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