Nghiên cứu ứng dụng nguồn sáng đèn led tập trung cá trên tàu lưới vây xa bờ ở tỉnh Quảng Nam

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2016<br /> <br /> THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NGUỒN SÁNG ĐÈN LED TẬP TRUNG CÁ<br /> TRÊN TÀU LƯỚI VÂY XA BỜ Ở TỈNH QUẢNG NAM<br /> APPLIED STUDY LED LIGHT SOURCE CONCENTRATED FISH<br /> ON SHORE PURSE SEINE VESSEL IN QUANG NAM PROVINCE<br /> Nguyễn Đức Sĩ1<br /> Ngày nhận bài: 28/9/2015; Ngày phản biện thông qua: 21/01/2016; Ngày duyệt đăng: 15/6/2016<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Bài báo trình bày kết quả đánh bắt thử nghiệm đèn Led tập trung cá trên tàu lưới vây ở Quảng Nam nhằm<br /> xác định các thông số tối ưu của việc trang bị nguồn sáng, bố trí góc treo đèn, mức tiêu hao nhiên liệu của máy<br /> phát điện phục vụ chiếu sáng và hiệu quả khai thác trong chuyến biển.<br /> Trong 3 chuyến biển thử nghiệm đèn Led, với ba lần thay đổi công suất nguồn sáng và thay đổi góc treo<br /> đèn thì công suất nguồn sáng 2,632 kW ứng với góc treo đèn 500 cho hiệu quả đánh bắt cao nhất.<br /> Mức tiêu hao nhiêu liệu của máy phát điện phục vụ chiếu sáng đèn Led tiết kiệm được 78,5% nhiên liệu<br /> so với tàu đối chứng sử dụng nguồn sáng đèn cao áp.<br /> Hiệu quả khai thác tính trên đơn vị dầu tiêu thụ của tàu thực nghiệm sử dụng đèn Led cao hơn 6,8 lần so<br /> với tàu đối chứng sử dụng nguồn sáng đèn cao áp.<br /> Từ khóa: đèn cao áp, đèn Led, máy phát điện<br /> ABSTRACT<br /> The paper presents test results caught fish LED focus on purse seiners in Quang Nam in order to<br /> determine the optimal parameters of the fitted light, hanging light angle layout, the fuel consumption of the<br /> machine generator service and efficient lighting during sea mining.<br /> In experiment 3 LED fishing trips, with three times the capacity of the light source changes and change<br /> the angle hanging lamp light source power 2,632 kW with 500 lamps hanging corner to catch the highest<br /> efficiency.<br /> Fuel consumption rate of the generator serves LED lighting saves fuel 78.5% compared with the control<br /> vessels using high-pressure lamp light source.<br /> Extraction efficiency per unit of ship oil consumption LED experimental use 6.8 times higher than the<br /> control vessels using high-pressure lamp light source.<br /> Keywords: high-pressure lamps, LED lamps, Generators<br /> I. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Nghề lưới vây kết hợp ánh sáng ở Quảng<br /> Nam có 351 tàu thuyền, trong đó 236 tàu thuyền<br /> công suất từ 50 CV trở lên, chiếm tỷ lệ 5,7%<br /> tổng số tàu thuyền toàn tỉnh, hoạt động ở tuyến<br /> lộng và tuyến khơi. Tuy nhiên, do công nghệ<br /> 1<br /> <br /> khai thác lạc hậu, chi phí chuyến biển cao,<br /> nhất là chi phí nhiên liệu chiếm 50 - 60% trong<br /> tổng số chi phí nên hiệu quả kinh tế thấp.<br /> Trang bị nguồn sáng trên tàu lưới vây của<br /> ngư dân Việt Nam nói chung và Quảng Nam<br /> nói riêng, chậm được đổi mới về công nghệ<br /> <br /> Viện Khoa học và Công nghệ khai thác thủy sản – Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 69<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> để theo kịp tốc độ phát triển của nghề đánh<br /> cá kết hợp ánh sáng trên thế giới. Tàu thuyền<br /> đánh cá kết hợp ánh sáng có sự cạnh nhau<br /> quyết liệt về trang bị nguồn sáng. Qua tìm hiểu<br /> chúng tôi nhận thấy đa số thuyền trưởng đều<br /> cho rằng trang bị nguồn sáng mạnh chừng<br /> nào, thì đánh cá được nhiều chừng ấy, trong<br /> khi đó, việc trang bị ngư cụ như thế nào để<br /> phù hợp với việc tăng công suất nguồn sáng<br /> thì ngư dân chưa quan tâm, chưa có sự điều<br /> chỉnh nào về chiều dài lưới khi tăng công suất<br /> nguồn sáng.<br /> Nguồn sáng ngư dân sử dụng trên tàu lưới<br /> vây xa bờ ở Quảng Nam đa số là loại bóng đèn<br /> cao áp có công suất 1000W, mỗi tàu trang bị<br /> từ 20 đến 30 bóng với tổng công suất nguồn<br /> sáng từ 20 - 30kW và có xu hướng ngày càng<br /> tăng số lượng bóng đèn. Số lượng bóng đèn<br /> càng nhiều đòi hỏi máy phát điện có công suất<br /> càng lớn, do đó mức tiêu hao nhiên liệu phục<br /> vụ phát sáng tập trung cá càng cao.<br /> Các nước có nghề cá phát triển như Nhật<br /> Bản, Hàn Quốc hầu như đã thay thế toàn bộ<br /> nguồn sáng bóng đèn cao áp bằng nguồn sáng<br /> đèn Led, và có xu hướng chung là đưa nguồn<br /> sáng ngầm xuống nước. Nguồn sáng bằng<br /> đèn Led được xác định là loại nguồn sáng tiết<br /> kiệm được rất nhiều chi phí về nhiên liệu, thân<br /> thiện với môi trường và cho năng suất đánh<br /> bắt cao hơn so với nguồn sáng sử dụng bóng<br /> đèn cao áp.<br /> Tuy nhiên, ở Việt Nam việc xuất hiện nguồn<br /> sáng đèn Led trên tàu lưới vây còn rất hạn chế,<br /> đang ở trong giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm<br /> hiệu quả sử dụng nguồn sáng này. Giá thành<br /> đèn Led có công suất lớn còn cao, rất ít ngư<br /> dân biết thông tin về loại nguồn sáng này.<br /> Do đó, việc cập nhật thông tin, nghiên cứu<br /> sử dụng và chuyển giao công nghệ đèn Led<br /> cho ngư dân đánh cá kết hợp ánh sáng là vấn<br /> đề hết sức cấp thiết, tạo điều kiện cho ngư dân<br /> có cơ hội tiếp cận công nghệ mới về ánh sáng<br /> nhân tạo, giảm tiêu hao nhiên liệu phát sáng,<br /> tăng hiệu quả đánh bắt và tăng thu nhập.<br /> <br /> 70 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Số 2/2016<br /> II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Đối tượng nghiên cứu<br /> Hiệu quả sử dụng đèn Led trong nghề lưới<br /> vây xa bờ ở Quảng Nam.<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu<br /> 2.1. Phương pháp bố trí nguồn sáng Led thử nghiệm:<br /> Tàu được chọn làm mẫu bố trí hệ thống<br /> đèn Led là tàu lưới vây xa bờ, có công suất<br /> máy chính 450CV. Trang bị hợp lý đèn Led<br /> trên tàu lưới vây thực nghiệm có phạm vi chiếu<br /> sáng tương ứng với phạm vi chiếu sáng của<br /> nguồn sáng tàu đối chứng, cần phải tính số<br /> lượng bóng đèn trên tàu theo công thức:<br /> (1)<br /> Trong đó: n - số lượng bóng đèn<br /> ETB: độ rọi trung bình tính theo phương<br /> nằm ngang từ vị trí đặt nguồn sáng đến vị trí<br /> độ rọi 1lux.<br /> S: diện tích bề mặt được chiếu sáng theo<br /> phương nằm ngang (m2)<br /> k: hệ số sử dụng, phụ thuộc hiệu suất<br /> quang của bộ đèn và phương án bố trí đèn,<br /> thường lấy từ 2 ÷ 3. Chọn k = 2; Ф - Quang<br /> thông bóng đèn (lumen).<br /> Số lượng bóng đèn Led tính theo công<br /> thức (1) được bố trí làm 3 đợt thực nghiệm<br /> trong 3 chuyến biển như sau:<br /> - Chuyến biển thứ nhất: Trang bị 15 bóng<br /> đèn Led, công suất mỗi bóng là 100W, được<br /> bố trí ở 2 bên cabin tàu, mỗi bên 6 bóng; bố<br /> trí 3 bóng ở phía sau lái. Độ cao treo đèn 5m,<br /> góc treo đèn 450. Tổng công suất nguồn sáng<br /> là 1,5kW.<br /> - Chuyến biển thứ hai: Số lượng đèn Led<br /> bố trí tăng lên 14 bóng so với chuyến biển thứ<br /> nhất, nâng tổng số bóng đèn Led lên 29 bóng,<br /> được phân bố về 2 phía cabin tàu, mỗi bên<br /> 11 đèn pha Led cùng với 7 bóng tuýp Led đặt<br /> trên giá đèn. Độ cao treo đèn của pha đèn Led<br /> không thay đổi, máng đèn tuýp Led đặt ở độ<br /> cao 4,5m so với đợt thử nghiệm lần 1, góc<br /> treo đèn 480. Tổng công suất nguồn sáng là<br /> 2,368 kW.<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2016<br /> <br /> - Chuyến biển thứ ba: Số lượng đèn Led<br /> <br /> kết hợp quan sát mật độ cá tập trung trên máy<br /> <br /> được tăng lên 11 bóng, nâng tổng số lượng<br /> <br /> dò cá và sản lượng đánh bắt thực tế, chúng tôi<br /> <br /> đèn Led bố trí trên tàu là 40 bóng. Trong đó, 11<br /> <br /> xác định được công suất nguồn sáng, độ cao<br /> <br /> pha đèn Led cùng với 1 máng đèn 5 tuýp Led<br /> <br /> treo đèn và góc treo đèn tối ưu.<br /> <br /> bố trí ở mỗi bên cabin tàu, 8 tuýp Led bố trí trên<br /> <br /> 2.3.2. Đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu phục<br /> <br /> 2 máng đèn sau đuôi tàu. Có 18 pha Led đặt ở<br /> <br /> vụ phát sáng đèn Led<br /> <br /> độ cao 5m; 4 pha Led và 10 tuýp Led đặt ở độ<br /> cao 4,5m, góc treo đèn là 500. Tổng công suất<br /> nguồn sáng thử nghiệm lần 3 là 2,632 kW.<br /> Từ vị trí chiếu sáng trên mặt nước ứng với<br /> các khoảng cách 0m; 5m; 10m, 15m, 20m vv…<br /> đo từ mạn tàu, thả đĩa Secchi xuống nước theo<br /> từng độ sâu khác nhau, đọc giá trị độ trong của<br /> nước biển khi không còn nhìn thấy màu trắng<br /> của đĩa. Số lần đo: 15 lần<br /> Thể tích vùng nước được chiếu sáng trên<br /> tàu thử nghiệm tính gần đúng theo công thức:<br /> (2)<br /> Trong đó: di: khoảng cách theo phương<br /> nằm ngang tính từ vị trí đặt nguồn sáng đến vị<br /> trí Lux kế chỉ 1 lux; hi: độ sâu tính từ mặt nước<br /> được chiếu sáng đến vị trí độ rọi bằng 1 lux.<br /> 2.2. Phương pháp thu thập và xử lý số liệu<br /> Trên tàu đối chứng và tàu thực nghiệm hệ<br /> thống đèn Led, bố trí cán bộ kỹ thuật đi theo<br /> để ghi chép số liệu về ngư trường, vị trí đánh<br /> bắt, thời gian thắp đèn, thời điểm vây lưới, sản<br /> lượng từng loài... Dựa trên những số liệu ghi<br /> chép qua các chuyến biển thử nghiệm, đánh<br /> <br /> Đánh giá mức độ tiêu hao nhiên liệu chạy<br /> máy phát điện phục vụ chiếu sáng tập trung cá<br /> trên tàu thử nghiệm sử dụng đèn Led dựa vào<br /> định mức tiêu hao nhiên liệu: 200g nhiên liệu/<br /> mã lực/giờ chiếu sáng * số giờ chiếu sáng/đêm<br /> * 60% công suất định mức.<br /> So sánh mức tiêu hao nhiên liệu chạy máy<br /> phát điện của tàu thử nghiệm sử dụng đèn Led<br /> và tàu đối chứng sử dụng đèn cao áp, trong<br /> một đêm phát sáng sẽ xác định được mức tiết<br /> kiệm nhiên liệu giữa hai tàu.<br /> 2.3.3. Đánh giá về hiệu quả khai thác<br /> Xác định hiệu quả khai thác của tàu thử<br /> nghiệm đèn Led và tàu đối chứng dựa vào chỉ<br /> tiêu sản lượng trên đơn vị dầu tiêu thụ trong từng<br /> chuyến biển. Sản lượng đánh bắt của chuyến<br /> biển được xác định thông qua số mẻ lưới đánh<br /> bắt. mMức tiêu hao nhiên liệu của động cơ chạy<br /> máy phát điện được xác định theo mức tiêu hao<br /> nhiên liệu qua mỗi đêm phát sáng.<br /> 2.4. Phương tiện, dụng cụ nghiên cứu: Máy đo<br /> độ rọi: Lux kế có thang đo: x 200; x 2000; x<br /> 20.000 lux; dây đầu dò đo độ rọi dưới nước:<br /> <br /> giá hiệu quả khai thác, hiệu quả sử dụng nhiên<br /> <br /> Tự chế; đĩa Secchi; máy quay phim; máy ảnh;<br /> <br /> liệu của tàu thực nghiệm và tàu đối chứng.<br /> <br /> thước đo góc.<br /> <br /> Xử lý số liệu theo thống kê mô tả trên phần<br /> <br /> 2.5. Thời gian thử nghiệm: Đợt 1: Từ ngày<br /> <br /> mềm Microsoft Excel 2003.<br /> <br /> 10/11/2014 - 30/11/2014; đợt 2: 06/4/2015 -<br /> <br /> 2.3. Phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng<br /> <br /> 26/4/2015; đợt 3: 06/7/2015 - 25/7/2015.<br /> <br /> nguồn sáng đèn Led<br /> <br /> Vị trí ngư trường đánh bắt: Vĩ độ j = 15030’<br /> <br /> 2.3.1. Đánh giá về thông số kỹ thuật nguồn<br /> <br /> ÷ 15040’ N; kinh độ l = 113059’÷114034’ E. Độ<br /> <br /> sáng: Trên cơ sở xác định độ rọi của nguồn<br /> <br /> trong nước biển đo theo đĩa Secchi lấy mức<br /> <br /> sáng đèn Led sau 3 chuyến biển thử nghiệm<br /> <br /> trung bình 30m.<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 71<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2016<br /> <br /> III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU<br /> 1. Thông số nguồn sáng đèn Led trên tàu tàu thử nghiệm<br /> Bảng 1. Thông số nguồn sáng đèn Led tàu thử nghiệm<br /> Thử nghiệm<br /> <br /> Tổng công suất<br /> nguồn sáng (kW)<br /> <br /> Độ cao<br /> treo đèn (m)<br /> <br /> Góc treo đèn<br /> (độ)<br /> <br /> Diện tích<br /> chiếu sáng (m2)<br /> <br /> Thể tích<br /> chiếu sáng (m3)<br /> <br /> Chuyến 1<br /> Chuyến 2<br /> Chuyến 3<br /> <br /> 1,50<br /> 2,368<br /> 2,632<br /> <br /> 5,0<br /> 5,0<br /> 5,0<br /> <br /> 45<br /> 48<br /> 50<br /> <br /> 1095<br /> 1163<br /> 1185<br /> <br /> 26.166<br /> 21.195<br /> 22.896<br /> <br /> Bảng 2. Thông số nguồn sáng đèn cao áp tàu đối chứng<br /> Thử nghiệm<br /> <br /> Tổng công suất<br /> nguồn sáng (kW)<br /> <br /> Độ cao<br /> treo đèn (m)<br /> <br /> Góc treo đèn<br /> <br /> Diện tích<br /> chiếu sáng (m2)<br /> <br /> Thể tích<br /> chiếu sáng (m3)<br /> <br /> Chuyến 1<br /> Chuyến 2<br /> Chuyến 3<br /> <br /> 15<br /> 15<br /> 15<br /> <br /> 4,5<br /> 4,5<br /> 4,5<br /> <br /> 360<br /> 360<br /> 360<br /> <br /> 7.793<br /> 8.070<br /> 7.635<br /> <br /> 31.662<br /> 26.166<br /> 24.858<br /> <br /> Hình 1. Phân bố độ rọi nguồn sáng tàu thử nghiệm đèn Led đo lần 1<br /> <br /> Hình 2. Nguồn sáng đèn Led tập trung cá<br /> <br /> 72 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản<br /> <br /> Số 2/2016<br /> <br /> Hình 3. Phân bố độ rọi nguồn sáng tàu thử nghiệm đèn Led đo lần 2<br /> <br /> Hình 4. Phân bố độ rọi nguồn sáng tàu thử nghiệm đèn Led đo lần 3<br /> <br /> Hình 5. Độ rọi nguồn sáng tàu đối chứng đo lần 1<br /> <br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 73<br /> <br />