Tài liệu So sánh hiệu quả sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời với bình nước nóng năng lượng điện tại thành phố vinh, tỉnh nghệ an

uế ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KHOA KINH TẾ VÀ PHÁT TRIỂN ---------- h tế H KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC in SO SÁNH HỆU QUẢ SỬ DỤNG BÌNH NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG cK MẶT TRỜI VỚI BÌNH NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Đ ại họ TẠI THÀNH PHỐ VINH – TỈNH NGHỆ AN Tr ườ ng BẠCH THỊ HOÀI THU Khóa học: 2009 - 2013 i uế ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KHOA KINH TẾ VÀ PHÁT TRIỂN ---------- tế H KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SO SÁNH HỆU QUẢ SỬ DỤNG BÌNH NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG h MẶT TRỜI VỚI BÌNH NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Đ ại họ cK in TẠI THÀNH PHỐ VINH – TỈNH NGHỆ AN Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn: Bạch Thị Hoài Thu TS. Trần Văn Giải Phóng ng Lớp: K43 KT – TN&MT Tr ườ Niên khóa: 2009 – 2013 Huế, tháng 05 năm 2013 ii Để thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, tôi đã nhận uế được sự quan tâm và giúp đỡ nhiệt tình của các tổ chức và cá nhân. Tôi xin tế H gửi lời cảm ơn chân thành tới: Giảng viên, TS. Trần Văn Giải Phóng đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi nhiệt tình trong quá trình thực hiện đề tài. h Ban giám hiệu nhà trường, các thầy giáo, cô giáo bộ môn đã tạo điều in kiện giảng dạy và cung cấp cho tôi những kiến thức cơ bản về lý cK luận cũng nhưhực t tiễn trong những năm qua. Tôi xin chân thành cảm ơn trung tâm quan trắc và kỹ thuật tài nguyên họ và môi trường Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành tốt đợt thực tập cuối khóa. Những người dân thành phố Vinh, đã giúp đỡ tôi Đ ại trong quá trình điều tra, thực hiện nghiên cứu đề tài, cung cấp những thông tin, số liệu cần thiết để tôi hoàn thành bài báo cáo này. ng Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài. ườ Một lần nữa tôi xinbày tỏ lòng biết ơn và mong muốn tiếp nhận Tr những ý kiến đóng góp để đề tài nghiên cứu được hoàn thiện hơn. Huế, ngày 11 tháng 05 năm 2013 Sinh viên Bạch Thị Hoài Thu ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU.................................................vi DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ.................................................................. vii uế DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂUTÓM TẮT NGHIÊN CỨU................................ viii TÓM TẮT NGHIÊN CỨU ..........................................................................................ix tế H PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ...........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2 in h 4. Phương pháp thu thập thông tin .............................................................................2 5. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................................2 PHẦN 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU...............................................3 cK Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ............................................................3 1.1. Cơ sở lý luận........................................................................................................3 1.1.1. Bình nóng lạnh sử dụng năng lượng điện .................................................3 họ 1.1.1.1. Điện năng là gì?.........................................................................................3 Đ ại 1.1.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình nóng lạnh sử dụng năng lượng điện ...............................................................................................................3 1.1.1.3. Ưu nhược điểm của máy nóng lạnh năng lượng điện ...........................5 1.1.2. Bình nóng lạnh sử dụng năng lượng mặt trời............................................5 1.1.2.1. Năng lượng mặt trời là gì? .......................................................................5 ng 1.1.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình nóng lạnh sử dụng năng lượng mặt trời .........................................................................................................6 ườ 1.1.2.3. Các loại máy nóng lạnh năng lượng mặt trời hiện hành ......................8 1.1.2.4. Ưu nhược điểm của máy nóng lạnh năng lượng mặt trời.....................8 Tr 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn bình nóng lạnh .........................9 1.1.4. Cách lựa chọn bình nóng lạnh năng lượng mặt trời để bình hoạt động mang lại lợi ích tối đa cho hộ gia đình ................................................................11 1.2. Cơ sở thực tiễn ..................................................................................................12 1.2.1. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới ............................12 1.2.2. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam ...........................13 1.2.3. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại Thành Phố Vinh ...............14 iii 1.3. Phân tích lợi ích - chi phí .................................................................................14 1.3.1. Chi phí.........................................................................................................15 1.3.2. Lợi ích .........................................................................................................15 1.3.3. Các chỉ số kinh tế .......................................................................................16 uế Chương 2: So sánh hiệu quả sử dụng bình nước nóng năng lượng điện với .........18 bình nước nóng năng lượng mặt trời của các hộ gia đình trên địa bàn .................18 thành phố Vinh – tỉnh Nghệ An .................................................................................18 tế H 2.1. Đặc điểm địa bàn nghiên cứu ...........................................................................18 2.1.1. Vị trí địa lý..................................................................................................18 2.1.2. Điều kiện khí hậu .......................................................................................18 in h 2.2. Thuận lợi và khó khăn trong việc áp dụng mô hình bình nóng lạnh năng lượng mặt trời ở thành phố Vinh – tỉnh Nghệ An.................................................19 2.2.1. Thuận lợi.....................................................................................................19 2.2.2. Khó khăn ....................................................................................................21 cK 2.3. Số liệu của 30 hộ gia đình được điều tra tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An ...22 2.4. Nhận dạng các lợi ích và chi phí, lượng hóa và quy ra giá trị bằng tiền của lợi ích và chi phí........................................................................................................28 họ 2.4.1. Đối với bình nước nóng dùng năng lượng điện.......................................28 Đ ại 2.4.1.1. Nhận dạng chi phí, lượng hóa và quy ra giá trị tiền tệ trong việc lắp đặt bình nóng lạnh điện năng ..............................................................................28 2.4.1.2. SWOT - phân tích định tính việc sử dụng bình nóng lạnh điện năng....31 2.4.2. Đối với trường hợp dùng bình nước nóng dùng năng lượng mặt trời ..32 ng 2.4.2.1. Nhận dạng chi phí, lượng hóa và quy ra giá trị tiền tệ trong việc lắp đặt bình nóng lạnh năng lượng mặt trời ............................................................32 ườ 2.4.2.2. Nhận dạng lợi ích, lượng hóa và quy ra giá trị bằng tiền từ việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời .........................................................32 2.4.2.3. Chiết khấu các lợi ích và chi phí, các chỉ số kinh tế .............................34 Tr 2.4.2.4. SWOT - phân tích định tính việc sử dụng bình nước nóng quang năng. .37 2.4.3. So sánh một số chỉ tiêu của hai loại bình nóng lạnh................................38 2.5. Thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng bình nóng lạnh ở các hộ gia đình được điều tra.............................................................................................................39 2.5.1. Thuận lợi .....................................................................................................39 2.5.2. Khó khăn .....................................................................................................40 Chương 3: Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả kinh tế và quy mô..........41 iv sử dụng máy nóng lạnh năng lượng mặt trời hộ gia đình .......................................41 3.1. Căn cứ chung để đưa ra giải pháp phát triển máy nước nóng năng lượng mặt trời ....................................................................................................................41 uế 3.2. Định hướng phát triển máy nước nóng năng lượng mặt trời ở thành phố Vinh ....................................................................................................................41 3.3. Giải pháp phát triển việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời ....42 3.3.1. Giải pháp chung..........................................................................................42 tế H 3.3.2. Giải pháp cụ thể..........................................................................................42 3.3.2.1. Giải pháp kinh tế......................................................................................42 3.3.2.2. Giải pháp kỹ thuật ...................................................................................44 3.3.2.3. Giải pháp khác .........................................................................................45 in h PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................47 1. Kết luận ....................................................................................................................47 2. Kiến nghị...................................................................................................................48 cK TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................50 Tr ườ ng Đ ại họ PHỤ LỤC v BCR : Tỉ lệ giữa lợi ích và chi phí IRR : Tỷ suất hoàn vốn nội tại Thv : Thời gian hoàn vốn TOE : Đơn vị tiêu thụ năng lượng EVN : Viện năng lượng tế H : Lợi nhuận ròng Tr ườ ng Đ ại họ cK in h NPV uế DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1. Cấu tạo của bình nóng lạnh điện năng ............................................................3 uế Hình 1.2. Sơ đồ bình nóng lạnh năng lượng mặt trời kết hợp bình nóng lạnh điện ..............12 Hình 2.1: Bản đồ vị trí thành phố Vinh ở tỉnh Nghệ An ...............................................18 tế H Hình 2.2: Biểu đồ tỷ lệ hiểu biết về bình nóng lạnh năng lượng mặt trời của các hộ gia đình được điều tra tại thành phố Vinh ...........................................................................20 Hình 2.3: Biểu đồ tỷ lệ hộ sử dụng bình nóng lạnh.......................................................23 Hình 2.4: Biểu đồ tỷ lệ số hộ theo mục đích sử dụng bình nóng lạnh vào mùa đông...........24 Hình 2.5: Biểu đồ tỷ lệ mục đích sử dụng bình nóng lạnh vào mùa hè ........................25 in h Hình 2.6: Biểu đồ tỷ lệ nhu cầu sử dụng nước nóng của các hộ gia đình .....................25 Hình 2.7: Biểu đồ tỷ lệ số người đồng ý lắp kết hợp bình nóng lạnh điện năng và Tr ườ ng Đ ại họ cK quang năng.....................................................................................................................28 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Số lượng thành viên tương ứng với dung tích bình nóng lạnh .....................11 Bảng 2.1: Hiểu biết của người dân thành phố về máy nước nóng năng lượng mặt trời..................20 Bàng 2.2: Số hộ sử dụng và không sử dụng bình nóng lạnh .........................................22 Bảng 2.3: Số hộ theo mục đích sử dụng bình nóng lạnh vào mùa đông .......................24 uế Bảng 2.4: Số hộ theo mục đích sử dụng bình nóng lạnh vào mùa hè ...........................24 Bảng 2.5: Nhu cầu sử dụng nước nóng của các hộ gia đình .........................................25 tế H Bảng 2.6: Thời gian tắm trung bình của các thành viên trong các hộ gia đình.............26 Bảng 2.7: Lượng tiền điện hàng tháng phải chi cho bình nóng lạnh của những...........27 hộ gia đình có 5 thành viên (Hệ số chiết khấu năm 2013 = 8%/năm) ..........................27 Bảng 2.8: Việc lắp kết hợp bình nóng lạnh quang năng và điện năng ..........................27 in h Bảng 2.9: Chi phí bình quân lắp đặt ban đầu bình nóng lạnh điện năng ở các hộ gia đình (tính theo giá năm 2013) .......................................................................................29 Bảng 2.10: Chi phí sử dụng bình nóng lạnh của hộ gia đình 5 thành viên trong một cK năm ................................................................................................................................29 Bảng 2.11: Chi phí bảo trì bảo dưỡng bình quân hàng năm..........................................30 Bảng 2.12: Chi phí lắp đặt ban đầu của bình nóng lạnh năng lượng mặt trời...............32 họ Bảng 2.13: Lợi ích bình quân của mỗi hộ gia đình nhận được .....................................33 Bảng 2.14: Giá trị hiện tại ròng của việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời .........35 Đ ại Bảng 2.15 : Giá trị BCR của việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời ..........35 Bảng 2.16: Bảng tổng đầu tư và dòng lợi ích của việc lắp đặt bình nóng lạnh năng lượng mặt trời ................................................................................................................36 Bảng 2.17: Kết quả so sánh một số chỉ tiêu của hai loại bình nóng lạnh quang năng và ....................................................................................................................38 Tr ườ ng điện năng viii TÓM TẮT NGHIÊN CỨU Vấn đề năng lượng ngày nay là một trong những vấn đề đang được cả thế giới quan tâm, các nguồn năng lượng hóa thạch thì ngày càng cạn kiệt do khai thác quá mức, con người dần dần tìm ra nguồn năng lượng mới dồi dào hơn, sạch hơn, đỡ tốn uế kém hơn để thay thế như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy triều,… Việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời là bước đi tiên phong trong tế H công cuộc đưa năng lượng có thể tái tạo, dồi dào, sạch và an toàn với môi trường vào cuộc sống con người. Năng lượng mặt trời được tạo ra nhờ việc chuyển hóa từ nhiệt năng thành điện năng nên phù hợp với những vùng thường xuyên có ánh nắng mặt h trời. Máy nước nóng năng lượng mặt trời được dùng để làm nóng nước của phòng tắm, in hay có thể làm nóng nước cho những mục đích như đun nấu làm rút ngắn thời gian đun nấu và tiết kiệm nhiên liệu cho việc nấu nướng. cK Trên thế giới cũng như Việt Nam đã và đang đưa năng lượng mặt trời vào đời sống thông qua máy nóng lạnh năng lượng mặt trời, vừa bảo vệ môi trường, vừa tiết kiệm chi phí điện năng hàng tháng, vừa giảm chi phí nhiên liệu nấu ăn do giảm được họ thời gian đun nấu lại an toàn không phải lo sợ những rủi ro rò điện trong khi tắm. Chính vì vậy mà tôi lựa chọn đề tài: “So sánh hiệu quả sử dụng bình nóng lạnh năng Đ ại lượng điện với bình nóng lạnh năng lượng mặt trời tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An” để thấy rõ hơn những ích lợi mà máy nóng lạnh năng lượng mặt trời mang lại. Mục tiêu chính của nghiên cứu là so sánh hiệu quả sử dụng của hai loại bình ng nóng lạnh để thấy được lợi ích của loại bình nóng lạnh chạy bằng năng lượng nào là mang lại hiệu quả lớn nhất cho người dân sử dụng cũng như là lợi ích cho toàn xã hội. ườ Hệ thống hóa được cơ sở lý luận và thực tiễn về áp dụng mô hình bình nóng lạnh sử dụng hai loại năng lượng ở các hộ gia đình. Phân tích lợi ích chi phí của việc sử dụng Tr máy nóng lạnh năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình ở thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An và so sánh chi phí của hai loại máy với nhau. Đề xuất một số biện pháp cho việc sử dụng máy nóng lạnh năng lượng mặt trời một cách hiệu quả ở các gia đình thuộc thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. Dữ liệu phục vụ nghiên cứu được điều tra từ các hộ gia đình, từ mạng internet, từ cửa hàng bán bình nóng lạnh, từ các báo cáo, nghiên cứu liên quan đề tài. ix Phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu là thu thập số liệu đã được công bố, điều tra số liệu từ những hộ gia đình thuộc thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An, Tổng hợp, phân tích, xử lý số liệu đã được thu thập, điều tra thông qua công cụ excel. Các kết quả mà nghiên cứu đạt được: Tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An phần uế lớn người dân sử dụng bình nóng lạnh điện năng, bình nóng lạnh quang năng rất được ít người sử dụng; Tính toán được lợi ích và chi phí của việc sử dụng bình nóng lạnh tế H quang năng ở thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An; Tính toán chi phí đầu tư lắp đặt ban đầu của hai loại máy từ đó so sánh và rút ra được kết luận là việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời về lâu dài sẽ mang lại lợi ích cả về mặt kinh tế, xã hội và môi trường, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu của bình nóng lạnh điện năng là rẻ hơn bình in h nóng lạnh quang năng nhưng chúng ta vẫn nên lắp đặt bình nóng lạnh quang năng để nhận được lợi ích lớn nhất theo thời gian; Nắm được tình hình sử dụng và tính toán cK được lợi ích chi phí của mỗi loại bình từ đó tôi đã đưa ra được một số giải pháp để nâng cao số người sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời và những giải pháp giúp cho việc sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời một cách hiệu quả nhất cho Tr ườ ng Đ ại họ các hộ gia đình thuộc thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. x PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài Vào mùa đông, việc tắm giặt của người dân trở nên khó khăn, con người phải sử dụng nhiệt năng để làm nóng nước bằng cách nhóm lò đun nước để dùng, rất mất uế thời gian và vất vả, vì vậy để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng nước nóng vào mùa đông nói riêng và các mùa khác nói chung thì công nghệ bình nóng lạnh ra đời. Hiện nay tế H trên thị trường có nhiều loại bình nóng lạnh như bình nóng lạnh chạy bằng gas, bình nóng lạnh chạy bằng năng lượng mặt trời và đặc biệt một loại bình nóng lạnh được sử dụng phổ biến nhất đó là bình nóng lạnh chạy bằng điện. Vì vậy việc tắm rửa vào h những ngày lạnh giá không còn là vấn đề nữa, con người chỉ việc bật công tắc, thư in giãn trong khoảng 15 phút là có ngay nước nóng đủ cho các thành viên trong gia đình sử dụng. Tuy nhiên, một thực tế hiện nay đó là tình trạng thiếu điện, một minh chứng cK đó là việc cắt điện luân phiên đang trở nên thường xuyên trong khi để chạy một bình nóng lạnh tiêu hao khá nhiều điện năng. Để giải quyết vấn đề này thì ngành điện nước ta đã có rất nhiều giải pháp như nâng cao ý thức người dân trong việc hạn chế sử dụng họ nguồn năng lượng không cấp thiết, thay thế các thiết bị hao điện bằng các thiết bị tiết kiệm điện như thay thế bóng đèn thường bằng bóng đèn compac,…hay tìm ra nguồn Đ ại nhiên liệu khác dồi dào để thay thế cho những nhiên liệu đang dần cạn kiệt trong sản xuất điện năng. Và một trong những cách đang được khuyến khích đó là thay thế bình nóng lạnh điện năng bằng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời. Ở các tỉnh khu vực ng miền bắc và nhất là miền nam thì việc thay thế này đã rất phổ biến nhưng đối với các tỉnh miền trung thì việc thay thế này là rất ít. Hầu hết người dân nơi đây đều sử dụng ườ bình nóng lạnh năng lượng điện, rất ít người sử dụng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời bởi vì mặc dù loại bình này được hầu hết người dân nơi đây biết đến nhưng lợi ích Tr và hiệu quả của loại bình này thì dường như là họ chưa thực sự hiểu. Chính vì vậy, để hiểu rõ hơn về vấn đề này, tôi xin đi sâu nghiên cứu đề tài: “So sánh hiệu quả sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời với bình nước nóng năng lượng điện tại Thành phố Vinh, Tỉnh Nghệ An”. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu Giúp người dân hiểu được hiệu quả sử dụng của bình nước nóng quang năng và điện năng thì cái nào mang lại lợi ích cao hơn và chi phí thấp hơn và trả lời cho họ nên sử dụng bình nước nóng quang năng, điện năng để họ tiết kiệm được tối đa lượng điện uế tiêu thụ đồng nghĩa với tiết kiệm được một khoản chi cho tiêu thụ điện. Giúp họ hiểu được tầm quan trọng của việc sử dụng nguồn năng lượng có thể tế H tái tạo để thay thế cho nguồn năng lượng không thể tái tạo đang dần cạn kiệt trong xã hội hiện nay và nâng cao hơn ý thức của họ trong tiết kiệm nguồn năng lượng quốc gia – năng lượng điện. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu in h Đối tượng nghiên cứu là những hộ gia đình đang sử dụng bình nóng lạnh và những hộ gia đình không đang sử dụng bình nóng lạnh. Mẫu điều tra sẽ được chọn cK ngẫu nhiên, điều tra 30 hộ trong đó 1/2 số mẫu là phỏng vấn những hộ đã sử dụng bình nước nóng và 1/2 số hộ chưa sử dụng bình nước nóng, phỏng vấn trực tiếp bằng cách năng và quang năng. họ gặp trực tiếp chủ hộ. Ngoài ra, hỏi ý kiến chuyên gia kỹ thuật về bình nóng lạnh điện Phạm vi nghiên cứu: Đề tài sẽ được thực hiện tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ Đ ại An, quy mô trên địa bàn thành phố. 4. Phương pháp thu thập thông tin Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu đặt ra của đề tài, một số phương pháp thu ng thập thông tin được sử dụng: - Thu thập và phân tích số liệu thứ cấp ở hai cấp chính là Thành Phố Vinh va ườ tỉnh Nghệ An, số liệu được cung cấp bởi phòng hành chính tổng hợp – trung tâm quan trắc kỹ thuật tài nguyên và môi trường tỉnh Nghệ An. Điều tra 30 hộ gia đình thuộc Thành Phố Vinh, Tỉnh Nghệ An theo phương Tr - pháp phỏng vấn ngẫu nhiên và trực tiếp phỏng vấn. Phỏng vấn công nhân xây dựng, Ông Bạch Sỹ Nam chuyên lắp đặt bình nóng lạnh. 5. Phương pháp xử lý số liệu Phương pháp xử lý số liệu được sử dụng là thống kê mô tả, phân tích tương quan trên phần mềm Excel. 2 PHẦN 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu 1.1.Cơ sở lý luận uế 1.1.1. Bình nóng lạnh sử dụng năng lượng điện 1.1.1.1. Điện năng là gì? tế H Điện năng hay điện lực là năng lượng cung cấp bởi dòng điện. Điện năng được sinh ra từ các nguồn(nhà máy phát điện) như: thủy điện, nhiệt điện, ở việt nam đang xây dựng nhà máy điện nguyên tử, ngoài ra điện còn được tạo ra nhờ ánh sáng mặt trời, sức gió,.... Điện năng là 1 dạng năng lượng có thể chuyển hóa thành các dạng h năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, động năng. Nó không thể tích lũy dưới bất in cứ hình thức nào và điện năng được tạo ra để phục vụ cho cuộc sống của con người cK như: công nghiệp, nông nhiệp, dịch vụ, thương mại.... Trong đời sống ngày nay, điện năng có vai trò hết sức quan trọng, có mặt hầu như khắp mọi nơi, trong tất cả mọi lĩnh vực, ứng dụng rộng rãi nhất là dùng điện để họ thắp sáng. 1.1.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình nóng lạnh sử dụng năng Đ ại lượng điện Tr ườ ng  Cấu tạo: (Nguồn: Binhnonglanh.biz) Hình 1.1. Cấu tạo của bình nóng lạnh điện năng 3 (1) Lõi bình nước nóng tráng men: Lõi bình được làm từ thép tấm chuyên dùng để tráng men. Lớp men thủy tinh này có tác dụng bảo vệ không cho lõi bình bị ăn mòn trong mọi điều kiện môi trường nước. (2) Lớp cách nhiệt (PU): Lớp xốp giữ nhiệt bằng Polyurethane (PU) được bơm tối đa tổn thất nhiệt khi đun nước trong bình giúp tiếp kiệm điện năng. uế vào khoảng trống giữa vỏ nhựa và lõi bình với mật độ cao nhằm làm giữ nhiệt và giảm tế H (3) Vỏ bình nước nóng tráng men: Vỏ bình nước nóng thường được làm bằng nhựa đối với các loại bình nhỏ và bằng thép sơn tĩnh điện đối với các loại bình cỡ lớn. (4) Thanh gia nhiệt / Heating Element: Thanh gia nhiệt bình nước nóng thường được làm bằng hợp kim hoặc bằng đồng. Thanh gia nhiệt phải đảm bảo những điều in h kiện như truyền nhiệt tốt, cách điện tốt và thời gian sử dụng cao. (5) Thanh Magiê (Magnesium Anode): Là một giải pháp an toàn để bảo vệ lõi cK bình nước nóng chống lại sự ăn mòn điện hóa, làm tăng tuổi thọ lõi bình nước nóng nói riêng và toàn bộ bình nước nóng nói chung. (6) Điều khiển nhiệt độ / Bộ ổn nhiệt / Rơle nhiệt / Thermostat: Bộ ổn nhiệt - họ thường được thiết kế với hai chức năng: Chức năng thứ nhất là chức năng điều khiển (ổn nhiệt): Tự động ngắt điện Đ ại khi nước trong bình đạt một nhiệt độ nhất định và tự động đóng điện để duy trì nhiệt độ nhất định đó cho bình nóng lạnh. - Chức năng thứ hai là chức năng bảo vệ: Trong trường hợp chức năng thứ ng nhất bị trục trặc, thì chức năng thứ hai sẽ hoạt động và cắt điện toàn hệ thống, giúp đảm bảo an toàn cho người và thiết bị ườ (7) Dây điện nguồn: Dây điện nguồn thường được thiết kế gắn liền với bộ chống giật LCB. Chỉ với dòng dò nhỏ hơn hoặc bằng 15mA thì bộ chống giật tự động Tr ngắt không cấp điện cho bình nên luôn đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. (8) Đèn hiển thị: Đèn hiển thị giúp người sử dụng biết bình đang hoạt động hay không. (9) Đường nước vào, ra: Đường nước vào ra được thiết kế với hệ thống ren lớn, giúp đấu nối đầu dây dễ dàng và chắc chắn. 4  Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của bình nóng lạnh giống như chiếc ấm đun nước bằng điện, tức là làm nước nóng bằng điện trở (dây mayso). 1.1.1.3. Ưu nhược điểm của máy nóng lạnh năng lượng điện  Ưu điểm của máy nóng lạnh điện năng: Có nước nóng dùng mọi lúc mọi nơi, kể cả những ngày trời âm u liên tục, uế - cả buổi tối hay ban ngày. Tiết kiệm thời gian nhóm lò, đun nước cho từng thành viên trong gia đình. - Tăng cường sức khỏe, nâng cao chất lượng cuộc sống.  Nhược điểm của máy nóng lạnh điện năng: tế H - Tốn nhiều tiền điện để sử dụng máy. - Không an toàn tuyệt đối, có thể gây giật điện khi máy bị rò rỉ điện. - Phải mất thời gian khoảng 15 phút chờ nước nóng mới tắm. - Mất điện thì không thể sử dụng máy. - Tuổi thọ máy không cao, khoảng 10 năm và tốn chi phí bảo dưỡng định kỳ. - Ô nhiễm môi trường từ việc sản xuất điện, cạn kiệt tài nguyên. cK in h - họ 1.1.2. Bình nóng lạnh sử dụng năng lượng mặt trời 1.1.2.1. Năng lượng mặt trời là gì? Đ ại Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này. Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân ng trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Đây là dạng năng lượng mà mặt trời đã cung cấp cho con người từ xa xưa. Nhờ ườ ánh sáng của mặt trời mà chúng ta có thể nhìn thấy vạn vật, nhờ sức nóng của mặt trời mà từ bao đời nay con người có thể phơi phong quần áo, phơi lúa, trồng cây,… Ngày Tr nay, dạng năng lượng này ngày càng được quan tâm, bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ ngày càng phát triển dạng năng lượng này được ứng dụng vào việc chuyển hóa thành điện năng, nhiệt năng phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Trong dài hạn, việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo là một chủ trương đúng đắn, nó giải quyết một phần nhu cầu về điện khi lượng cung điện không đủ đáp ứng nhu cầu về điện ngày càng cao cả trong trung hạn, ngắn hạn và dài hạn khi Việt Nam 5 đang thực hiện mục tiêu đưa nước ta trở thành một nước công nghiệp vào năm 2020, hơn thế nữa nó phù hợp với điều kiện địa lý tự nhiên của nước Việt Nam. Thiên nhiên đã ưu ái cho Việt Nam nguồn năng lượng mặt trời, với cường độ bức xạ mặt trời cao, số giờ nắng trung bình 2000 – 2500 giờ/năm, tổng năng lượng bức xạ trung bình uế 150kcal/cm2, tiềm năng lý thuyết được các chuyên gia đánh giá khoảng 43,9 tỷ TOE/năm. Trong đó phải kể đến nhiều nhất là Thành Phố Hồ Chí Minh, vùng Tây Bắc tế H (Lai Châu, Sơn La,…) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh),… Các ứng dụng năng lượng mặt trời bao gồm: Nước nóng năng lượng mặt trời, chiếu sáng, năng lượng mặt trời nấu ăn, nước sạch thông qua chưng cất và tẩy uế, điện năng lượng mặt trời, không gian sưởi ấm và làm mát thông qua kiến trúc năng lượng in h mặt trời, quá trình tích nhiệt độ cao cho mục đích công nghiệp,… lượng mặt trời cK 1.1.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình nóng lạnh sử dụng năng Hiện nay trên thị trường có hai dạng bình nóng lạnh năng lượng mặt trời:  Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng ống chân không Bình nước nóng năng lượng mặt trời tích hợp:  Cấu tạo: Có cấu tạo dàn ống hấp thu năng lượng thủy tinh chân không để họ - Đ ại lọc, đầu trên của dàn ống đầu ống được gắn trực tiếp vào bình bảo ôn và nước trong bình bảo ôn sẽ luân chuyển trong dàn ống.  Nguyên lý hoạt động: Bình hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên, bình bảo ôn được đặt cao hơn dàn ống hấp thụ năng lượng mặt trời. Khi bức xạ mặt ng trời chiếu vào ống hấp thụ, nhiệt độ nước nằm bên trong ống tăng lên nhanh chóng, mật độ các phân tử nước dãn ra làm cho trọng lượng riêng của phần nước nóng này ườ giảm xuống. Nước nóng nhẹ hơn này sẽ tự động chuyển lên phía đầu trên của ống hấp thụ và đi sang bình bảo ôn. Đồng thời, lúc này phần nước lạnh có tỷ trọng lớn hơn nằm Tr ở phía đáy bình bảo ôn sẽ chuyển động sang ống và di chuyển về phía đáy của ống để lấp chỗ trống. Phần nước lạnh này lại được làm nóng và chuyển động lên trên đầu ống rồi trở lại bình bảo ôn. - Bình nước nóng năng lượng mặt trời tách rời  Cấu tạo: Có cấu tạo ống hấp thu năng lượng mặt trời nằm riêng rẽ và đầu ống không gắn trực tiếp vào bình bảo ôn. 6  Nguyên lý hoạt động: Loại sản phẩm này sử dụng hai dàn ống hấp thụ năng lượng thủy tinh chân không nằm ngang, dưới mỗi dàn ống được gắn với ống góp. Ống góp có 2 đầu, trong đó đầu dưới của ống góp được gắn đáy của bình bảo ôn để cấp nước lạnh từ bình bảo ôn cho dàn ống hấp thu năng lượng mặt trời. Đầu trên của ống uế góp được nối với thân của bình bảo ôn nhằm thu hồi nước được làm nóng trong dàn bình được làm nóng. tế H ống hấp thụ do bức xạ mặt trời tuần hoàn về lại bình bảo ôn, do đó nước lạnh trong - Bình nước nóng năng lượng mặt trời áp lực  Cấu tạo: Loại này sử dụng ống nhiệt bằng đồng làm thiết bị trao đổi nhiệt  in mặt trời vào nước chứa trong bình bảo ôn. h để chuyển hóa trực tiếp nhiệt năng thu được thông qua dàn ống hấp thụ năng lượng Nguyên lý hoạt động: Ống nhiệt được gắn trực tiếp vào bình bảo ôn và cK truyền nhiệt năng của bức xạ mặt trời do dàn ống hấp thu trực tiếp vào nước lạnh trong bình bảo ôn dựa vào tuần hoàn của dung dịch truyền nhiệt chứa bên trong thân ống nhiệt, theo đó tốc độ truyền nhiệt nhanh gấp hàng trăm lần so với phương pháp tuần họ hoàn tự nhiên thông thường. Làm nóng nước bằng ống nhiệt là một giải pháp công nghệ mới cho bình nước nóng năng lượng mặt trời. Do không có nước luân chuyển Đ ại bên trong dàn ống hấp thụ năng lượng mặt trời nên nếu có một vài ống bị vỡ do ngoại lực thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Đồng thời cặn bẩn hay khoáng chất canxi có sẵn trong nước sinh hoạt không bám vào thành ống hấp thụ nên ống luôn duy trì ng được hiệu số hấp thụ năng lượng mặt trời ở mức cao nhất 94%.  Máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng Cấu tạo: Máy nước nóng năng lượng tấm phẳng gồm có bình bảo ôn và tấm ườ - Tr thu năng lượng mặt trời - Nguyên lý hoạt động: Bức xạ mặt trời chiếu vào tấm hấp thụ năng lượng mặt trời sẽ chuyển hóa làm nóng dung dịch truyền nhiệt nằm sẵn trong hệ thống các ống dẫn bằng đồng nguyên chất của tấm hấp thụ. Dung dịch này sẽ luân chuyển tuần hoàn lên trên và đi vào lõi bình chứa dung dịch truyền nhiệt làm nhiệt độ của dung dịch truyền nhiệt tăng lên nhanh chóng. Tiếp theo, dung dịch truyền nhiệt sẽ truyền toàn bộ nhiệt lượng hấp thụ được từ mặt trời sang nước lạnh chứa ở lõi bình trong 7 cùng làm nước nóng lên. Nước nóng nằm ở lõi bình trong cùng này sẽ được sử dụng để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt. 1.1.2.3. Các loại máy nóng lạnh năng lượng mặt trời hiện hành Hiện nay trên thị trường có hai dạng chính như giới thiệu ở trên: Máy nước uế nóng năng lượng mặt trời dạng ống chân không và máy nước nóng năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng. Tuy nhiên có thể phân làm 4 loại theo ưu nhược của mỗi loại như - tế H sau để người dùng có thể dễ dàng chọn lựa: Loại 1: Ống thu nhiệt thủy tinh chân không áp lực thấp, loại này được tiêu dùng mạnh ở các nước có thu nhập thấp bởi giá thành của nó thấp, dễ vận chuyển lắp đặt, không lóng cặn. lớp mạ thu nhiệt nằm trong môi trường chân không nên lâu lão in h hóa. Va chạm mạnh có thể vỡ ống nhưng dễ dàng thay thế. Tuy nhiên do áp lực thấp lượng sản xuất đạt chuẩn. - cK nên không thể bơm áp lực trực tiếp vào máy. Tuổi thọ khoảng 10 – 15 năm nếu chất Loại 2: Ống thu nhiệt chân không áp lực cao, loại này được tiêu dùng mạnh ở các nước phát triển bởi giá thành nó rất cao do trong ruột ống thủy tinh có lõi đồng. họ Nó giống với loại ống thu nhiệt thủy tinh chân không áp lực thấp nhưng khắc phục được nhược điểm không thể bơm áp lực trực tiếp vào máy và tuổi thọ cao hơn, khoảng - Đ ại 30 năm. Loại 3: Tấm thu nhiệt áp lực thấp, loại này giá thành trung bình, được sản xuất thủ công bởi các tổ hợp nhỏ và hiện được phân phối tại khu vực địa phương, lớp ng thu nhiệt bằng hình thức sơn đen nên cách ly không tốt với môi trường, thu nhiệt thấp và dễ lão hóa, hay lóng cặn, dễ vỡ và khó thay thế, tuổi thọ chỉ khoảng 7 – 10 năm nếu ườ sản xuất đạt chuẩn. Áp lực thấp nên cũng không thể bơm áp lực trực tiếp vào máy. - Loại 4: Ống thu nhiệt áp lực cao, loại này giá thành cao do tấm thu nhiệt và Tr ống đối lưu bằng đồng loại dày, mặt kính chuyên dụng xuyên sáng tốt, bồn bảo ôn dày chịu được áp lực cao. Lớp mạ thu nhiệt bằng chromate hoặc Titannium được cách ly tốt với môi trường nên thu nhiệt tốt và lâu lão hóa. Tuổi thọ khoảng 30 năm. 1.1.2.4. Ưu nhược điểm của máy nóng lạnh năng lượng mặt trời  Ưu điểm vượt trội của máy nóng lạnh quang năng: -Tiết kiệm điện, gas, than dầu. 8 - Tiết kiệm thời gian đun nấu, chờ đợi. - Đầu tư một lần sử dụng lâu dài. - Ít tốn thời gian, chi phí bảo dưỡng định kỳ. - Giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống. uế - Tăng cường sức khỏe, nâng cao chất lượng cuộc sống gia đình hiện đại. - An toàn khi sử dụng, được vận hành hoàn toàn không sử dụng điện năng để - tế H sinh nhiệt nên loại bỏ hoàn toàn nguy cơ chập điện, cháy nổ. Tuổi thọ máy trung bình cao khoảng 15 năm, nếu loại tốt thì tuổi thọ có thể lên tới 30 năm.  Nhược điểm của máy nóng lạnh quang năng: Chi phí đầu tư lắp đặt ban đầu cao. - Những ngày trời âm u liên tục thì sẽ không cung cấp đủ nước nóng để sinh hoạt. in h - cK 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn bình nóng lạnh Yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến việc lựa chọn bình nóng lạnh đó là: khí hậu, hiểu biết của người dân và khả năng tài chính của họ. họ Qua tìm hiểu cho thấy, trên thị trường hiện nay bình nóng lạnh được phân ra làm ba loại. Đó là bình dùng bằng điện, dùng gas và dùng năng lượng mặt trời. Đ ại Đối với bình nóng lạnh chạy bằng điện, gồm có hai loại bình đó là bình trực tiếp và bình gián tiếp. Đây là dòng sản phẩm được nhiều gia đình lựa chọn, bởi cấu hình gọn nhẹ, giá thành hợp lý chỉ khoảng 2 triệu – 4 triệu là có thể sở hữu dòng sản ng phẩm này. Riêng về bình trực tiếp: Ưu điểm có thiết kế rất nhỏ gọn, sử dụng tiện lợi. Đặc ườ biệt, với dòng sản phẩm này người sử dụng sẽ không cần chờ đợi thời gian gia nhiệt, mà chỉ cần bật công tắc, chỉnh nhiệt độ là có thể làm nóng nước ngay. Do đó, việc sử Tr dụng loại thiết bị này sẽ giúp gia đình bạn tiết kiệm được tiền điện hàng tháng. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm nổi trội trên, thì dòng sản phẩm này lại có nhược điểm là không phù hợp với những nơi điện yếu. Đặc biệt, không sử dụng được cho bồn tắm. Còn đối với loại máy nước nóng gián tiếp: Ưu điểm của dòng sản phẩm này là có thể sử dụng trong mọi trường hợp kể cả lúc điện yếu. Một điểm nổi trội nữa là dòng sản phẩm này có thể dễ dàng sử dụng đối với những nhà tắm có bồn tắm. Nhược điểm 9