Huyện đảo Cô Tô là một trong những huyện
đảo lớn nhất của Việt Nam, nằm ở phía Đông Bắc tỉnh Quảng Ninh, cách
thành phố Hạ Long 110 hải lý về phía Đông, cách thị trấn huyện Vân Đồn
50 hải lý. Do cách xa bờ và chưa có lưới điện quốc gia nên hiện nay
nguồn cấp điện chủ yếu của huyện đảo là nguồn điện diesel. Do giá điện
diesel rất cao và nhiều khó khăn khác nên khả năng cấp điện từ nguồn này
rất hạn chế, chỉ đáp ứng một phần nhu cầu điện sinh hoạt, chưa đáp ứng
được nhu cầu sản xuất, phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh quốc
phòng cho huyện đảo. Do đó, nghiên cứu tìm ra các giải pháp công nghệ
hợp lý để điện khí hoá huyện đảo trên cơ sở khai thác tài nguyên năng
lượng thiên nhiên là một nhiệm vụ khoa học công nghệ cấp thiết và có ý
nghĩa chính trị xã hội rất to lớn.
Trước thực tế đó, Viện KHCNVN và UBND
tỉnh Quảng Ninh đã giao nhiệm vụ cho Viện Khoa học năng lượng (Viện
KHNL) thực hiện đề tài “Nghiên cứu cơ sở khoa học lập quy hoạch tổng
thể cung cấp năng lượng bền vững phục vụ phát triển kinh tế xã hội vả
đảm bảo an ninh quốc phòng cho huyện đảo Cô Tô, tỉnh Quảng Ninh”.
Đề tài thực hiện trong hai năm 2007-2009. Các hoạt động nghiên cứu chủ
yếu của đề tài gồm: điều tra đánh giá tổng hợp về điều kiện tự nhiên,
kinh tế xã hội, hiệu quả khai thác sử dụng các nguồn năng lượng hiện có;
tính toán xác định nhu cầu phụ tải; điều tra cơ bản tiềm năng các nguồn
năng lượng tái tạo trên huyện đảo. Trên cơ sở đó, đề tài đã nghiên cứu
xác định khả năng khai thác các nguồn năng lượng tái tạo và đề xuất các
giải pháp khoa học công nghệ hợp lý nhằm cung cấp năng lượng bền vững
cho huyện đảo. Trong phần dưới đây giới thiệu một kết quả nghiên cứu chủ
yếu của đề tài là đánh giá tiềm năng và khả năng khai thác các nguồn
năng lượng gió và mặt trời tại huyện đảo Cô Tô, Quảng Ninh.
Để có những số liệu chính xác về chế độ gió và bức xạ mặt trời, trong khuôn khổ nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Viện KHNL đã xây dựng một hệ thống đo trực tiếp gồm các thiết bị đo hiện đại có độ chính xác cao, có khả năng làm việc bền vững, tin cậy trong mọi điều kiện thời tiết tại khu vực hải đảo. Thông qua hệ thống, số liệu về chế độ gió và bức xạ mặt trời được đo liên tục với khoảng đo 10 phút, điều này phù hợp với yêu cầu công nghệ điện gió, điện mặt trời hiện đại và các phần mềm tính toán phổ biến hiện nay trên thế giới.
Số liệu về gió và mặt trời được tiến hành đo tại hai vị trí trên đảo Cô Tô, đó là trạm đo trên đồi truyền hình cạnh trạm khí tượng thuỷ văn (vị trí 1) và trạm đo tại bưu điện ở trung tâm huyện (vị trí 2). Các thiết bị đo được lắp đặt tại vị trí 1 bao gồm 4 thiết bị đo tốc độ gió ở các độ cao 10m, 25m, 35m, và 45m, 2 thiết bị đo hướng gió ở độ cao 10m và 45m và 1 thiết bị đo bức xạ mặt trời ở độ cao 10m. Thiết bị được lắp đặt tại vị trí 2 bao gồm thiết bị đo tốc độ gió và hướng gió ở độ cao 25m. Các dữ liệu được cập nhật và truyền về trung tâm máy tính tại Viện KHNL thông qua đường truyền Internet.
Để có những số liệu chính xác về chế độ gió và bức xạ mặt trời, trong khuôn khổ nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Viện KHNL đã xây dựng một hệ thống đo trực tiếp gồm các thiết bị đo hiện đại có độ chính xác cao, có khả năng làm việc bền vững, tin cậy trong mọi điều kiện thời tiết tại khu vực hải đảo. Thông qua hệ thống, số liệu về chế độ gió và bức xạ mặt trời được đo liên tục với khoảng đo 10 phút, điều này phù hợp với yêu cầu công nghệ điện gió, điện mặt trời hiện đại và các phần mềm tính toán phổ biến hiện nay trên thế giới.
Số liệu về gió và mặt trời được tiến hành đo tại hai vị trí trên đảo Cô Tô, đó là trạm đo trên đồi truyền hình cạnh trạm khí tượng thuỷ văn (vị trí 1) và trạm đo tại bưu điện ở trung tâm huyện (vị trí 2). Các thiết bị đo được lắp đặt tại vị trí 1 bao gồm 4 thiết bị đo tốc độ gió ở các độ cao 10m, 25m, 35m, và 45m, 2 thiết bị đo hướng gió ở độ cao 10m và 45m và 1 thiết bị đo bức xạ mặt trời ở độ cao 10m. Thiết bị được lắp đặt tại vị trí 2 bao gồm thiết bị đo tốc độ gió và hướng gió ở độ cao 25m. Các dữ liệu được cập nhật và truyền về trung tâm máy tính tại Viện KHNL thông qua đường truyền Internet.
Sơ đồ thu thập dữ liệu từ đảo Cô Tô về Viện KHNL
Căn cứ vào số liệu đo trực tiếp bức xạ
mặt trời và chế độ gió trong 1 năm của Viện KHNL và các dữ liệu trong
nhiều năm tại trạm khí tượng thuỷ văn Cô Tô, cũng như dữ liệu của các
khu vực phụ cận, các nhà khoa học đã tiến hành tính toán xác định các
thông số đặc trưng để đánh giá về tiềm năng và khả năng khai thác năng
lượng mặt trời và năng lượng gió cho huyện đảo Cô Tô.
Đánh giá tiềm năng và khả năng khai thác năng lượng mặt trời tại Cô Tô
Kết quả điều tra, tính toán tiềm năng và điện năng sản xuất của một số modul pin mặt trời tại huyện đảo Cô Tô cho thấy huyện đảo có tiềm năng năng lượng mặt trời tương đối tốt, có thể khai thác làm nguồn cấp năng lượng cho huyện đảo một cách hiệu quả, tuy nhiên nguồn năng lượng này dao động tương đối lớn trong năm. Các tháng mùa đông từ tháng 1 đến tháng 4, cường độ bức xạ tương đối thấp, đặc biệt là tháng 2 và 3. Các tháng mùa hè cường độ bức xạ cao, số giờ nắng tương đối lớn, do đó trong các tháng này hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời cao hơn rất nhiều so với các tháng mùa đông.
Nếu sử dụng nguồn năng lượng mặt trời làm nguồn cấp điện cho toàn huyện đảo thì nguồn điện này có giá thành tương đối cao. Các nhà khoa học đã đưa ra phương án là phát triển các trạm điện mặt trời độc lập, công suất nhỏ hoặc trạm cấp điện kết hợp các nguồn cấp điện tái tạo khác (điện gió, biogas) cho các hộ dân, cụm dân cư, đồn, trạm biên phòng cách xa lưới điện chung của huyện. Đối với các nguồn điện độc lập, công suất lớn, có yêu cầu độ tin cậy cấp điện cao thì nên kết hợp nguồn điện mặt trời với các nguồn điện khác.( điện gió, diesel…)
Bên cạnh đó, nguồn nhiệt mặt trời có giá thành rẻ, mang lại hiệu quả kinh tế cao, vì thế công nghệ nhiệt mặt trời cần khuyến khích sử dụng, đặc biệt là thiết bị đun nước nóng mặt trời cho các hộ dân, khách sạn, nhà hàng, khu du lịch…
Đánh giá tiềm năng và khả năng khai thác năng lượng gió tại huyện đảo Cô Tô
Đánh giá tiềm năng và khả năng khai thác năng lượng mặt trời tại Cô Tô
Kết quả điều tra, tính toán tiềm năng và điện năng sản xuất của một số modul pin mặt trời tại huyện đảo Cô Tô cho thấy huyện đảo có tiềm năng năng lượng mặt trời tương đối tốt, có thể khai thác làm nguồn cấp năng lượng cho huyện đảo một cách hiệu quả, tuy nhiên nguồn năng lượng này dao động tương đối lớn trong năm. Các tháng mùa đông từ tháng 1 đến tháng 4, cường độ bức xạ tương đối thấp, đặc biệt là tháng 2 và 3. Các tháng mùa hè cường độ bức xạ cao, số giờ nắng tương đối lớn, do đó trong các tháng này hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời cao hơn rất nhiều so với các tháng mùa đông.
Nếu sử dụng nguồn năng lượng mặt trời làm nguồn cấp điện cho toàn huyện đảo thì nguồn điện này có giá thành tương đối cao. Các nhà khoa học đã đưa ra phương án là phát triển các trạm điện mặt trời độc lập, công suất nhỏ hoặc trạm cấp điện kết hợp các nguồn cấp điện tái tạo khác (điện gió, biogas) cho các hộ dân, cụm dân cư, đồn, trạm biên phòng cách xa lưới điện chung của huyện. Đối với các nguồn điện độc lập, công suất lớn, có yêu cầu độ tin cậy cấp điện cao thì nên kết hợp nguồn điện mặt trời với các nguồn điện khác.( điện gió, diesel…)
Bên cạnh đó, nguồn nhiệt mặt trời có giá thành rẻ, mang lại hiệu quả kinh tế cao, vì thế công nghệ nhiệt mặt trời cần khuyến khích sử dụng, đặc biệt là thiết bị đun nước nóng mặt trời cho các hộ dân, khách sạn, nhà hàng, khu du lịch…
Đánh giá tiềm năng và khả năng khai thác năng lượng gió tại huyện đảo Cô Tô
Căn cứ vào dữ liệu nhiều năm (25 năm) về
chế độ gió của trạm khí tượng thủy văn cô Tô và kết quả đo gió trực
tiếp trong 1 năm của Viện KHNL cho thấy chế độ gió tại Cô Tô có những
đặc điểm sau:
Ở huyện đảo Cô Tô có hai mùa gió trong năm, mùa gió Đông Bắc vào thời kỳ lạnh (từ tháng X đến tháng III) và mùa gió Đông Nam vào thời kỳ nóng (từ tháng IV đến tháng IX). Các hoàn lưu gió mùa này kết hợp với điều kiện địa hình phức tạp nơi đây tạo nên chế độ gió rất đặc trưng với hai hướng gió chính là gió NE và gió có thành phần S. Gió chiếm ưu thế hơn cả về tần suất lẫn tốc độ là gió NE, bên cạnh đó gió E cũng có một vai trò đáng kể. Tại Cô Tô, những khu vực có địa hình thuận lợi cho gió NE và E xâm nhập sẽ là nơi có tiềm năng năng lượng gió rất khả quan như: các đỉnh cao không bị các dãy núi khác che chắn, sườn núi cao đón gió Đông Bắc và Đông, các vùng thấp giữa các vệt núi chạy song song với hướng NE-SW, các khe núi hoặc đèo chạy dọc theo hướng NE-SW hoặc E-W.
Dựa vào cơ sở dữ liệu đo gió tại Cô Tô, các nhà khoa học đã tiến hành tính toán xác định các đại lượng đặc trưng về chế độ gió, tiểm năng năng lượng gió tại các độ cao 10m, 35m, 50m, 80m. Kết quả tính toán cho thấy càng lên cao năng lượng gió tại Cô Tô càng lớn và khả năng khai thác càng hiệu quả. Nếu như ở độ cao 10m mật độ năng lượng trung bình và tổng năng lượng trung bình năm mới chỉ đạt 55.6W/m2 và 489.1kWh/m2 thì các con số này đã tăng lên khoảng 7 lần là 383.1W/m2 và 3371.5kWh/m2 ở độ cao 80m.
Theo tiêu chuẩn đánh giá của hiệp hội năng lượng gió thế giới, tại độ cao 25m thích hợp sử dụng điện gió công suất nhỏ, từ độ cao 50m đến 80m có khả năng sử dụng máy phát điện sức gió công suất vừa và lớn. Mức độ khai thác hiệu quả nguồn năng lượng này phụ thuộc vào công nghệ điện gió. Công nghệ càng hiện đại, hiệu suất biến đổi càng cao thì hiệu quả khai thác nguồn năng lượng gió càng lớn. Do đó, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu, phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật các loại máy điện gió hiện đại với các thang công suất khác nhau và lựa chọn loại máy phù hợp với từng độ cao và điều kiện cụ thể của huyện đảo Cô Tô. Các loại máy điện gió công suất nhỏ 10 kW đến các máy điện gió công suất lớn 1,5 MW có thể sử dụng có hiệu quả ở Cô Tô. Tại các vị trí trên vùng núi cao và các vùng biển gần bờ, thuận lợi nhất là vùng Đông và Đông Bắc của huyện đảo đã mở ra khả năng xây dựng các nhà máy điện gió công suất lớn, đáp ứng nhu cầu năng lượng của Cô Tô và còn có thể bổ sung nguồn năng lượng điện cho hệ thống điện lưới quốc gia nếu các nguồn điện gió được đấu nối vào hệ thống điện bằng hệ thống cáp ngầm dưới biển.
Mặc dù nguồn năng lượng gió và mặt trời có đủ khả năng cung cấp năng lượng điện cho nhu cầu phát triển của huyện đảo, nhưng các nguồn năng lượng này phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên nên không có khả năng cấp điện ổn định. Phương án cung cấp điện hợp lý được các nhà khoa học đề xuất là kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo (chủ yếu là nguồn điện gió) với nguồn điện truyền thống như nguồn điện diesel cho giai đoạn hiện tại và các nguồn điện lưới quốc gia trong tương lai.
Với đầy đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển thành một trung tâm kinh tế biển lớn ở khu vực Đông Bắc, một thành phố du lịch biển trong tương lai, huyện đảo Cô Tô sẽ có nhu cầu điện năng rất lớn. Kết quả đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học Viện KHNL đã góp phần quan trọng vào việc tìm ra các giải pháp công nghệ điện khí hoá hợp lý, đáp ứng được nhu cầu phát triển bền vững kinh tế xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng cho huyện đảo Cô Tô nói riêng và cho các huyện đảo khác trong cả nước nói chung.
Ở huyện đảo Cô Tô có hai mùa gió trong năm, mùa gió Đông Bắc vào thời kỳ lạnh (từ tháng X đến tháng III) và mùa gió Đông Nam vào thời kỳ nóng (từ tháng IV đến tháng IX). Các hoàn lưu gió mùa này kết hợp với điều kiện địa hình phức tạp nơi đây tạo nên chế độ gió rất đặc trưng với hai hướng gió chính là gió NE và gió có thành phần S. Gió chiếm ưu thế hơn cả về tần suất lẫn tốc độ là gió NE, bên cạnh đó gió E cũng có một vai trò đáng kể. Tại Cô Tô, những khu vực có địa hình thuận lợi cho gió NE và E xâm nhập sẽ là nơi có tiềm năng năng lượng gió rất khả quan như: các đỉnh cao không bị các dãy núi khác che chắn, sườn núi cao đón gió Đông Bắc và Đông, các vùng thấp giữa các vệt núi chạy song song với hướng NE-SW, các khe núi hoặc đèo chạy dọc theo hướng NE-SW hoặc E-W.
Dựa vào cơ sở dữ liệu đo gió tại Cô Tô, các nhà khoa học đã tiến hành tính toán xác định các đại lượng đặc trưng về chế độ gió, tiểm năng năng lượng gió tại các độ cao 10m, 35m, 50m, 80m. Kết quả tính toán cho thấy càng lên cao năng lượng gió tại Cô Tô càng lớn và khả năng khai thác càng hiệu quả. Nếu như ở độ cao 10m mật độ năng lượng trung bình và tổng năng lượng trung bình năm mới chỉ đạt 55.6W/m2 và 489.1kWh/m2 thì các con số này đã tăng lên khoảng 7 lần là 383.1W/m2 và 3371.5kWh/m2 ở độ cao 80m.
Theo tiêu chuẩn đánh giá của hiệp hội năng lượng gió thế giới, tại độ cao 25m thích hợp sử dụng điện gió công suất nhỏ, từ độ cao 50m đến 80m có khả năng sử dụng máy phát điện sức gió công suất vừa và lớn. Mức độ khai thác hiệu quả nguồn năng lượng này phụ thuộc vào công nghệ điện gió. Công nghệ càng hiện đại, hiệu suất biến đổi càng cao thì hiệu quả khai thác nguồn năng lượng gió càng lớn. Do đó, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu, phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật các loại máy điện gió hiện đại với các thang công suất khác nhau và lựa chọn loại máy phù hợp với từng độ cao và điều kiện cụ thể của huyện đảo Cô Tô. Các loại máy điện gió công suất nhỏ 10 kW đến các máy điện gió công suất lớn 1,5 MW có thể sử dụng có hiệu quả ở Cô Tô. Tại các vị trí trên vùng núi cao và các vùng biển gần bờ, thuận lợi nhất là vùng Đông và Đông Bắc của huyện đảo đã mở ra khả năng xây dựng các nhà máy điện gió công suất lớn, đáp ứng nhu cầu năng lượng của Cô Tô và còn có thể bổ sung nguồn năng lượng điện cho hệ thống điện lưới quốc gia nếu các nguồn điện gió được đấu nối vào hệ thống điện bằng hệ thống cáp ngầm dưới biển.
Mặc dù nguồn năng lượng gió và mặt trời có đủ khả năng cung cấp năng lượng điện cho nhu cầu phát triển của huyện đảo, nhưng các nguồn năng lượng này phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên nên không có khả năng cấp điện ổn định. Phương án cung cấp điện hợp lý được các nhà khoa học đề xuất là kết hợp các nguồn năng lượng tái tạo (chủ yếu là nguồn điện gió) với nguồn điện truyền thống như nguồn điện diesel cho giai đoạn hiện tại và các nguồn điện lưới quốc gia trong tương lai.
Với đầy đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển thành một trung tâm kinh tế biển lớn ở khu vực Đông Bắc, một thành phố du lịch biển trong tương lai, huyện đảo Cô Tô sẽ có nhu cầu điện năng rất lớn. Kết quả đề tài nghiên cứu của các nhà khoa học Viện KHNL đã góp phần quan trọng vào việc tìm ra các giải pháp công nghệ điện khí hoá hợp lý, đáp ứng được nhu cầu phát triển bền vững kinh tế xã hội, đảm bảo an ninh quốc phòng cho huyện đảo Cô Tô nói riêng và cho các huyện đảo khác trong cả nước nói chung.
Cung cấp tin: TS. NCVCC. Dương Duy Hoạt
Viện Khoa học Năng lượng, Viện KHCNVN
Theo Minh Tâm-vast.ac.vn
Viện Khoa học Năng lượng, Viện KHCNVN
Theo Minh Tâm-vast.ac.vn
0 nhận xét:
Post a Comment