; 7-Máy bơm Hệ thống thiết bị có những tính năng và thông số kỹ thuật cơ bản sau: 24
  25. 25. - Vật liệu chế tạo: các bộ phận thiết bị chưng cất nước đều được làm bằng các loại vật liệu không han rỉ, không có hại cho sức khỏe của con người. Các khớp nối, chỗ nối được làm kín bằng các loại vật liệu chịu dầu, chịu nhiệt và cho phép được sử dụng trong ngành. - Về công suất: dựa trên kết quả điều tra khảo sát, đánh giá nguồn nguyên liệu, quy mô của thực tiễn sản suất - Lò đốt: lớp trong lò, nơi tiếp xúc với ngọn lửa được xây bằng gạch chịu lửa và xi măng chịu nhiệt, lớp ngoài được xây bằng gạch đặc. Xung quanh lò được gia cố bởi một bộ gông giằng bằng kim loại. Có một quạt lò, quạt này được sử dụng khi nhóm lò và khi cần gia tăng nguồn nhiệt cho lò. Lò được thiết kế với một ống khối rộng. - Nồi chưng cất: nồi chưng cất thân có dạng hình trụ, chóp hình nón cụt, ở giữa là cửa thoát hỗn hợp hơi khí, kiểu vòi voi. Nồi chưng cất được thiết kế với một cửa nạp liệu ở phía trên và một cửa xả liệu ở phía dưới, có đồng hồ đo áp suất, một van an toàn và một can nhiệt. - Bộ phận cấp nhiệt: do công suất nhỏ được cấp nhiệt bằng một buồng đốt, dùng than hoặc củi. - Bộ phận làm lạnh: bộ phận làm lạnh được thiết kế kiểu ống chùm, với thiết diện trao đổi nhiệt đủ đảm bảo làm giảm nhiệt độ của dịch ngưng tụ. - Về lò đốt: là bộ phận cấp nhiệt cho nồi chưng cất nước cất. Có 2 loại là lò đất và lò xây bằng gạch thường, không có ống khói. Nhiên liệu dùng cho việc đốt chủ yếu là củi, than. - Về nồi chưng cất: Các loại nồi sử dụng để chưng cất truyền thông, nồi bằng thùng phuy, nồi đáy nhọn, nồi có thân xây bằng gạch và đáy bằng chảo gang, nồi bằng tôn hàn…. 25
  26. 26. Hình 2.2: Nồi cổ truyền Hình 2.3: Nồi thùng phuy Hình 2.4: Nồi đáy nhọn - Về nguyên lý làm việc: Hiện đang sử dụng hai công nghệ chưng cất: chưng cất liên tục và chưng cất gián đoạn. Thiết bị chưng cất làm việc theo nguyên lý liên tục, thường có công suất lớn, sản xuất có quy mô công nghiệp, giá thành đầu tư cao, nên chỉ được áp dụng cho những nơi sản xuất lớn. Còn để sản lượng vừa và nhỏ, thì người ta thường sử dụng công nghệ và thiết bị chưng cất có công suất nhỏ, nguyên lý làm việc gián đoạn, có giá thành đầu tư thấp (từ vài chục đến hàng trăm lần) so với công nghệ chưng cất liên tục. Hệ thống thiết bị chưng cất nước cất quy mô nhỏ làm việc theo nguyên lý gián đoạn. Phương pháp chưng cất được sử dụng là phương pháp chưng cất bằng hơi nước được lấy ra và cho ngưng tụ. - Chưng cất bằng hơi nước: Hơi nước được tạo ra từ nồi hơi, thường có áp sức cao hơn không khí, được đưa thẳng vào bình chưng cất. Điểm ưu việt của phương pháp này là có thể điểu chỉnh áp suất, nhiệt độ mong muốn. Với hơi nước có áp suất cao thường gây ra sự phân hủy quan trọng, nên tốt nhất là bắt đầu chưng cất với hơi nước ở áp suất thấp và cao dần cho đến khi kết thúc. 26
  27. 27. 2.2.1.2. Chưng cất nước bằng Năng lượng Mặt trời Hình 2.5: Mô hình thiết bị chưng cất mẫu 27
  28. 28. Hình 2.6: Mô hình chưng cất sử dụng năng lượng mặt trời Cấu tạo và nguyên lý làm việc của thiết bị chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời. - Cấu tạo đơn giản của một hệ thống chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời gồm: 1- Thùng chứa nước mặn hoặc nhiểm bẩn 2- Van cấp nước vào máy 3- Chân đỡ thùng chứa nước cấp và máy 4- Lớp cách nhiệt bằng trấu dày 5cm 5- Khung trong đồng thời là khay chứa nước bằng tôn dày 0.35mm đến 0.5mm 6- Khung ngoài bằng xi măng hoặc gỗ… 7- Mặt đáy sơn đen để tăng cường hấp thụ nhiệt 8- Lớp nước trong khay từ 2mm đến 20mm 9- Kính trong suốt dày 3mm đến 5mm, đặt nghiêng từ 10 độ đến 20 độ 10- Máng hứng nước ngưng bằng tôn hoặc nhựa PVC 11- Thùng chứa nước sạch. 28
  29. 29. - Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: Nước bẩn hay nước mặn từ thùng chứa được đưa vào khay phía dưới và được đun nóng bởi sự hấp thụ bức xạ mặt trời của mặt đáy nên nhiệt độ dưới tấm kính tăng cao. Bề mặt đáy được sơn đen để tăng hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử nước chuyển động mạnh hơn (chuyển động nhiệt) và chúng có thể tách ra khỏi mặt thoáng với số lượng tăng dần theo nhiệt độ. Chuyển động đối lưu của lớp không khí phía trên mặt thoáng mang theo các phân tử nước này và ta có quá trình bay hơi. Dòng không khí bốc lên chứa đầy hơi ẩm gặp tấm kính phía trên có nhiệt độ thấp hơn (do kính tiếp xúc không khí bên ngoài) nên hơi nước ngưng tụ lại và chảy xuống máng ở góc dưới rồi theo ống dẫn chảy xuống bình chứa nước sạch. Lượng nước chưng cất được trong ngày trên một đơn vị diện tích phụ thuộc vào các yếu tố như: cấu tạo của thiết bị, cường độ bức xạ tổng trong ngày cũng như hướng của tia nắng chiếu tới mặt đáy, tốc độ gió, nhiệt độ nước cấp vào, nhiệt độ môi trường. Các biện pháp nâng cao năng suất và tuổi thọ của thiết bị - Khi thiết kế hay chế tạo một máy kiểu này điều quan trọng nhất là giảm thiểu tổn thất nhiệt: đảm dày lớp cách nhiệt >5cm, ở nông thôn thì vỏ trấu là loại vật liệu lí tưởng nhất, khoảng cách từ tấm kính đến mặt đáy càng nhỏ càng tốt, góc nghiêng của kính nên chọn khoảng 15ºc, dùng silicon để làm kín các khe hở không khí giữa nắp kính và hộp. Chiều dày lớp nước lúc mới bổ sung nên khoảng 1cm, trong một ngày nên bổ sung nước một lần vào các buổi sáng sớm. Nắp kính phải thiết kế sao cho dễ tháo ra khi cần vệ sinh phía trong, đồng thời phải có khe hở để bù dãn nỡ nhiệt cho tấm kính (1mm/1m). Kính nên có chiều rộng khoảng 65cm đến 90cm và chiều dài từ 2m đến 3m. Nếu máy dài, để tránh kính dễ bị vỡ thì nên cắt kính thành các tấm có chiều dài phù hợp, các chổ ghép có thể dùng silicon để làm kín. - Về mặt công nghệ, hiện nay người ta dùng các biện pháp sau: lắp thêm gương phản xạ để tập trung năng lượng vào hộp thu, đưa vật liệu biến đổi pha ở nhiệt độ thấp như parafin (nến) vào đáy để tích nhiệt, sau khi mặt trời lặn nhiệt ẩn hóa lỏng được giải phóng và truyền cho nước nên thời gian chưng cất dài hơn. 29
  30. 30. 2.2.1.3. Lời kết Sử dụng nguổn năng lượng để chưng cất nước là một trong những giải pháp tất yếu của phương pháp này trong tương lai để đối phó với tình trạng biến đổi khí hậu và khan hiếm nước sạch ngày càng trở nên nghiêm trọng. Phương pháp này dùng năng lượng nhiều lần để cung cấp cho hệ thống chưng cất nên rất tốn nguồn năng lượng mà như tình trạng hiện nay của nước ta việc nước biển (nước mặn) ngày càng lấn xâu vào đất liền, dẫn đến việc thiếu nước sinh hoạt cho người dân là không còn xa nửa. Nên đồ an này sẽ giới thiệu cho chúng ta về công nghệ chưng cất tái sử dụng nguồn năng lượng MED, sử dụng nguồn năng lượng một lần nhưng chưng cất được nhiều lần hiểu quả cao, ít tốn năng lượng hơn so phương pháp chưng cất chưng cất truyển thông ở trên (sử dụng nguồn năng lượng nhiều lần). Sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với công nghệ MED còn có một ý nghĩa nhân văn khi chúng ta nghiên cứu, phổ biến, chuyển giao công nghệ này sẽ mang lại cho con người một cuộc sống yên lành, hạnh phúc, đặc biệt là người già và trẻ em ở vùng sâu, vùng xa của một số tỉnh trong nước có khí hậu khắc nghiệt. 2.2.2. Chưng cất có tái sử dụng năng lượng Multiple Effect Distillation (MED) và Multiple Effect Distillation with Mechanical Vapour Compression (MED-MVC).  Multiple Effect Distillation (MED): Phương pháp chưng cất mà năng lượng được tái sử dụng ở nhiều tầng (trong đồ án này gọi tắt là chưng cất đa tầng)   Multi Stage Flash: Đa giai đoạn flash chưng cất (MSF)    Multiple Effect Distillation with Thermal Vapour Compression: Chưng cất đa tầng với nhiệt hơi nén (MED-TVC)   Multiple Effect Distillation with Mechanical Vapour Compression: Chưng cất đa hiệu ứng với Cơ hơi nén (MED-MVC) 30
  31. 31.  Lọc RO: (thẫm thấu ngược) Có nhiều công nghệ hiệu ứng chứng cất được giới thiệu ở trên nhưng trong đồ án này ta chỉ quan tâm đến công nghệ chưng cất đa tầng (MED) và chưng cất đa hiệu ứng với Cơ hơi nén (MED-MVC). 2.2.2.1. Giới thiệu về MED, MED-MVC. Vấn đề ưu tiên hàng đầu của nghiên cứu này là làm giảm tiêu hao năng lượng nhằm giảm giá thành nước cất. Hơn thế nữa, phương pháp cất nước cho phép dùng nguồn nước đầu vào là nước phèn, nước mặn góp phần giải quyết nhu cầu về nước sạch cho một bộ phận lớn người dân trên lãnh thổ nước ta. Sự phát triển của nhà máy khử muối cho ra nước cất (nước ngọt) trong những năm gần đây đang gia tăng, sự quan tâm trong việc tìm hiểu khử muối của các nhà máy hiện đang sử dụng. Chi phí của nước khử muối vẫn còn cao đối với nhiều người, vì vậy cần phải tìm hiểu làm thế nào để giảm chi phí, cũng như tìm hiểu về các kỹ thuật công nghệ mới và cố gắng để phát triển công nghệ mới đó là công nghệ kết hợp với MED và MED-MVC giảm được mọi chi phí. 31
  32. 32. MED: là một quá trình chưng cất thường được sử dụng cho khử muối nước biển thành nước ngọt. Nó bao gồm nhiều giai đoạn hoặc "hiệu ứng". Trong từng giai đoạn nước cấp vào được làm nóng bằng hơi nước trong ống. Một số nước bay hơi, và hơi nước này được đưa vào trong các ống của giai đoạn tiếp theo và cấp nhiệt, làm bay hơi nước nhiều hơn. Từng giai đoạn cơ bản tái sử dụng năng lượng từ các giai đoạn trước đó. Sử dụng năng lượng một lần cấp cho quá trình chưng cất nhưng quá trình này diễn ra qua nhiều giai đoạn, từng giai đoạn có mối liên hệ với nhau, giai đoạn trước cấp nhiệt cho giai đoạn sau hoạt động cho đến hết quá trình. Sử dụng năng lượng cấp một lần nhưng chưng cất được nhiều lần, tiết kiệm được năng lượng. MED-MVC: Là một quá trình chưng cất do sự bay hơi của nước biển hoặc nước muối thu được bằng cách áp dụng nhiệt cung cấp bởi một cơ hơi nén. Kể từ khi hơi nén tăng áp lực hơi và nhiệt độ của hơi nước, có thể sử dụng nhiệt ẩn từ trong khoảng thời gian ngưng tụ để tạo ra hơi nước bổ sung. Tác dụng của nén hơi nước có thể được thực hiện bằng hai phương pháp. Phương pháp đầu tiên sử dụng hệ thống phun thúc đẩy bởi hơi nước ở áp suất đo áp từ một nguồn bên ngoài để tái chế hơi từ quá trình khử muối. Sử dụng phương pháp thứ hai, hơi nước được nén bằng một thiết bị cơ khí, điều khiển bằng điện trong nhiều trường hợp. Hình thức này được chỉ định nén hơi cơ khí (MVC). 2.2.2.2. Nguyên tắc hoạt động MED và MED-MVC MED là quá trình nhiệt ờ nhiệt độ thấp có được nước sạch bằng cách thu hồi hơi nước trong một chuỗi các giai đoạn( được gọi là hiêu ứng) duy trì nhiệt độ thấp hơn so với trước. Vì điểm sôi của nước giảm khi giảm áp lực, hơi được cấp nhiệt và sôi trong một ống có thể được sử dụng để làm nóng ống kế tiếp, và chỉ ờ giại đoạn đầu tiên (ở áp suất cao nhất) đòi hỏi một nguồn nhiệt bên ngoài. Bảng điểm sôi nước Áp lực 1bar 0,47bar 0,32bar 0,25 bar 0.1 bar Điểm sôi 100 °80°C 70°C 65°C 45°C 32
  33. 33. C Bằng cách duy trì các tác động ở áp suất thấp, nước biển vẫn còn ở nhiệt độ dưới 65°C, như vậy tránh làm nóng không cần thiết và cho phép kiểm soát tốt. Năng lượng cung cấp được tái sử dụng qua quá trình bốc hơi nước nhiều lần của các giai đoạn. Lượng nước chưng cất mỗi giai đoạn là tỷ lệ thuận với số lượng vận chuyển năng lượng. Nếu việc vận chuyển bị chậm lại, người ta có thể làm tăng diện tích bề mặt mỗi giai đoạn , tức là số lượng và chiều dài của ống, tại các chi phí của chi phí lắp đặt tăng lên. Nước muối thu được ở dưới cùng của mỗi giai đoạn có thể được đua đến các ống trong giai đoạn tiếp theo, khi nước này được cấp một nhiệt độ thích hợp và áp suất gần bằng hoặc hơi nước cao hơn nhiệt độ hoạt động và áp suất trong giai đoạn tiếp theo . Một số nước này được chuyển thành hơi nước khi nó được cấp nhiệt vào giai đoạn tiếp theo ở áp suất thấp hơn so với giai đoạn đâu. Giai đoạn đầu tiên và cuối cùng cần cấp nhiệt và làm mát bên ngoài. Lượng nhiệt toả ra khỏi giai đoạn cuối phải gần bằng với lượng nhiệt cung cấp cho giai đoạn đầu tiên . Giai đoạn áp suất thấp nhất cần diện tích bề mặt tương đối lớn để đạt được việc vận chuyển năng lượng như nhau trên các ống. Các chi phí lắp đặt diện tích bề mặt này làm hạn chế tính hữu ích của việc sử dụng áp suất thấp và nhiệt độ trong các giai đoạn sau. Nước cấp nhiệt bên ngoài phải được cấp cho giai đoạn đầu tiên . Các ống của giai đoạn đầu tiên được nung nóng sử dụng một nguồn bên ngoài của hơi nước hoặc bất kỳ nguồn nhiệt khác. Ngưng tụ ( nước ngọt ) từ tất cả các ống trong tất cả các giai đoạn phải được bơm ra từ những áp suất tương ứng của các giai đoạn. Nước muối thu được ở dưới cùng của giai đoạn cuối phải được bơm ra vì nó có áp suất thấp hơn đáng kể so với áp suất xung quanh MED-MVC là một thiết bị bay hơi MED chỉ sử dụng năng lượng điện. Thiết bị bay hơi này được trang bị một máy nén khí. Máy nén cho phép hơi được tạo trong các hiệu ứng lạnh nhất được đưa đến điều kiện áp suất hiện hành bên trong ống của ống đầu tiên, do đó cho phép nhiệt ẩn của nó sẽ được tái sử dụng cho chưng cất. Các đầu vào của phạm vi năng lượng từ khoảng 18 kWh/m 3 nước cất cho ra một hiệu ứng duy nhất để thiết bị bay hơi khoảng 8 kWh/m 3 sản phẩm chưng cất nước cho một thiết bị bay hơi. Quá trình này là hấp 33
  34. 34. thụ về tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, do chi phí của máy nén cơ khí, chi phí đầu tư cao hơn cho một nhà máy MED. Quá trình này thường được lựa chọn cho các nơi mà chi phí năng lượng cao. Từ một góc độ khác, do hiệu quả cao của nó, quá trình này không yêu cầu bất kỳ bổ sung làm mát khác với nước cấp. Kích thước của một nhà máy MED-MVC được giới hạn bởi kích thước của máy nén có sẵn trên thị trường. Nó sản xuất khoảng 5.000 m 3/ngày để tạo ra nước chưng cất Khi không có hơi nước có sẵn, nó vẫn còn có thể sử dụng quy trình MED bằng cách thêm Cơ hơi nén (MED-MVC). Trong trường hợp này hơi được tái sử dụng từ các giai đoạn làm lạnh để làm nóng bằng một máy nén ly tâm điều khiển bởi một động cơ điện. Một công suất tối đa 5.000 m3 /ngày có thể thu được với công nghệ nén hiện đại MED-MVC 2.2.2.3. Cơ bản về quy trình MED Phương pháp chưng cất: Quá trình chưng cất là quá trình đun nóng nước tới điểm sôi để chuyển thành dạng hơi, sau đó ngưng tụ lại thành nước tinh khiết. Thường áp dụng công nghệ chưng cất đa tầng với cơ hơi nén (MED-MVC) và chưng cất đa tầng (MED). Nén hơi là làm bốc hơi nước đầu vào rồi nén hơi nước đó. Sau đó hơi nước được ngưng tụ và giải phóng nhiệt, tiếp tục được sử dụng làm nhiệt cấp đầu vào. Công nghệ nén hơi dựa vào việc giảm áp suất vận hành để nước bốc hơi. Nhiệt lượng để nước bay hơi được cung cấp bởi một máy nén hơi. Quá trình chưng cất MED diễn ra trong một loạt các giai đoạn (hiệu ứng), tất cả được trang bị ống trao đổi nhiệt. Nước thô được phun lên các ống, được cấp nhiệt bên trong bằng hơi nước ngưng tụ. Do việc vận chuyển nhiệt thông qua các đường ống, một phần của màng chất lỏng bên ngoài của ống bay hơi. Hơi nước được tạo ra sau đó được sử dụng trong các hiệu ứng tiếp theo và một lần nữa ngưng tụ trên bề mặt bên trong ống. Hiệu quả đầu tiên và duy nhất được làm nóng từ một nguồn bên ngoài của hơi nước. 34
  35. 35. Quy trình MED có thể có nhiều kiểu kết cấu khác nhau phụ thuộc vào bề mặt trao đổi nhiệt và hướng chuyển động tương đối của dòng nước muối so với dòng hơi nước. Hình 2.9: Giai đoạn 1 Hình 2.8: Giai đoạn 1 35
  36. 36. Hình 2.9: Giai đoạn 2 Một thiết bị bay hơi MED bao gồm một số giai đoạn liên tiếp (hoặc hiệu ứng) duy trì ở mức độ giảm áp suất nhiệt độ từ (nóng) di chuyễn (lạnh). Mỗi giai đoạn chủ yếu bao gồm một ống ngang. Đầu ống được phun nước biển tạo nên dòng chảy xuống từ ống, để ống bằng trọng lực xem (Hình 2.8). Hơi nước được tạo bên trong ống. Và ống được làm mát bên ngoài bởi dòng chảy, hơi nước ngưng tụ thành sản phẩm chưng cất (nước ngọt) bên trong ống. Đồng thời nước biển nóng lên và một phần bay hơi bằng cách thu hồi nhiệt ngưng tụ (nhiệt ẩn). Do nước biển bốc hơi hơi tập trung khi chảy xuống các ống và cung cấp cho nước muối ở dưới cùng của giai đoạn. Sự bay hơi nước biển là ở nhiệt độ thấp hơn làm nóng hơi nước. Tuy nhiên nó vẫn có thể được sử dụng như làm nóng cho tới khi quá trình này được lặp đi lặp lại. Áp suất giảm từ giai đoạn một, trong những giai đoạn tiếp theo cho phép ngâm nước muối và sản phẩm chưng cất được rút ra tới giai đoạn 2, tiếp theo thêm một lượng hơi nước ở áp suất thấp hơn. Hơi nước bổ sung này sẽ ngưng tụ thành sản phẩm chưng cất bên trong giai đoạn tiếp theo. Quá trình này được lặp đi lặp lại trong một loạt các hiệu ứng (Nhiều hiệu ứng chưng cất). Trong giai đoạn cuối cùng, hơi nước ngưng tụ trên một ống trao đổi nhiệt thông 36
  37. 37. thường. Trao đổi này, được gọi là "sản phẩm chưng cất ngưng tụ" được làm mát bằng nước biển. Nước muối và sản phẩm chưng cất thu được giai đoạn này sang giai đoạn khác. Hiệu quả nhiệt của thiết bị bay hơi như vậy có thể được định lượng như số lượng kg sản phẩm chưng cất được giới thiệu trong hệ thống. Như vậy số (GOR) được gọi là Tỷ lệ tăng đầu ra.... Các GOR của thiết bị bay hơi trong giai đoạn 2 có thể được tăng cường bằng cách thêm một máy nén nhiệt giữa một trong các giai đoạn. Sử dụng áp suất thấp (LP) hoặc áp suất trung bình (MP) hơi nước này. Việc tiêu thụ điện của hệ thống như vậy là trong khoảng 8-15 kWh/m3. Do hạn chế hiện nay trong máy nén công nghệ cao năng lượng các đơn vị của MED-MVC tối đa là 5000m3/ngày. 2.2.2.4. Ưu điểm của các quá trình MED VÀ MED-MCV  Ưu điểm MED  - Giảm chi phí vận hành. - Tiêu thụ điện rất thấp (15 kWh/m3) so với quá trình nhiệt khác như: cất nước nhiều gian đoạn (MSF) hoặc các quá trình màng RO( thẩm thấu ngược) -Vận hành ở nhiệt độ thấp (< 70C °) và ở nồng độ thấp (< 1,5) để tránh ăn mòn và nhân rộng - Sản xuất sản phẩm chưng cất tinh khiết đều đặn cao - Không cần phức tạp trước khi xử lý nước biển và chịu được các biến thể của điều kiện nước biển - Có độ tin cậy và hoạt động đơn giản - Giảm chi phí công trình dân dụng - Có một chi phí bảo trì thấp (Không có bộ phận quay ngoại trừ máy bơm áp suất thấp) - Vận hành 24 giờ một ngày với sự giám sát tối thiểu - Có thể thích nghi với bất kỳ nguồn nhiệt bao gồm nước nóng - Cho phép hiệu suất nhiệt rất cao và tiết kiệm chi phí nhiên liệu -Có dung lượng lên đến 68 000m3 /ngày  Ưu điểm MED-MVC 37
  38. 38. -Có dung lượng lên đến 5000m3/ngày - Sự than thiện với môi trường: 100% sử dụng điện nên không có nguồn nhiệt thải ra bên ngoài - Hiệu quả sử dụng năng lượng cao: tiêu thụ điện năng khác nhau, từ 8kWh đến 15 kWh/m3 - Tiêu thụ nước biển giảm với mức tối thiểu. 2.3. Giới thiệu một số dự án cất nước bằng MED trên thế giới 2.3.1. Giới thiệu các phương pháp chưng cất nước được ứng dụng trong thực tế Từ năm 1969 với việc lắp đặt Thương mại đầu tiên của IDE, khoảng 260 máy đã được lắp đặt trên toàn thế giới và đang hoạt động hiệu quả. Chỉ riêng ở Tây Ban Nha, hơn 70 máy đã được lắp đặt trong du lịch nghỉ dưỡng, thành phố, cảng, công nghiệp, nhà máy lọc dầu và các nhà máy điện. Những loại máy có công suất lên đến 3.000 m3/ngày (dễ dàng mở rộng năng lực khi lắp đặt thêm mô-đun), hoạt động với một máy nén khí điều khiển bằng điện. Chu trình này hoạt hiệu quả và kinh tế với mức tiêu thụ điện thấp, cung cấp nước với độ tinh khiết cao và chúng lý tưởng cho các nhà máy lọc dầu, một nhu cầu lớn về việc tiêu thụ nước chất lượng cao là các ngành công nghiệp và nhà máy điện, nơi cần một nguồn nước ổn định và đáng tin cậy để cấp nước cho lò hơi. 38
  39. 39. 2.3.2. Dự án SDIC Thiên Tân (Nhà máy khử muối lớn nhất của Trung Quốc) Dự án SDIC của Trung Quốc là một nơi cung cấp đáng tin cậy và bền vững nước sạch gần nhà máy điện Thiên Tân, 200km về phía đông bắc của Bắc Kinh. Nhà máy cung cấp nước uống chất lượng cao cho người dân địa phương, cũng như các lò hơi công nghiệp thực hiện và xử lý nước cho các nhà máy điện. Nhà máy điện Bắc Kinh Thiên Tân là một hệ thống kỹ thuật kích thước lớn bao gồm một nhà máy điện, nhà máy khử mặn nước biển và muối sản xuất từ nước biển, và được quản lý như một hệ thống tích hợp trong đó tất cả ba phần phụ thuộc lẫn nhau. Tổng quan Dung lượng: 200.000m 3/ngày Công nghệ: Multi-Effect Distillation (MED) Dự án: Engineering-Procurement-Construction (EPC) Vị trí: Hangu-Thiên Tân-Trung Quốc Diện tích lấp đặt: 125mx160m Năm:2010,2013. Ưu điểm nổi bật 39
  40. 40. Giảm thải nhiệt trong khí quyển: Hệ thống được hỗ trợ bởi nhiệt thải tạo ra bởi các nhà máy điện Thiên Tân SDIC, do đó giảm chi phí và giảm thiểu việc xả nhiệt từ nhà máy vào khí quyển 2.3.3. Dự án Reliance Gujarat (Nhà máy khử muối lớn nhất của Ấn Độ) IDE sự hợp tác này đã phát triển mạnh mẽ và năng lực đã được mở rộng gấp đôi kể từ khi vận hành đầu tiên. Sử dụng chưng cất đa tầng (MED) giải pháp khử mặn nước biển đáng tin cậy, IDE chứng minh rằng nhận thức, đổi mới hoạt động và tiết kiệm chi phí. 40
  41. 41. Tổng quan: Dung lượng: 160.000 m 3/ngày Công nghệ: Multi-Effect Distillation MED Dự án: Engineering-Procurement-Construction (EPC) Địa chỉ: Jamnagar- Gujarat-Ấn Độ Diện tích lấp đặt: 4 đơn vị: 45m x 200m, 4 đơn vị: 60m x 120m, 1 đơn vị: 45m x 45m Năm thức hiện: 1998, 2005, 2008 Ưu điểm nổi bật: -Đạt tổng công suất 400.000 m 3/ngày -Tiêu thụ năng lượng giảm -Quá trình nhiệt độ thấ, an toàn cao -Tiết kiệm chi phí, đáng tin cây -Hoạt động thành công liên tục trong hơn 15 năm. 2.3.4. Dự án Tocopilla (Nhà máy lọc nước muối MVC lớn nhất ở Chile) Giống như tất cả các nhà máy khác, những người ở Chile cần một nguồn đáng tin cậy và kinh tế cấp nước chất lượng cao. Nhưng với các địa điểm từ xa, môi trường làm việc khó 41
  42. 42. khăn và sự cần thiết để đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn và môi trường, không có nhiều giải pháp đáp ứng thách thức này. Với một kỷ lục đáng kể cho hoạt động đơn giản và kinh tế với mức tiêu thụ năng lượng thấp, cơ khí hơi nén (MVC) là một giải pháp lý tưởng cho nước tinh khiết, ngành công nghiệp. Công nghệ: Thiết kế tối ưu hóa cho hoạt động có hiệu quả cao với mức tiêu thụ năng lượng thấp Ưu điểm nổi bật: -Tiêu thụ năng lượng thấp, hoạt động không bị gián đoạn. -Quá trình nhiệt độ thấp cho an toàn cao và bảo trì thấp, hoạt động liên tục với độ tin cậy cao> 98% Chương 3: HỆ THỐNG THU NHIỆT TỪ PIN MẶT TRỜI ĐỂ CHƯNG CẤT NƯỚC VÀ TĂNG HIỆU SUẤT PHÁT ĐIỆN 3.1. Giới thiệu: Hiện nay Pin mặt trời trong thương mại có hiệu suất xấp xỉ 20%. Điều đó có nghĩa là khoảng 80% năng lượng bức xạ mặt trời bị chuyển hóa thành nhiệt năng. Lượng nhiệt này nếu không sử dụng vừa lãng phí vừa làm nóng pin dẫn tới hiệu suất kém. Kinh nghiệm thực tế cho thấy thông thường khi hoạt động nhiệt độ các pin mặt trời dao động khoảng từ 50 – 60oC. Nếu làm tản được lượng nhiệt này thì có thể làm nhiệt độ pin mặt trời hạ xuống khoảng 30oC. Việc làm mát này có thể làm tăng hiệu suất phát điện của pin lên 15 - 20%. Hệ thống Heat pump được thiết kế nhằm các mục đích: - Tản nhiệt làm tăng hiệu suất phát điện của pin. - Sử dụng lượng nhiệt do pin hấp thụ để chưng cất nước. Sau đây trình bày một hệ thống Heat pump phục vụ giải nhiệt cho giàn pin mặt trời công suất 10kWp và sản xuất 60kg nước cất trong một giờ nắng. Hệ thống này sử dụng các công nghệ ứng dụng năng lượng tái tạo và tiết kiệm năng lượng với các đặc điểm sau: 42
  43. 43. Công suất nhiệt cần thiết để làm bay hơi 60 kg nước trong 1 giờ theo phương pháp truyền thống tương đương với 40 kW là rất lớn. Tuy nhiên công nghệ Heat pump này chỉ sử dụng khoảng 1.5 kW (lợi về năng lượng đến 26 lần) - Công suất 1.5kW dùng cho Heat pump cũng xấp xỉ với công suất mà pin mặt trời có thể phát tăng thêm do việc được làm mát pin từ 55oC xuống 25 – 30oC. - Như vậy sau khi trừ đi công suất phục vụ cho hệ thống Heat pump thì sản lượng phát điện của giàn pin mặt trời vẫn giữ nguyên nhưng ta thu được 60kg nước cất trong một giờ. Lượng nước này xem như được sản xuất không tiêu tốn năng lượng. Nếu giá nước cất là 2000VNĐ/lít thì tiền đầu tư thêm cho hệ thống Heat pump có thể khấu hao trong vòng 1.5 - 2 năm. - Cần lưu ý thời gian khấu hao và hiệu quả phát điện như trên được tính theo của hệ thống Heat pump Pilot nhưng khi ứng dụng đại trà cho giàn pin công suất 100kW thì có thể kỳ vọng hệ thống có các thông số sau: + Tăng lượng điện phát ra khoảng 5% (sau khi trừ năng lượng điện cấp cho Heat pump) + Lượng nước cất 800 – 1000 lít/h + Có thể làm mát vi khí hậu cho phần diện tích 200 – 300m2 bên dưới giàn pin phục vụ cho hoạt động nông nghiệp công nghệ cao với nhiệt độ ổn định khoảng 25oC. + Kỳ vọng chi phí lắp cho hệ thống Heat pump chiếm khoảng 10 – 15% trong tổng chi phí của hệ thống pin mặt trời. 43
  44. 44. CẤU HÌNH VÀ THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PILOT 10kWp: Hệ thống Heat pump 44
  45. 45. 3.2. Nguyên lý làm việc và đặc tính kỹ thuật Chu trình kín (để làm mát pin) - Vòng đỏ: Tấm pin mặt trời thấp thụ nâng lượng mặt trời sản xuất ra điện và nó nóng lên tạo ra nhiệt thì sẽ làm giảm hiệu suất của tấm pin mặt trời. Để làm nguội tấm pin bằng cách bơm nước 15ºC vào gặp nhiệt của tấm pin cao nên nước tăng lên 20 ºC và nó được giải nhiệt nhờ vào bộ trao đổi nhiệt là lấy nhiệt ra bên ngoài. Nhiệm vụ là lấy nhiệt năng được chuyển hoá từ pin đưa vào để trao đổi nhiệt đồng thời trong quá trình cấp nước trao đổi nhiệt lượng nước có thể bị hao hụt một phần nên sẽ có một máy bơm nước bổ sung vào. Chu trình hở (sản xuất ra nước cấp) - Vòng xanh: cấp nước 30 ºC chảy qua van tiết lưu làm giảm áp suất nhiệt độ nước xuống còn 15 ºC. Trong quá trình bay hơi trao đổi nhiệt tạo ra hơi nước nhận nhiệt lấy từ đầu ra của tấm pin làm giảm nhiệt độ và duy trì áp suất nhờ máy nén hút hơi nước đi (buồng kín) từ 15 ºC, 17mBar lên 35 ºC, 56mBar (thấp hơn môi trường). Để cho ngưng tụ ở 35ºC cao hơn nhiệt độ của môi trường nên toả nhiệt ra bên ngoài hơi nước biến thành nước lỏng (nước tinh khiết) và được bơm ra ngoài bởi vì áp suất thấp hơn. Chu trình này là một quá trình tối ưu nhất vừa lấy nước từ tấm pin để tạo ra nước tinh khiết đồng thời cũng giải nhiệt cho tấm pin. 3.3. Chu trình nước và làm mát pin mặt trời: Chu trình (I) Giàn pin mặt trời 10kWp khi làm việc với trời nắng (1000W/m2) hấp thụ khoảng 40kW nhiệt năng (khoảng 37.5 nghìn kCal/h). Lượng nhiệt năng này làm tăng nhiệt độ các tấm pin lện đến 55-60oC làm giảm hiệu suất và tuổi thọ. Chu trình làm mát pin bằng nước này có mục đích là chuyển tải lượng nhiệt năng để đưa nhiệt độ giàn pin xuống làm việc ở nhiệt độ khoảng 25oC. Để đạt được mục đích này hệ thống được thiết kế với thông số nước vào giàn panel là 15oC nước ra là 20oC, lưu lượng 7.5tấn/h. Chu trình này nước sau khi ra khỏi giàn pin mắt trời sẽ được đi qua giàn trao đổi nhiệt của Heat pump để hạ nhiệt trở lại là 15oC trước khi tiếp tục chu trình mới.
  46. 46. Do Pin mặt trời hiện có chưa được chế tạo bộ phận nhận nước làm mát nên trong thí nghiệm Pilot này chúng tôi phải chế tạo bộ phận “Ốp lưng Panel để đưa nước vào làm mát Solar Panel”. Bộ phận này sau này khi chế tạo hàng loạt sẽ có kết cấu tốt và giá thành sẽ thấp hơn so với kết cấu trong dự án Pilot này. “Ốp lưng Panel để đưa nước vào làm mát Solar Panel” được kết nối với mặt sau của tấm pin mặt trời bằng keo dán silicon. Để đảm bảo độ kết dính, ta bố trí bơm tuần hoàn cho chu trình nước làm mát sao cho áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển bên trong các ốp lưng panel. Nước ra khỏi Panel 20o C; 7.5m3 /h Nước cấp vào Panel 15oC; 7.5m3/h 46
  47. 47. Hình 3.1 Tấm pin mặt trời MODULE bơm nhiệt (HEAT PUMP) Module bơm nhiệt nhận nước 20oC (7.5tấn/h) và nước cấp (60kg/h) vào bộ phận trao đổi nhiệt. Trong bộ phận này áp suất của nước cấp được giữ thấp làm cho nước này sôi (hóa hơi) ở nhiệt độ 15oC. Theo thiết kế, trong 1 giờ 60kg nước áp suất thấp sẽ nhận nhiệt từ 7.5tấn nước ở chu trình (I) để hóa hơi; và do nhả nhiệt 7.5tấn nước của chu trình (I) sẽ hạ nhiệt độ từ 25oC xuống còn 15oC. Như vậy trong bộ trao đổi nhiệt một lượng nhỏ nước cấp (60kg/h) sẽ bay hơi để sản xuất nước cất, đồng thời một lượng lớn nước trong chu trình (I) (7.5 tấn/h) được làm mát để giải nhiệt cho giàn pin. Để đạt được mục đích trên phải giữ cho áp suất phía hơi nước trong bộ phận trao đổi nhiệt ở áp suất thấp là 17mBar. Lượng hơi nước ở 17mBar; 15oC (60kg/h) không thể nhả nhiệt ra môi trường để ngưng tụ. Cần dùng một máy nén tăng áp suất hơi nước này lên 56mBar để nâng nhiệt độ lên 35oC thì mới có thể nhả nhiệt ra môi trường để ngưng tụ thành nước cất. 47
  48. 48. Chương 4: KẾT HỢP HEAT PUMP VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ CHƯNG CẤT NƯỚC 4.1. Heat pump là gì? Nó có ưu nhược gì? Từ ngàn xưa con người đã biết đã biết giữ gìn và sử dụng lạnh có sẵn trong thiên nhiên như: sử dụng băng, tuyết và các hầm sâu ở dưới đất để bảo quản thực phẩm, làm lạnh nước bằng cách cho bóc hơi v.v…Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành kỹ thuật lạnh đã có bước phát triển vượt bậc. Trong nhiều lĩnh vực công nghiệp sẽ không thể nào phát triển được nếu như không có làm lạnh nhân tạo. Trong công nghiệp thực phẩm làm lạnh sẽ cho phép chúng ta có thể bảo quản thực phẩm không hư trong thời gian dài, làm lạnh còn được ứng dụng rộng rải trong nhiều lĩnh vực khác của con người. Một thiết bị quan trọng trong làm lạnh đó là Heat pump (bơm nhiệt), sau đây là phần trình bày khái quát về Heat pump. Heat pump là gì? Bơm nhiệt (heat pump) là một thiết bị dùng để bơm một dòng nhiệt ở mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. Để duy trì bơm nhiệt hoạt động cần cung cấp một dòng năng lượng khác (Điện hoặc nhiệt năng). Như vậy máy lạnh cũng là một loại bơm nhiệt và có chung nguyên lý hoạt động. Các thiết bị của chúng là giống nhau. Người ta chỉ phân biệt chúng ở mục đích sử dụng mà thôi. Máy lạnh sử dụng nguồn lạnh ở dàn bay hơi còn bơm nhiệt sử dụng nguồn nóng ở dàn ngưng tụ. Theo định luật 2 nhiệt động học, sự làm lạnh nhân tạo liên tục không thể thực hiện được nếu không tiêu hao năng lượng. Tập hợp các quá trình như vậy gọi là quá trình nghịch khép kín hay gọi là chu trình nghịch nhiệt động.Trong quá trình thuận nghịch khép kín nhiệt từ nguồn nóng truyền lại cho nguồn lạnh và sinh công. Trong chu trình nghịch, nhiệt từ nguồn lạnh truyền lại cho nguồn nóng (môi trường xung quanh) và tất nhiên phải tiêu hao một công. Thiết bị như vậy người ta gọi là bơm nhiệt hay còn gọi là Heat Pump. 4.2. Giới thiệu về máy HP-MED-250: Trong ký hiệu HP-MED-250 thì:  HP: Heat pump – bơm nhiệt.
  49. 49.  MED: Multiple- Effection Distillation – Phương pháp chưng cất mà năng lượng được tái sử dụng ở nhiều tầng (trong đồ án này gọi tắt là chưng cất đa tầng)   250: nghĩa là công suất máy 250 lít nước cất trong một giờ. 4.3. Mục tiêu của nghiên cứu về máy HP-MED-250: Vấn đề ưu tiên hàng đầu của nghiên cứu này là làm giảm tiêu hao năng lượng nhằm giảm giá thành nước cất. Hơn thế nữa, phương pháp cất nước cho phép dùng nguồn nước đầu vào là nước phèn, nước mặn góp phần giải quyết nhu cầu về nước sạch cho một bộ phận lớn người dân trên lãnh thổ nước ta. 4.4. Tại sao kết hợp NLMT và Heat pump? Trong năm có bốn mùa, cường độ nắng phụ thuộc rất lớn vào các mùa: ở mùa hạ nắng nhất, mùa đông thì ít nắng nhất. Ngoài ra năng lượng mặt trời còn phụ thuộc vào chu kỳ ngày đêm và vào thời tiết nên không ổn định. Như vậy mặc dù năng lượng mặt trời là thân thiện nhưng muốn có sự đáp ứng liên tục theo nhu cầu của các quá trình sử dụng năng lượng trong công nghiệp thì cần có nguồn năng lượng bổ sung. Nếu bổ sung bằng điện trở thì COP1, nếu bổ sung bằng Heat pump thì COP = (3 - 7) lần. Điều này có nghĩa là nếu dùng HP để cung cấp nhiệt thì có lợi hơn so với điện trở từ 3-7 lần. Từ phân tích trên có thể rút ra những quá trình sử dụng năng lượng mặt trời ở dạng nhiệt thì nên kết hợp với HP sẽ cho hiệu quả năng lượng cao và ổn định. Chương này sẽ đánh giá nhận định này thông qua việc phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế của một hệ thống giả định ký hiệu là HP+SOLAR-MED-400. 4.5. Mô tả hệ thống giả định HP+SOLAR-MED-400 Hệ thống chưng cất nước HP+SOLAR-MED-400 có công suất 400lít nước cất trong một giờ và có thêm một hệ thống chảo Parabol thu năng lượng mặt trời. Chảo Parabol thu năng lượng mặt trời với dạng nhiệt và cấp nhiệt cho nồi hơi làm nước bốc hơi. Hơi nước được dẫn vào tháp số 1. 49
  50. 50. Phần sau tính toán các thông số chính của là HP+SOLAR-MED-400 trên cơ sở năng lượng Heat pump có thể cấp 80% cho hệ thống, Solar có thể cung cấp 100% công suất hệ thống trong 10 giờ/ngày. Như vậy hệ thống hoạt động theo tỷ lệ phân bố năng lượng điển hình như sau:  Những ngày nắng: máy hoạt động 10 giờ/ngày ở mức 100% công suất với năng lượng Solar + 14 giờ/ngày ở mức 80% công suất với năng lượng do Heat pump   Những ngày nắng ít hơn thì máy hoạt động dưới 10 giờ/ngày ở mức 80 – 100% công suất với năng lượng Solar + thời gian còn lại ở mức 80% công suất với năng lượng do Heat pump.  Ở nước ta các tỉnh từ nam trung bộ trở vào một năm khoảng 200 ngày có nắng, đều này rất thuận lợi cho ứng dụng năng lượng mặt trời vào việc chưng cất nước. Năng lượng mặt trời được tận dụng 100% trong khoảng 10h/ngày. Thời gian còn lại trong ngày sẽ sử dụng Heat Pump và chỉ chạy ở 80% công suất mà thôi (để tiết kiệm điện). Về máy nén Hiệu: Misubishi Loại: FB – 3MST Nước sản xuất: Nhật Bản Điện áp: 200V 3PH 50/60 Hz Sử dụng tác nhân lạnh: R12, R22, R502 Tỉ số nén: (H) 26Kg/cm2, (L) 14Kg/cm2 Công suất: 10Hp Trọng lượng: 130Kg Hình 4:1: Thông số kỹ thuật máy nén 50
  51. 51. Mô tả kết cấu máy HP+SOLAR-MED-400: Tháp số 0 có cấu tạo tương tự tháp số 0 của máy HP-MED-250 cũng là dạng trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, điểm khác ở đây là: Tháp này làm việc với điều kiện áp suất bình thường, quá trình trao đổi nhiệt diễn ra giữa hơi nước và nước đưa vào chưng cất. Tháp số 1, 2, 3, 4 tương tự tháp số 1 và 2. Riêng tháp số 5 được thiết kế tương tự tháp số 0, nước cung cấp được đưa qua tháp này để giải nhiệt cho tháp đồng thời nhiệt độ nước sẽ được nâng lên trước khi vào tháp số 0 Hình 4:2 Mô tả hoạt động của hệ thống trên Hình 4:2  Trong tháp 0: Hơi nước (1) từ các nồi hơi của hệ thống chảo Parabol được dẫn vào tháp số 0, tại đây nó nhả nhiệt và ngưng tụ thành nước (1’) và được bơm ngược về bộ phận Solar collector. Trong tháp 0, nước cấp từ bec phun 0 sẽ nhận nhiệt và hóa hơi ở nhiệt độ 80oC, áp suất 0,57 Bar 51
  52. 52.  Trong tháp 1: hơi nước dẫn từ tháp 0 sẽ ngưng tụ và tỏa nhiệt; nước cấp nhận nhiệt và bốc hơi ở nhiệt độ 70oC và áp suất 0,31Bar.   Trong tháp 2: hơi nước dẫn từ tháp 1 sẽ ngưng tụ và tỏa nhiệt; nước cấp nhận nhiệt và bốc hơi ở nhiệt độ 60oC và áp suất 0,19Bar.   Quá trình cứ thế diễn ra ở các tháp 2; 3; 4.    Trong tháp 5: hơi nước dẫn từ tháp 4 sẽ ngưng tụ và tỏa nhiệt; nước cấp sẽ nhận nhiệt nhưng chưa bay hơi, nhiệt độ trong tháp 40oC áp suất 0,07Bar . Tính toán diện tích thiết bị thu năng lượng mặt trời (chảo Parabol) Theo tính toán ở máy giàn nóng của Heat pump cấp cho tháp 0 một công suất tương đượng với khả năng bốc hơi nước là Mcb= 85 kg hơi/h. Ở đây chúng ta thiết kế máy HP+SOLAR- MED-400 trên nguyên tắc vận dụng thiết bị trao đổi nhiệt như cũ cho nên giàn thiết bị thu năng lượng mặt trời (Solar collector) cũng phải cấp một công suất làm bay hơi Mcb = 85kg hơi/h. Như vậy để máy hoạt động 10h/ngày thì thu năng lượng mặt trời phải có khả năng tạo 850kg hơi/ngày. Theo thực nghiệm 1m2 chảo Parabol cung cấp một lượng nhiệt để sản xuất 4kg hơi/ngày. Vậy diện tích Solar collector cần thiết: 850 D  220M2 ở đây chọn tròn là 20 chảo (mỗi chảo 11m2). Hệ thống chảo Parabol bao gồm 20 chảo, mỗi chảo 11m2 52
  53. 53. 4.6. Phân tích của hệ thống HP+SOLAR-MED-400 Hình 4.3 4.6.1. Phân tích các chỉ tiêu kinh tế Phần này tính toán các chỉ tiêu kinh tế của hai hệ thống chưng cất nước HP-MED-250 và HP+SOLAR-MED-400 để đánh giá hiệu quả của hai hệ thống. 53
  54. 54. Chỉ tiêu kinh tế quan trọng nhất là thời gian thu hồi vốn. Đây là thông số quan trọng cho phép người kinh doanh dựa vào đó để ra quyết định có nên đầu tư hay không. Ngoài ra dòng tiền tệ chi phí và thu nhập hàng tháng là những thông tin cần thiết khác rất cần cho nhà đầu tư cũng được tính toán. Các tính toán được tính trên các số liệu giá nhân công, giá điện, lãi suất… Ước lượng gần với các thông số thật của thị trường Việt Nam ở thời điểm hiện tại. 54
  55. 55. 4.6.1.1. Tính toán kinh tế sản xuất nước cất đóng thùng khi sử dụng hệ thống HP- MED-250 Quy mô 6,000 lít/ngày Giá nước 400 VNĐ/lít Đầu tư máy 300,000,000 VNĐ Thời gian khấu hao 5 Năm Lãi suất 12.00% /năm Số liệu Hoạt động 300 ngày/năm Tiêu hao năng lượng 20 lít/kWh nhập Giá điện 2,500 VNĐ/kWh vào Giá nước thủy cục 20 VNĐ/lít Tỷ lệ nước thải bỏ 30% Số nhân công 3 người VNĐ/ngày Giá nhân công 200,000 công Chi phí bảo trì 50 VNĐ/lít Chi phí điện 750,000 VNĐ/ngày Chi phí nước thủy cục 171,429 VNĐ/ngày Dòng Chi phí nhân công 600,000 VNĐ/ngày Chi phí bảo trì 300,000 VNĐ/ngày tiền Trả lãi suất 98,630 VNĐ/ngày trong Chi phí khấu hao 200,000 VNĐ/ngày ngày Tổng chi phí 2,120,059 VNĐ/ngày Doanh thu bán nước 2,400,000 VNĐ/ngày Lãi trước thuế 279,941 VNĐ/ngày Dòng Tổng chi phí 63,601,761 VNĐ/tháng tiền Tổng doanh thu 72,000,000 VNĐ/tháng trong Lãi trước thuế 8,398,239 VNĐ/tháng 55
  56. 56. tháng 2.8% /tháng Lãi suất trong năm 100,778,865 /năm Lãi suất trong năm 33.6% /năm Thời gian thu hồi vốn 36 tháng 4.6.1.2. Tính toán giá thành sản xuất nước cất đóng thùng khi sử dụng hệ thống HP+SOLAR-MED-400 Bảng nhập số liệu Thời tiết Tỷ lệ Kiểu cất kg/h H kWh/ngày kg/ngày Nắng 50% SOLAR 400 10 4000 HP 250 14 175 3500 Mưa 50% SOLAR 400 0 0 HP 250 24 300 6000 Trung bình 281.25 24 237.5 6750 Từ các số liệu trên ta tính được: Quy mô 6,750 lít/ngày Giá nước 400 VNĐ/lít Đầu tư máy 510,000,000 VNĐ Thời gian khấu hao 5 năm Lãi suất 12.00% /năm Số liệu Hoạt động 300 ngày/năm Tiêu hao năng lượng 20 lít/kWh nhập Giá điện 2,500 VNĐ/kWh vào Giá nước thủy cục 20 VNĐ/lít Tỷ lệ nước thải bỏ 30% Số nhân công 3 người VNĐ/ngày Giá nhân công 200,000 công Chi phí bảo trì 50 VNĐ/lít 56
  57. 57. 237.5 kWh/ngày Chi phí điện 593,750 VNĐ/ngày Chi phí nước thủy cục 192,857 VNĐ/ngày Dòng Chi phí nhân công 600,000 VNĐ/ngày tiền Chi phí bảo trì 337,500 VNĐ/ngày trong Trả lãi suất 167,671 VNĐ/ngày ngày Chi phí khấu hao 340,000 VNĐ/ngày Tổng chi phí 2,231,778 VNĐ/ngày Doanh thu bán nước 2,700,000 VNĐ/ngày Lãi trước thuế 468,222 VNĐ/ngày Dòng Tổng chi phí 66,953,351 VNĐ/tháng tiền Tổng doanh thu 81,000,000 VNĐ/tháng trong Lãi trước thuế 14,046,649 VNĐ/tháng tháng 2.8% /tháng Lãi suất trong năm 168,559,785 /năm Lãi suất trong năm 33.1% /năm Thời gian thu hồi vốn 36 tháng Nhận xét Máy chưng cất nước HP+SOLAR-MED-400 sử dụng Heat Pump kết hợp với năng lượng mặt trời có vốn đầu tư lớn hơn so với HP-MED-250, nhưng thời thu hồi vốn là như nhau. Về mặt hiệu quả đầu tư ngắn hạn thì không bằng HP-MED -250, nhưng xét về hiệu quả đầu tư lâu dài, về khía cạnh năng lượng thì HP+SOLAR-MED-400 mang lại hiệu quả kinh tế hơn sau thời gian thu hồi vốn. Giá thành sản xuất nước cất bằng Heat Pump kết hợp với năng lượng mặt trời bằng với HP-MED -250 cụ thể như sau: 57
  58. 58. Phương pháp sản xuất Giá thành Sản xuất bằng HP-MED-250 400 VNĐ/lít Sản xuất bẳng HP+SOLAR-MED-400 400 VNĐ/lít Đề tài đề cập đến vấn đề mang tính thời sự: ứng dụng năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng siêu sạch, dồi dào vào công nghệ sản xuất nước cất. Khi các nguồn năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt, giá nhiên liệu trên thế giới không ngừng tăng cao thì đề tài càng có tính hấp dẫn. 58
  59. 59. KẾT LUẬN Trước tình hình biến đổi khí hậu, ô nhiễm nguồn nước hiện nay, đề tài này góp phần vào việc triển khai việc sản xuất nước cất tinh khiết phục vụ cho ăn uống và cho công nghiệp bằng giải pháp tiết kiệm năng lượng và chi phí. Cụ thể là đề tài đã khảo sát ba hệ thống chưng cất nước: Hệ thống thu nhiệt từ pin mặt trời để chưng cất nước và tăng hiệu suất: hệ thống này vừa giải nhiệt cho tấm pin mặt trời vừa lấy nước làm mát của tấm pin để tạo thành nước tinh khiết HP-MED-250: dùng năng lượng điện chưng cất nước với chỉ tiêu 1kWh cho ra 20lít nước, giá thành nước 400VNĐ/lít thì tháng thu hồi vốn. Máy có công suất 6000 lít/ngày, giá đầu tư ước tính 300 triệu VNĐ. HP+SOLAR-MEF-400 Khi kết hợp với năng lượng mặt trời thì công suất điện tiêu thụ có thể giảm từ 30% đến 40%. Những số liệu trên cho phép kết luận MED là phương pháp chưng cất nước hiệu quả với mức tiêu thụ điện thấp. Với những thông số như trên hy vọng rằng có thể triển khai phương pháp MED với năng lượng đầu vào là năng lượng mặt trời hoặc có thể kết hợp với năng lượng điện thông qua Heat pump được triển khai rộng rãi đáp ứng nhu cầu nước sạch cho sinh hoạt và công nghiệp ở nước ta. Đặc biệt là giải pháp này sớm được triển khai ở các vùng nhiễm mặn ven biển và hải đảo nước ta. Tuy nhiên từ nghiên cứu bước đầu, để có thể ứng dụng rộng rãi vào thực tế cần có sự đầu tư nghiên cứu để tiếp tục hoàn thiện, nâng cao hiệu suất giảm giá thành, hoàn thiện công nghệ chế tạo về mặt quy trình sản xuất và kỹ thuật cơ khí.
  60. 60. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Đức Lợi, Giáo Trình Kỹ Thuật Lạnh, Nhà Xuất bản Bách Khoa-Hà Nội, Năm 2008. [2]. Hoàng Đình Tín, Truyền Nhiệt & Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật. [3]. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở - Nhà xuất bản Giáo Dục, 1994. [4]. Trần Thanh Kỳ, Máy Lạnh - NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2006. [5]. Ngành điện tại Việt Nam. http://www.windenergy.org.vn/index.php?page=nang- luong-tai-tao-tai-viet-nam ; http://www.windenergy.org.vn/index.php?page=nang- luong-mat-troi [6]. Hiệp hội công nghiệp quang điện châu âu EPIA (European Photovoltaic Industry Association) [ http://www.epia.org/solar-pv/pv-technologies-cells-and- modules.html ] [7]. Bước tiến dài của nền công nghiệp mặt trời (theo EVN) http://www.nangluongmattroi.com/tin-tuc/184-buoc-tien-dai-cua-cong-nghe- nang-luong-mat-troi.html [8]. http://www.onsunsystems.com/ [9]. Theo số liệu của công ty Soitec www.soitec.com/fr/produits-et-services/solar- cpv/nos-realisations/&usg=ALkJrhjTMvioPpyUdkoUzS6HNKqPpOErFg [10]. Dự án quang điện tập trung CPV công suât 450KW Giuwaxgrupo musa và Solfocus http://www.pv- tech.org/news/grupo_musa_and_solfocus_construct_pv_project_in_mexico_with_a_to tal_capacit [11]. Trung tâm năng lượng Arizona http://arizonaenergycenter.com/solar_power.html [12]. http://amonix.com/ [13]. Pin quang điện hãng Spectrolab http://www.spectrolab.com/solarcells.htm [14]. Theo tài liệu công nghệ công ty Soitec http://www.soitec.com/fr/technologies/concentrix/ [15]. Phân tích thị trường hệ thống quang điên tập trung PV http://www.energytrend.com/CPV_Report_20110926 60
  61. 61. Bách khoa toàn thư tiếng anh http://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_power 61

×