Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và thiết bị để sử dụng năng lượng gió trong sản xuất, sinh hoạt nông nghiệp và bảo vệ môi trường

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:81

Thêm vào BST

Báo xấu

131
lượt xem 32
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài này nghiên cứu nhằm giải quyết 3 nhóm vần đề chính như: Công nghệ, thiết bị thủy điện nhỏ quy mô hộ gia đình đến cấp xã; động cơ gió cỡ nhỏ để phát điện và bơm nước .

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và thiết bị để sử dụng năng lượng gió trong sản xuất, sinh hoạt nông nghiệp và bảo vệ môi trường

bé n«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n viÖn khoa häc thñy lîi b¸o c¸o tæng kÕt chuyªn ®Ò nghiªn cøu lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó sö dông n¨ng l−îng giã trong s¶n xuÊt, sinh ho¹t n«ng nghiÖp vµ b¶o vÖ m«i tr−êng thuéc ®Ò tµi kc 07.04: “nghiªn cøu, lùa chän c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ ®Ó khai th¸c vµ sö dông c¸c lo¹i n¨ng l−îng t¸i t¹o trong chÕ biÕn n«ng, l©m, thñy s¶n, sinh ho¹t n«ng th«n vµ b¶o vÖ m«i tr−êng” Chñ nhiÖm chuyªn ®Ò: kS nguyÔn tÊn anh dòng 5817-9 16/5/2006 hµ néi – 5/2006
TÓM TẮT NỘI DUNG Gần đây, nhiều hội nghị quốc tế về bảo vệ môi trường đã có công ước tăng cường nghiên cứu để khai thác các dạng năng lượng sạch như: gió, mặt trời, sinh khối... nhằm hạn chế việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch (xăng, dầu, than...) đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường sinh thái bảo vệ tầng ôzôn trong phạm vi toàn cầu. Gió là năng lượng (NL) thiên nhiên vô cùng lớn, có liên tục quanh năm ngày tháng cũng như đêm (không có tính chu kỳ như NL mặt trời). Vài năm trở lại đây, một số Viện nghiên cứu và trường Đại học đã tiến hành nghiên cứu thăm dò sử dụng năng lượng gió (NLG) phục vụ sản xuất nông nghiệp như: phát điện và bơm nước; bước đầu đã cho một số kết quả khả quan. Tuy nhiên, để có thể ứng dụng NLG phục vụ sản xuất có hiệu quả, đặc biệt là trong nuôi trồng thuỷ sản, trong đó con tôm điển hình là loại sản phẩm có giá trị thương phẩm cao cần đầu tư kinh phí và thời gian để nghiên cứu tiếp. Qua ý kiến thăm dò từ Bộ thuỷ sản cho thấy, các cơ sở sản xuất tôm giống cũng như tôm thương phẩm ở vùng sâu vùng xa rất cần nguồn NL tại chỗ, trong đó tiện lợi hơn vẫn là nguồn NLG, loại NL này khi sử dụng không gây ô nhiễm nguồn nước. Nuôi tôm giống cũng như nuôi tôm thương phẩm rất cần nguồn động lực vào công việc như: Bơm nước, sục khí và phát điện. Nhóm cán bộ ở Bộ môn Nghiên cứu Tự động hoá thuộc Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch đã tập trung giải quyết thoả đáng yêu cầu này của ngành thuỷ sản. Phương pháp nghiên cứu ở đây đã tập trung vào 4 mục tiêu chủ yếu như sau: - Điều tra khảo sát nguồn NLG ở một số vùng nuôi tôm và khả năng ứng dụng dạng NL này. - Từ lý thuyết và các nguồn tài liệu, kế thừa cách tính toán, lựa chọn và thiết kế các bộ phận chủ chốt, có cải tiến để phù hợp với điều kiện NLG và công nghệ chế tạo ở Việt Nam. 2
- Trên cơ sở một số mẫu máy nhập ngoại như: bơm nước cột áp thấp, sục khí, máy phát điện, tiến hành chép mẫu, cải tiến và chế tạo thử. - Thử nghiệm trong điều kiện sản xuất, cải tiến để hoàn thiện mẫu, khảo nghiệm để có được các số liệu về chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu: - Đã có mẫu ĐCG trục ngang 12 cánh, đường kính turbine 3,6 m, đặt cao 11m, đạt công suất tối đa 1,5 Hp. Giải làm việc thông thường với vận tốc gió 2,5 ÷ 8 m/s (có thể cho phép tới 15 m/s) phù hợp với điều kiện gió các vùng ven biển phía Bắc. - Theo tính toán và kết quả ban đầu, bơm nước bằng sức gió loại bơm vít xoắn cột áp thấp đã đáp ứng nhu cầu cung cấp và thay nước trong ao nuôi tôm giống thử nghiệm, sâu 1,3 m. Bằng các dụng cụ đo lường chính xác đã xác định năng suất bơm tối đa 60 m3/h, cột áp tối đa 2,5 m. - Thiết bị sục khí, ở đây lựa chọn giải pháp mới đó là phương pháp sục khí bằng hệ thống ống dẫn ngầm ở lưng chừng ao, do máy nén khí chạy bằng NLG cung cấp, công suất yêu cầu tối đa 1 Hp, áp lực 7 at. Kết luận: - Đề mục đã hoàn thành đúng tiến độ, nội dung và chất lượng sản phẩm như thuyết minh trong ĐƠN ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI vạch ra, đảm bảo các thông số kỹ thuật và đáp ứng yêu cầu phục vụ sản xuất tôm giống, đủ lượng oxygen bổ sung lớn hơn 5 mg O2/lít, thay đổi nước trong ao, đảm bảo t ỷ lệ thay từ 40 ÷ 60% nước sạch, độ mặn nhỏ hơn 30%, độ pH là 7,5 ÷ 9, do đó tôm giống phát triển tốt. - Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học ở đây là đã giải quyết vấn đề học thuật, mạnh dạn đưa nguồn NL không truyền thống vào phục vụ sản xuất ở vùng sâu vùng xa. Đã có mẫu ĐCG phù hợp cho vùng ven biển phía Bắc phục vụ nuôi trồng thuỷ sản quy mô nhỏ. Ứng dụng công nghệ sục khí mới đã có hiệu quả, lựa 3
chọn cỡ, kiểu bơm phù hợp. Do kết cấu hệ thống hợp lý nên đã phối hợp nhịp nhàng để một ĐCG có thể chạy luân phiên 1 trong 2 máy (bơm, sục khí). - Hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm nhiên liệu hoá thạch, tương đương 5 triệu đồng và sau 3 năm thu hồi vốn. - Đây là mô hình nên nhân rộng cho vùng nuôi tôm có NLG gió ổn định. 4
Môc lôc Trang TÓM TẮT NỘI DUNG ……………………………………………………… 2 LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… 6 CHƯƠNG I. VẤN ĐỀ VỀ NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG 8 GIÓ PHỤC VỤ SẢN XUẤT VÀ SINH HOẠT ………………….. 1-1. Nghiên cứu và sử dụng năng lượng gió điển hình ở một số nước trên thế giới 8 1-2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lượng gió ở Việt nam ……………… 9 1-2.1. Tiềm năng năng lượng gió ở Việt nam …………………………… 9 1-2.2. Việc nghiên cứu sử dụng năng lượng gió ………………………… 11 1-2.3. Máy phát điện gió nhập ngoại hiện đang sử dụng ở Việt Nam …… 15 1-3. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và phục vụ ………………………………... 15 CHƯƠNG II. SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN VÀ NHU 16 CẦU NĂNG LƯỢNG CHO CƠ SỞ NUÔI TÔM Ở VIỆT NAM 2-1. Năng lực nuôi trồng thuỷ sản của nước ta ………………………………….. 16 2-2. Các hình thức nuôi tôm hiện nay …………………………………………… 17 2-3. Các chỉ tiêu chất lượng nước ở ao đầm nuôi tôm ………………………….. 18 2-4. Thiết bị cơ điện phục vụ nuôi tôm theo kiểu công nghiệp …………………... 19 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 21 GIÓ PHÙ HỢP ĐIỀU KIỆN CÁC TỈNH VEN BIỂN PHÍA BẮC … 3-1. Một số kiểu ĐCG được nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất và đời sống …….. 22 3-1.1. Phân loại động cơ gió: …………………………………………… 22 3-1.2. Ưu nhược điểm của từng loại: ……………………………………. 24 3-1.3. Lựa chọn kiểu ĐCG để bơm nước mực nước thấp và sục khí nuôi tôm: …… 26 5
3-2. Tính toán và thiết kế động cơ gió trục ngang, tốc độ thấp …………………... 26 3-2.1. Cơ sở lý thuyết được áp dụng: ……………………………………. 26 3-2.2. Những góc nghiêng và dạng cánh ở turbine gió: …………………. 32 3-2.3. Nguyên lý làm việc động cơ gió:…………………………………... 34 3-2.4. Tính toán và thiết kế ĐCG kéo máy bơm nước có lưu lượng 30 ÷ 60 m3/h:.. 36 3-2.5. Hệ thống an toàn ở động cơ gió:………………………………….. 38 3-2.6. Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của động cơ gió: 40 CHƯƠNG IV. LỰA CHỌN, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BƠM NƯỚC CỘT ÁP 42 THẤP VÀ THIẾT BỊ SỤC KHÍ AO NUÔI TÔM ………………… 4-1. Bơm nước ………………………………………………………………….... 42 4-1.1 Phân loại và lựa chọn bơm nước cột áp thấp:……………………... 42 4-1.2. Xác định một số kích thước cơ bản bơm xoắn (bơm vít):……………………... 44 4-2. Hệ thống sục khí …………………………………………………………….. 45 CHƯƠNG V. THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG BƠM NƯỚC - SỤC KHÍ BẰNG SỨC GIÓ 47 5-1. Thử nghiệm tại cơ sở chế tạo bơm ………………………………………….. 47 5-1.1. Phương tiện thử nghiệm: …………………………………………. 48 5-1.2. Kết quả thử nghiệm thu được (trung bình sau 3 lần nhắc lại):……. 48 5-2. Thử nghiệm ở ao nuôi tôm …………………………………………………. 49 5-2.1. Kết quả thử nghiệm bơm xoắn chạy bằng sức gió:………………... 50 5-2.2. Kết quả thử nghiệm với hệ thống sục khí:…………………………. 50 TỔNG QUÁT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ……………………………………... 52 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ……………………………………………………… 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………….. 56 PHỤ LỤC ………………………………………………………………………. 6
LỜI MỞ ĐẦU Năng lượng hoá thạch (xăng, dầu, than đá...) ngày càng cạn kiệt, trong khi nhu cầu NL cho sản xuất và sinh hoạt của con ngườì ngày một tăng, không bao lâu nữa chúng ta sẽ cùng nhau chia sẻ sự khủng khoảng trầm trọng về NL. Mặt khác, khi dùng loại NL này sẽ kéo theo ô nhiễm môi trường, (nguồn nước và không khí bị nhiễm bẩn), đồng thời phá huỷ tầng Ozone gây hiểm hoạ cho con người về các bệnh nan y. Trước đây, tính khả thi của đề án thiết kế một công trình NL được quyết định bởi các yêu cầu về mặt kinh tế và kỹ thuật, thì bây giờ chỉ tiêu về môi trường đã trở nên đáng quan tâm. Ta đã biết, các động cơ sử dụng nhiên liệu hoá thạch khi vận hành đã thải ra môi trường các chất độc hại cho con người, chẳng hạn carbon dioxide (CO2), sulfur oxide (SO2), nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO)... Gần đây, việc sử dụng các dạng NL tái tạo được thế giới hết sức quan tâm nhằm giải quyết sự thiếu hụt về NL hoá thạch, đồng thời góp phần giảm thiếu ô nhiễm môi sinh. Theo tính toán của các nhà khoa học, nguồn NLG mà trái đất nhận được hàng năm chừng 109 tỷ kWh (lược), nhưng chúng ta mới chỉ sử dụng NL này với một lượng quá ít ỏi, chủ yếu ở các nước phát triển như Mỹ, Đan Mạch, Hà Lan, Nga, Nhật. v.v… Nước ta, việc nghiên cứu ứng dụng NLG, NL mặt trời để phát điện, làm nguồn động lực trong chế biến nông hải sản đã được một số cơ quan thuộc Viện nghiên cứu và trường Đại học tiến hành trong vài năm trở lại đây. Tuy nhiên, trong quá trình triển khai và ứng dụng vào sản xuất còn bộc lộ nhiều vướng mắc, có thể là một trong các nguyên nhân như: Một số vùng ven biển và hải đảo có vận tốc gió cao, song thường xuyên có bão hoặc không có nhu cầu cho sản xuất, hoặc luôn dựa vào nguồn NL từ các máy phát điện chạy bằng động cơ đốt trong. Hầu hết các vùng trong đất liền có vận tốc gió thấp, không ổn định, trừ một số nơi có gió địa hình có thể thuận lợi cho các động cơ gió (ĐCG) hoạt động tốt nhưng không nhiều. 7
Giá tiền thiết bị và lắp đặt còn quá cao so với thu nhập hiện nay ở hầu hết các hộ nông dân. Thiết bị chưa hoàn thiện, tuổi thọ chưa cao (do công nghệ và vật liệu chế tạo), đây là yếu tố chính mà đề tài cần nghiên cứu tiếp để khắc phục. Hiện nay, nhiều tỉnh thuộc ven biển đang phát triển nuôi trồng thuỷ sản, trong môi trường nước mặn và nước lợ. Năm 2003, phấn đấu đạt xuất khẩu 2,3 triệu USD. Con tôm muốn phát triển tốt thì môi trường sống phải đảm bảo, nước cần đủ lượng Oxygen, độ trong, độ sạch, độ mặn (%), độ pH.... Để có được các tiêu chuẩn cần thiết nêu trên, phải thay nước và sục khí hàng ngày mà lâu nay người dân vẫn thường dùng các động lực là động cơ đốt trong hoặc động cơ điện. Dùng động lực chạy bằng nhiên liệu lỏng không những tốn kém về đầu tư và chi phí sử dụng mà còn làm ô nhiễm không khí, hỏng môi trường nước nên tôm bị bệnh hoặc chết làm cho giá thành sản xuất tôm lên quá cao. Qua điều tra và khảo sát ở một số cơ sở nuôi tôm thuộc 4 tỉnh Quảng Ninh, Thái Bình, Hải Phòng, Thanh Hoá... kết quả phân tích số liệu về vận tốc gió đã khẳng định, 60% thời gian trong ngày có khả năng sử dụng NLG để phục vụ nuôi trồng thuỷ sản. - Mục tiêu nghiên cứu: + Xây dựng báo cáo chuyên đề vùng nuôi tôm ven biển phía Bắc Việt Nam và nhu cầu sử dụng NLTT phục vụ nuôi trồng thuỷ sản. + Mẫu hệ thống bơm nước và sục khí bằng ĐCG công suất 1,5 Hp phục vụ nuôi trồng thuỷ sản. - Phạm vi ứng dụng: Trước hết là phục vụ nuôi tôm trong khuôn khổ của ao ươm giống hoặc ao đầm có diện tích nhỏ để thử nghiệm về cung cấp nước và sục khí. *** 8
CHƯƠNG I VIỆC NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ PHỤC VỤ SẢN XUẤT VÀ SINH HOẠT 1-1. Nghiên cứu và sử dụng NLG điển hình ở một số nước trên thế giới Trong các loại NL sạch thì gió là một nguồn NL vô cùng lớn, không có tính chu kỳ như NL mặt trời. Nhiều nước trên thế giới có NLG lớn mà vận tốc gió lại ổn định như Hà Lan, Đan Mạch, Đức, Hy Lạp... Những nước này xem NLG là nguồn động lực để phát điện hoà vào lưới điện quốc gia hoặc chạy các máy công tác như bơm nước, nghiền, xay xát và chế biến nông phẩm. v.v… Về lĩnh vực nghiên cứu: Người ta đã đi từ turbine gió đơn giản đến turbine gió hiện đại, có hệ thống tự động ổn định số vòng quay máy công tác; đối với máy phát điện cần ổn định được tần số (Hz) và điện áp (V). Mặt khác, cỡ công suất được phân ra thành: loại nhỏ (< 20kW), cỡ trung ( 100kW). Hiện nay, cỡ công suất lớn đang được đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất ở hầu hết các nước có công nghiệp tiên tiến. Máy phát điện sức gió lớn nhất thế giới hiện nay do Đan Mạch chế tạo lên tới 3 MW. Ở một số nước, NLG được xem như một nguồn NL quan trọng đã đóng góp một phần đáng kể trong việc cân bằng NL quốc gia. Hoa Kỳ đang dẫn đầu thế giới về nghiên cứu và sử dụng NLG, với tổng công suất hiện nay gần 8.000 MW (trong 16.000 máy). Châu Âu đang thu hẹp khoảng cách với Hoa Kỳ về nghiên cứu và sử dụng NLG nhờ nỗ lực của Đức, Đan Mạch, Tây Ban Nha. Năm nước Bắc Âu như: Đan Mạch, Phần Lan, Nauy, Thuỵ Điển và Aixơlen đang triển khai sử dụng NL tái tạo, trong đó có 4 nước đã thực hiện hoà vào lưới điện quốc gia và chiếm gần 80% tổng công suất phát điện sức gió của EC. Hiện nay, nhiều Hãng sản xuất ĐCG đứng hàng đầu thế giới, đa phần thuộc về Châu Âu với trên 80% thị phần. Đến năm 2030, mục tiêu của Hiệp hội NLG Châu Âu phấn đấu đạt 150.000 kW tổng công suất các loại ĐCG, [9]. Ngay từ năm 1996, người ta đã thống kê về tỷ lệ điện năng sử dụng từ máy phát điện gió so với tổng điện năng toàn quốc ở một số 9
nước như: Thuỵ Điển 12%, Mỹ 10%, Hà Lan 10%, Đan Mạch 10%, Đức 8% và các nước thuộc Liên Xô (cũ) 9,5%, [10]. Nhiều nước đã điều chỉnh chính sách NL hướng về các nguồn NL mới và NL tái tạo (gió, mặt trời, thuỷ điện...) Đức và Đan Mạch đã giành riêng số tiền trợ cấp để khuyến khích cho các nơi dùng NL mới. Hiện nay, giá lắp đặt máy phát điện gió gần tương đương với thuỷ điện, nhưng chỉ bằng 63% so với nhiệt điện và bằng 36% điện mặt trời. Bình quân 1 triệu USD cho 1MW máy phát điện gió [16]. Khu vực Châu Á, Trung Quốc là nước dẫn đầu phát triển việc nghiên cứu và sử dụng nguồn NLG, đặc biệt chú trọng các loại ĐCG cỡ nhỏ. Trung bình hàng năm sản xuất ra 2.000 ĐCG phục vụ sản xuất và sinh hoạt ở vùng nông thôn xa xôi. Tại Nội Mông đã có 13.000 ĐCG các cỡ đang hoạt động để phát điện và chạy các máy chế biến. Chính quyền địa phương đã có những biện pháp khuyến khích hỗ trợ giá cho các nhà máy chế tạo ĐCG; ví dụ, khi bán đi một ĐCG sẽ được nhận 25 USD từ ngân hàng địa phương. 1-2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng NLG ở Việt Nam 1-2.1. Tiềm năng NLG ở Việt nam: Việt nam có trên 3.000 km bờ biển từ Bắc chí Nam và gần 3.000 đảo lớn nhỏ, phần lớn có dân cư sinh sống, tại đây có gió mùa quanh năm nhưng mật độ NL (kWh/m2) và tính ổn định rất khác nhau bởi đặc điểm về địa lý và địa hình quyết định. Các vùng được xem là có tiềm năng gió tương đối mạnh như: Bạch Long Vĩ, Trường Sa, Quy Nhơn, Quảng Bình, Phủ Liễn, Phan Thiết, Cửa Tùng, Móng Cái, Quảng Ninh... [1]. Mật độ NLG trong năm tính bằng kWh/m2 ở độ cao 10 m , được tính theo công thức [1]: ⎛ 20 3 ⎞ E = 0,6125.⎜ ∑ vi . t i ⎟.10 −3 , kWh 2 (1) ⎝ i =3 ⎠ m Trong đó: ti - Số giờ có vận tốc gió trung bình ( Vi ) trong năm, m/s. Vì vậy, mỗi địa phương có vị trí địa lý và địa hình khác nhau nên vận tốc gió và do đó giá trị mật độ NLG không giống nhau, ví dụ: 10
- Tây Nguyên 600 kWh/m2-năm - Đồng bằng sông Hồng 250 kWh/m2-năm - Quảng Nam, Quảng Ngãi 400 kWh/m2-năm - Hà Nam Ninh, Cam Ranh, Vũng Tàu 700÷ 800 kWh/m2-năm - Tiền Giang, Cà Mau 500 kWh/m2-năm - Bờ biển Bắc Trung bộ 500 ÷ 600 kWh/m2-năm - Các Hải đảo phía Đông, 3.000 ÷ 4.000 kWh/m2-năm. Hình 1a,b đã minh hoạ mật độ NLG và vận tốc gió ở đảo Cô Tô và trạm Rạch Giá [8]. Qua biểu đồ ta thấy, ở huyện đảo Cô Tô mật độ NLG và vận tốc gió tương đối ổn định ở tất cả các tháng trong năm, lớn nhất là bốn tháng cuối năm. Trong khi trạm Rạch Giá cả hai đại lượng đều biến động khá rõ rệt và cường độ gió mạnh nhất vào bốn tháng giữa năm, yếu nhất là từ tháng 10 đến tháng 2 năm sau. 300 E 250 200 Năng lượng gió, kWh/m2 150 100 50 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tháng Hình 1a. Mật độ NLG và vận tốc gió ở đảo Cô Tô 11
E 120 100 80 Mật độ NL gió, kWh/m2 60 40 20 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tháng Hình - 1b. Mật độ NLG và vận tốc gió ở trạm Rạch Giá Mật độ NLG, kWh/m2-năm Vận tốc gió trung bình, m/s. Vận tốc gió trung bình tháng và năm ở 11 Trạm Khí tượng Thuỷ văn có khả năng sử dụng ĐCG được ghi nhận ở Bảng 1. Vận tốc gió trung bình (v, m/s) B-1 Địa điểm Tháng trong năm TT Trung bình năm (trạm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Bãi cháy (đảo) 4,2 2,9 3,5 2,8 4,3 3,8 4,6 3,8 4,2 4,6 3,9 3,5 4,1 2 Phủ Liễn 4,3 4,1 4,5 4,7 5,0 4,0 3,8 3,4 3,6 41 4,2 3,7 4,2 3 Bạch Long vĩ 7,9 7,9 7,4 6,8 7,2 6,4 8,3 6,4 6,8 7,3 8,0 7,8 7,4 4 Nam Định 3,3 3,7 3,0 3,6 3,3 3,3 3,9 3,1 3,6 4,0 4,0 4,0 3,6 5 Quảng Bình 4,2 4,3 3,3 2,6 3,1 3,7 3,5 3,7 3,5 3,7 6,3 5,1 3,9 6 Quy Nhơn 4,3 4,6 3,3 3,7 3,4 4,0 4,0 4,0 2,9 2,9 5,4 6,4 4,1 7 Phan Thiết 4,1 4,7 4,3 3,9 3,2 3,5 3,5 3,8 3,0 2,8 3,3 3,8 3,7 8 Liên Khương 3,5 4,6 3,9 3,5 3,4 3,5 3,6 3,5 3,0 2,5 3,6 4,1 3,6 9 Vũng Tàu 3,9 5,2 5,3 4,4 3,4 3,7 3,6 3,7 2,9 2,6 3,1 2,9 3,7 10 Phú Quốc 2,7 2,6 3,0 2,9 3,3 4,6 4,9 5,1 3,9 2,8 3,0 3,8 3,6 11 Trường Sa 8,6 6,8 5,6 4,3 3,8 6,1 6,4 5,7 5,2 5,3 6,3 8,7 6,2 12
1-2.2. Việc nghiên cứu sử dụng NLG: Chúng ta đã nhìn nhận và đánh giá đúng mức lợi ích sử dụng NLG ngay từ năm 1972, từ đó đã có các cơ quan đầu tư kinh phí để nghiên cứu, khởi đầu là Bộ Đại học (Bộ Giáo dục và Đào tạo ngày nay). Tới nay, đã có thêm một số cơ quan cùng tham gia nghiên cứu loại NL này như: Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh, Viện Năng lượng, Trung tâm Năng lượng mới, Viện Kỹ thuật Quân sự..., những cơ quan này ngoài việc nghiên cứu NLG là chính, còn nghiên cứu các dạng NL khác như: NL mặt trời, NL sinh khối. Riêng NLG được tập trung nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ĐCG kéo các máy công tác như máy bơm nước, máy chế biến nông sản và máy phát điện cỡ nhỏ. Nhìn chung, những mẫu máy nêu trên mới chỉ ở mức độ thử nghiệm thăm dò, nếu đưa vào sản xuất cần phải nghiên cứu tiếp tục cùng với lựa chọn vật liệu, công nghệ chế tạo thích hợp, điều kiện ứng dụng và đề xuất các phương án cải tiến tiếp theo thì mới có cơ hội hoàn hảo. Bằng các nguồn thông tin từ nhiều cơ quan nghiên cứu ĐCG cho thấy tuổi thọ của máy quá thấp, thường chưa được một năm máy đã ngừng hoạt động. Các trục trặc của máy thường sảy ra phần lớn là thuộc về các cánh quạt ở loại quay nhanh (2 ÷ 3 cánh), do các ổ bi đỡ bị phá vỡ hoặc bị kẹt vì thiếu bảo dưỡng hoặc không phù hợp với môi trường mặn ở biển. Đã có các đề tài cấp bộ, cấp nhà nước thuộc chương trình NL mới, qua kết quả nghiên cứu của cơ quan đi trước, ta cũng được các tư liệu về tiềm năng NLG ở một số vùng mang đặc trưng địa lý khác nhau. Đã có bản đồ về vận tốc gió và NLG của cả nước, vẽ được các hoa gió trong từng tháng cho từng trạm. Qua hoa gió toát lên hướng gió thịnh hành, tần suất vận tốc gió ... (xem hình 1 phần phụ lục). Từ năm 1997 cho đến nay, Viện Cơ điện Nông nghiệp, nay là Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch đã liên tục nghiên cứu sử dụng NL mặt trời để sấy nông hải sản và NLG phát điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt ở nông thôn, chú trọng cho vùng sâu, vùng xa - nơi xa lưới điện quốc gia. Để sử dụng NLG có hiệu quả, trước khi lắp đặt máy, cần tiến hành điều tra khảo sát về vận tốc gió. Ví dụ đã khảo sát tại Xã đảo Quan Lạn, huyện Vân Đồn, tỉnh Quảng Ninh; tỉnh Gia Lai và tỉnh Thanh Hoá. 13
Những địa điểm được sử dụng nguồn NL mới (gió, mặt trời) đã được Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo, lắp đặt và thử nghiệm như Xã đảo Quan Lạn, huyện Vân Đồn, Tỉnh Quảng Ninh đã trang bị tủ sấy hải sản bằng NL mặt trời và phát điện sức gió, kết quả khảo sát và thí nghiệm máy phát điện gió (MFĐG) ở hình 2 ÷ hình 5. Nhà sấy hải sản bằng NL mặt trời kết hợp với khí Ozone (O3) ở huyện đảo Cô Tô và Thanh Lân thuộc tỉnh Quảng Ninh, khối lượng sấy từ 25 đến 1.000 kg/mẻ. Phát điện sức gió ở huyện Quảng Xương - Thanh Hoá và 2 huyện thuộc tỉnh Gia Lai... Công suất mỗi máy 500A. Đúc kết kinh nghiệm từ các cụm MFĐG đã nghiên cứu và lắp đặt, chắc chắn việc thực hiện nội dung nghiên cứu "bơm nước và sục khí bằng sức gió cho ao nuôi tôm" sẽ nhiều thuận lợi, và vì vậy "năng lượng sức gió ước mơ và hiện thực, một khoảng cách không còn xa". v 6 5 4 Vận tốc gió, m/s 3 2 1 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII t Tháng Hình 2. Diễn biến vận tốc gió tháng trong năm ở Xã đảo Quan Lạn, Quảng Ninh 14
v 4.5 4 3.5 3 2.5 Vận tốc gió, m/s 2 1.5 1 0.5 0 1 12 24 t Giờ trong ngày, h Hình 3. Vận tốc gió giờ trong ngày ở Xã đảo - Quan Lạn - Quảng Ninh U 40 4.5 v 35 4 3.5 30 3 25 Vận tốc gió, m/s 2.5 20 Điện áp, V 2 15 1.5 10 1 5 0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t Giờ trong ngày Hình 4. Điện áp (V) của MFĐG và vận tốc gió (m/s) ngày 25/5/1998 Vận tốc gió, m/s Điện áp, V 15
40 0.7 U 35 0.6 30 Điện năng tiêu thụ, kWh/ngày 0.5 25 0.4 Điện áp, V 20 0.3 15 0.2 10 5 0.1 0 0 1 12 24 t Giờ trong ngày Hình 5. Điện áp MFĐG (V) và điện năng thiêu thụ (kWh/ngày) Điện năng tiêu thụ, kWh/ngày Điện áp. V (a) (b) Hình 6. Máy phát điện sức gió 500VA do Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ STH nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và lắp đặt: a - Ở Quan Lạn, Vân Đồn, Quảng Ninh b - Ở 2 huyện thuộc tỉnh Gia Lai 16
Hình 7. Bơm nước bằng sức gió ở Lộc Hoá, Long An 1-2.3. MFĐG nhập ngoại hiện đang sử dụng ở Việt Nam: Trong quá trình nghiên cứu, nhiều cơ quan du nhập được một số mẫu ĐCG như máy của Ý, Nhật, Trung Quốc, Đan Mạch… kết cấu, hình dáng, kiểu dáng công nghiệp và hiệu suất tương đối cao so với các mẫu do ta tự chế tạo ở trong nước. Tài liệu về tính toán, thiết kế ĐCG cũng được lựa chọn loại tài liệu mới và tiên tiến [6], rất dễ ứng dụng. Trong khuôn khổ của báo cáo này, chúng tôi không có điều kiện để nêu tên và mã hiệu các loại ĐCG đã và đang sử dụng ở nước ta. 1-3. Lựa chọn đối tượng nghiên cứu và phục vụ Về lâu về dài, nguồn NL phục vụ sản xuất vẫn là trở ngại ở hầu hết các cơ sở nuôi trồng thuỷ sản. Vì vậy, đối tượng phục vụ trước hết ưu tiên cho con tôm, nhưng cần được giới hạn trong phạm vi thử nghiệm ở ao đầm có diện tích bé hoặc trong bể ươm giống. Đối tượng nghiên cứu là động lực sức gió, cùng với máy công tác phục vụ nuôi tôm như bơm nước và sục khí. Nhằm thuyết phục việc lựa chọn đối tượng nghiên cứu và đối tượng phục vụ, ta hãy khái quát qua về thực trạng nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta, trong đó con tôm hiện đang giữ vai trò là chủ đạo. 17
CHƯƠNG II SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN VÀ NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CHO CƠ SỞ NUÔI TÔM Ở VIỆT NAM Năm 2002, đã có dịp trình bày trong báo cáo chuyên đề về "Kết quả điều tra khảo sát việc nuôi trồng thuỷ sản và tiềm năng NLG ở 3 tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng và Thái Bình". Trong chương này xin nêu lên một số khả năng nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta hiện nay có liên quan tới nhu cầu sử dụng NL và trang bị máy công tác ở cơ sở nuôi trồng thuỷ sản. 2-1. Năng lực nuôi trồng thuỷ sản của nước ta Việt nam là một trong những nước trong khu vực có tiềm năng nuôi trồng thuỷ sản nói chung, tôm nói riêng rất đa dạng và phong phú trên diện tích rộng hàng triệu ha. Môi trường nuôi được phát triển ở cả ba loại nước: nước mặn, nước lợ và nước ngọt. Địa hình nuôi tôm bao gồm: trên biển, trong đầm hồ, ao, trên cát và trong ruộng lúa. Tổng diện tích có khả năng nuôi trồng thuỷ sản khoảng 2 triệu ha, trong đó: nước mặn và nước lợ chiếm 1,13 triệu ha, còn lại là nước ngọt. • Vùng nước mặn: Ở các tỉnh ven bờ biển như: Khánh Hoà, Phú Yên, Quảng Ninh, Hải Phòng, Thái Bình. v.v… • Vùng nước lợ: Là môi trường thích nghi để phát triển nuôi tôm sú, tôm he, tôm rảo. Đến năm 2002, diện tích vùng nước mặn và nước lợ tăng khá lớn, trong đó Đồng bằng sông Cửu Long chiếm 82,6% tổng diện tích nuôi, còn lại thuộc các vùng như Đồng bằng Sông Hồng, Bắc và Nam Trung Bộ. • Nuôi ở nước ngọt: Cũng có tiềm năng lớn, năm 2002 tổng diện tích trong cả nước là 923.000 ha, trong đó diện tích mương ao 120.000 ha, diện tích hồ 340.000 ha, diện tích ruộng trũng gần 500.000 ha (nuôi trong ruộng kết hợp với trồng lúa). • Nuôi trên cát: Được sự hỗ trợ của Viện Quốc tế về phát triển bền vững (HSD) và Cơ quan Bảo tồn thiên nhiên Quốc tế (IUCN), Bộ Thuỷ sản đã khảo sát đánh giá tình 18
hình và khả năng nuôi tôm trên cát của một số tỉnh ven biển: Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Ninh Thuận... Hiện nay, diện tích có khả năng nuôi 14.600 ha, nhưng năm 2002 mới chỉ nuôi được trên diện tích 571 ha, [4]. Những số liệu nêu trên được thể chế hoá qua các quyết định 224/1999/QĐ-TTg ngày 8/12/1999 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt chương trình phát triển nuôi trồng thuỷ sản nói chung và các loại tôm nói riêng. Ngay từ năm 1991, Tổ chức Nông Lương của Liên hợp Quốc (FAO) đã thống kê những nước trong khu vực về nuôi trồng thuỷ sản, trong đó đề cập nhiều nhất là sản xuất các loại tôm. Trong khi tài nguyên tôm khai thác ở biển khơi đã tới mức bão hoà nên không thể khai thác hơn được nữa. Vì vậy, người ta phải chuyển sang nuôi tôm theo hình thức công nghiệp mới đáp ứng nhu cầu chung của xã hội. Các nước vùng nhiệt đới đã được thiên nhiên ưu đãi về nghề này như Tháiland, Philippinese, Indonesia, Đài Loan, Singapore… nhờ khí hậu thích hợp ấy mà nghệ nuôi tôm công nghiệp đã thu về số ngoại tệ rất đáng kể. 2-2. Các hình thức nuôi tôm hiện nay * Nuôi quảng canh: Là hình thức nuôi hoàn toàn dựa vào nguồn giống và thức ăn tự nhiên sẵn có trên các loại sông, rạch, ao hồ. Diện tích đầm nuôi thường lớn; nhưng năng suất tôm rất thấp, tối đa là 0,3 tấn/ha. Nuôi kiểu này không cần đầu tư và ít sử dụng lao động. * Nuôi quảng canh có cải tiến: Là hình thức nuôi dựa vào mô hình nuôi quảng canh, nhưng có bổ sung con giống và thức ăn cho tôm đã qua chế biến. * Nuôi bán thâm canh: Là hoàn toàn chủ động về con giống với mật độ tương đối cao. Dùng thức ăn công nghiệp nên năng suất cao. 19
* Nuôi thâm canh: Là cách nuôi mang tính công nghiệp, hoàn toàn chủ động về con giống, sử dụng thức ăn qua chế biến (thức ăn nhân tạo ở dạng viên). Nhờ cách nuôi này mà mật độ nuôi trên đơn vị diện tích rất cao (15 ÷ 30 con). Các đặc trưng cơ bản ở 3 mô hình nuôi tôm [2] B-2 Hình thức nuôi Đặc trưng Quảng canh và quảng canh cải tiến Bán thâm canh Thâm canh Năng suất (tấn/ha-năm) 0,1 ÷ 0,3 0,2 ÷ 0,5 5,0 ÷ 15 Mật độ (con/m2) 1,0 3 ÷10 15 ÷ 40 Thức ăn Tự nhiên Nhân tạo Tổng hợp Lượng nước thay (%/ngày) 5 5 ÷20 10 ÷ 20 Cách thay nước Do thuỷ triều lên xuống Dùng máy bơm Dùng máy bơm Diện tích nuôi (ha) ≥5 1,0 ÷ 2,0 0,2 ÷ 0,25 Mức nước (m) 0,4 ÷ 1,0 0,7 ÷ 1,5 1,3 ÷ 2,0 Vụ/năm 1÷2 2÷3 2÷3 Quản lý Ít quan tâm Cần kỹ năng Cần đầu tư kỹ thuật và công nghệ Mức trang bị cơ điện Không có Trung bình Cao Trong vài năm trở lại đây, nhiều cơ sở nuôi trồng thuỷ sản trong cả nước đều phát triển nghề nuôi tôm theo mô hình bán thâm canh và thâm canh, đó là cách nuôi tiên tiến, có sự đầu tư về công nghệ, thiết bị cơ điện chuyên dùng và nhân lực để phục vụ nuôi trồng đem lại lợi nhuận cao. 2-3. Các chỉ tiêu chất lượng nước ở ao đầm nuôi tôm Ngoài con giống và thức ăn thì nguồn nước để nuôi tôm hết sức quan trọng đối với đời sống của chúng. Nhưng nếu đủ nước mà chất lượng nước lại không đảm bảo sẽ là nơi tiêu diệt chúng qua các loại bệnh hay thường gặp, như: Bệnh phồng mang, đen mang, đốm trắng, đứt râu, do sinh vật bám. Vì vậy, các chuyên gia thuỷ sản cho rằng bên cạnh yếu tố ánh sáng và vị trí ao nuôi trồng thì chất lượng nước được xem như điều kiện để con tôm 20