Hướng dẫn đọc bản vẽ điện

Phần mềm iMars SysExpert - Thiết kế năng lượng mặt trời

[ Phần  mềm này download trên mạng miễn phí]

Vấn đề sử dụng năng lượng pin năng lương Mặt Trời nguồn năng lượng gần như vô tận mà thiên nhiên ban tặng cho con người dường như vẫn còn mới mẻ với chúng ta. Việc thiết kế một hệ thống pin năng lượng Mặt Trời hiệu quả và tiết kiệm vẫn đang là bài toán khó với nhiều kỹ sư thiết kế. Để giúp kỹ sư dễ dàng hơn trong việc thiết kế đồng thời giúp khách hàng có được thông tin chi tiết và rõ ràng, INVT đã cho ra đời phần mềm Sys Expert là phần mềm thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời chính xác, chuyên nghiệp, hiệu quả.
 
1. Giới thiệu

●    iMars SysExpert, một phần mềm thiết kế hệ thống grid-tied PV chuyên nghiệp và dễ sử dụng, được thiết kế đặc biệt cho bộ iMars B series grid-tied solar inverter. Chỉ sau ba bước gồm: chỉnh sửa thông tin hệ thống, lựa chọn  thiết bị và cấu hình hệ thống, các thông số về hệ thống các tấm pin năng lượng Mặt trời được thiết kế cho inverter 1 pha hay 3 pha và tạo ra bản báo cáo thiết kế chuyên nghiệp chỉ trong vài phút.

2. Các đặc tính:

• Chuyên nghiệp và dễ sử dụng:
• Giao diện dễ sử dụng.
• Quy trình thiết kế trong 3 bước.
• Báo cáo thiết kế chuyên nghiệp.

Hỗ trợ việc liên tục cập nhật cơ sở dữ liệu.

• Cơ sở dữ liệu về các tấm pin solar.
• Cơ sở dữ liệu về INVT iMars grid-tied solar inverter.
• Cơ sở dữ liệu về khí tượng  của vùng địa lý.

 
3. Hệ thống tính toán và phân tích mạnh mẽ

• Phân tích kết nối các thiết bị phù hợp.
• Phân tích tổn thất năng lượng.
• Lượng giảm của khí thải CO2.
• Lợi nhuận của công suất sinh ra.

 
4. Chức năng:

	iMars Sysexpert
Các tính năng phần mềm	Dự án mới Dữ liệu dự án. Lựa chọn các thiết bị. Cấu hình hệ thống. Thiết kế sơ bộ. - Mở dự án - Hướng dẫn thiết kế

Các bước thiết kế một hệ thống pin năng lượng Mặt Trời.
Bước 1:  Mở cửa sổ thiết kế iMars SysExpert chọn New và Tạo ra trang giao diện thiết kế.

Bước 2: Thiết lập thông tin hệ thống cần thiết kế (chú ý điền đầy đủ và chính xác thông tin để có bảng thông tin đúng và đầy đủ nhất của hệ thống)

Thông tin bao gồm:
Thông tin chung:

• Project name : tên dự án
• Project number : Số dự án
• Customer : Khách hàng

Chọn vị trí địa lý khu vực: việc chọn vị trí địa lý khiu vực sẽ giúp người thiết kế có được thông tin chính xác về thuộc tính : độ cao, kinh tuyến, vĩ tuyến, nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ thấp nhất và  từ đó tính được góc nghiêng khi đặt hệ thống tấm pin năng lượng Mặt Trời. Đồng thời tính được số giờ nắng trong tháng.

• Location: khu vực
• Country : Đất nước
• City: Thành phố

Chú ý : Người thiết kế có thể chọn “new location” nếu thông tin vị trí địa lý không có trên danh mục thiết lập hệ thống thông tin phù hợp với khu vực của mình.

Bước 3:  Lựa chon thiết  bị và cấu hình hệ thống : Phần mềm này sẽ giúp người thiết kế chọn được số lượng tấm pin năng lượng Mặt Trời, công suất cao nhất thu được và phần trăm công suất định mức (chọn tấm pin năng lượng mặt trời và bộ iMars inverter solar)

Chọn Solar inverter

• Brand: chọn INVT
• Loại ngõ ra : chọn single-phase (1 pha) hoặc three-phase (3 pha)
• Chọn model : chọn các dòng imars B của INVT (có rất nhiều loại từ 1.5KW tới 30KW cho 1 pha, 3pha)

Khi đó sẽ cho bảng thông số tương ứng cho loại solar inverter được chọn

Module-PV (tấm pin năng lượng Mặt Trời)

• Brand : Topray solar
• Material (chọn vật liệu) : Monocrytaline
• Chọn model : (Gồm 2 loại : TPM5U, TPM6U từ 200W-250W)

 
Điền thông số của tấm pin năng lượng Mặt Trời theo thông tin trên “data sheet” của tấm pin.
Thông số:

• P-max :Công suất lớn nhất
• V-mp : điện áp lớn nhất
• I-mp: dòng lớn nhất
• V-oc : điện áp hở mach
• I-sc : dòng ngắn mạch
• Ƞ  : Hiệu suất cell
• k-Pmax:Hệ số nhiệt của công suất lớn nhất
• K-Voc : Hệ số nhiệt của điện áp hở mạch
• k-Isc : Hệ số nhiệt của dòng ngắn mạch

Khi đó sẽ cho ra kết quả  số lượng tấm pin Mặt Trời cần sử dụng cho dự án, mức công suất tối đa thu được của hệ thống tấm pin năng lượng Mặt Trời, và tỉ lệ phần trăm công suất định mức
Bước 4: Chọn cáp DC, cáp AC

Bước 5:  Bảng tổng hợp kết quả
Bảng này đầy đủ thông tin tổng hợp tất cả các thông số vừa thiết lập qua các bước 1, 2, 3.

Nguồn: http://www.dattech.com.vn

Phân Tích Phụ Tải Và Các Đại Lượng, Hệ Số Tính Toán Thường Gặp

Phân tích phụ tải:

Phụ tải điện là số liệu ban đầu để giải quyết những vấn đề tổng hợp kinh tế kỹ thuật phức tạp khi thiết kế mạng điện. Xác định phụ tải điện là giai đoạn đầu tiên khi thiết kế hệ thống nhằm mục đích vạch ra sơ đồ, lựa chọn và kiểm tra các phần tử của mạng điện như: máy phát, đường dây, máy biến áp và các chi tiêu kinh tế kỹ thuật.

Phụ tải phân thành 3 loại:

• Loại một: Bao gồm các phụ tải quan trọng. VIệc ngưng cung cấp điện cho các phụ tải loại này có thể nguy hiểm cho tính mạng con người, thiệt hại đến sản xuất, ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng.
• Loại hai: Bao gồm những phụ tải tuy quan trọng nhưng việc mất điện chỉ gây giảm sút về số lượng sản phẩm.
• Loại ba: Bao gồm các phụ tải không quan trọng, việc mất điện không gây ra hậu quả nghiêm trọng.

Tùy theo yêu cầu sử dụng mà ta có các loại đồ thị phụ tải khác nhau: đồ thị phụ tải tác dụng P(t) , đồ thị công suất phản kháng Q(t) , đồ thị điện năng tiêu thụ A(t) , Nếu phân theo thời gian để khảo sát thì ta có đồ thị phụ tải hằng ngày, hàng tháng, hàng năm.

Các đại lượng và hệ số tính toán thường gặp:

Công suất định mức:

Công suất định mức của thiết bị thường được nhà chế tạo ghi sẵn trong lý lịch hoặc trên thẻ máy. Đối với động cơ. công suất định mức ghi trên thẻ máy chính là công suất cơ ghi trên trục của động cơ. Mối liên hệ giữ công suất định mức và công suất đầu ra của động cơ được liên hệ với nhau qua biểu thức:

Pđm = Pđặt x ηđc

Trong đó:

• Pđặt : Là công suất đặt của động cơ
• ηđc : Là hiệu suất của động cơ

Phụ tải trung bình Ptb

Phụ tải trung bình là một đặc trưng của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tổng của phụ tải trung bình của các thiết bị sẽ được đánh giá giới hạn của phụ tải tính toán. Công thức dùng để tính phụ tải trung bình là:

Ptb = W ⁄ t

Trong đó:

• W là điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát
• t là thời gian khảo sát

Đối với một nhóm thiết bị, phụ tải trung bình của nhóm thiết bị tính theo công thức sau: 

Ptb = n∑i=1 Pi

Từ các giá trị của phụ tải trung bình ta có thể xác định được phụ tải tính toán tính tổn thất điện năng. Phụ tải trung bình được xác định ứng với một ca làm việc một tháng hoặc một năm.

Phụ tải cực đại Pmax

Phụ tải cực đại chia ra làm 2 nhóm:

• Phụ tải cực đại Pmax : Là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn, thời gian được tính khoảng 5-10 đến 20 phút tương ứng với một ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Phụ tải cực đại đôi khi cũng được dùng như phụ tải tính toán.
  Phụ tải cực đại dùng để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn thiết bị điện, chọn dây dẫn.
• Phụ tải đinh nhọn P : Là phụ tải cực đại xuất hiện từ 1-2s. Phụ tải đinh nhọn được dùng để kiểm tra điều kiện tự khởi động của động cơ, dùng để kiểm tra cầu chì. Phụ tải đỉnh nhọn thường xảy ra khi động cơ khởi động.

Phụ tải tính toán Ptt

Là thành phần chủ yếu để chọn thiết bị trong cung cấp điện.

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết không đổi và được xem như là tương đương với phụ tải thực tế. Khi chọn phụ tải tính toán phải đảm bảo an toàn.

Sự phát nhiệt của các thiết bị thường dao động trong khoảng 30 phút vì vậy thường lấy trị số trung bình của phụ tải lớn nhất trong khoảng thời gian 30 phút để làm phụ tải tính toán (còn gọi là phụ tải nửa giờ)

Hệ số sử dụng Ksd

Hệ số Ksd là tỉ số giữa nhu cầu sử dụng công suất cực đại trên công suất định mức của hệ thống.

ksd = PmaxHT / PđmHT

Công suất định mức của hệ thống có thể được chọn theo trị số nhỏ nhất trong các công suất tính theo điều kiện phát nóng và điều kiện sụt áp.

Hệ số phụ tải Kpt

Hệ số phụ tải là tỉ số giữa công suất tải trung bình trên công suất tải cực đại trong khoảng thời gian khảo sát

Vì vậy: Kpt = Ptb / Pmax

Kpt = A / ( Pmax x T )

T có thể là ngày, tuần, tháng năm.

Hệ số cực đại Kmax

Là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian xét. Hệ số cực đại tính với một ca làm việc có phụ tải lớn nhất. Hệ số cực đại phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả và hệ số sử dụng K . Số thiết bị hiệu quả được định nghĩa là số thiết bị có cùng chế độ

Kmax = Ptt / Ptb

Hệ số nhu cầu Knc

Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa công suất tiêu thụ tải cực đại trên tổng công suất định mức nối với hệ thống. Hệ số nhu cầu tiêu thụ của tải có thể tính từng phần của hệ thống như trong phụ tải công nghiệp và thương mại. Knc < 1

Knc = kmax x ksd

Đọc thêm: Cách xác định phụ tải tính toán cho chung cư

Nguồn: vnk.edu.vn

Lập Trình PLC Delta Điều Khiển Servo

Lập trình PLC Delta điều khiển Servo bằng lệnh phát xung – Ứng dụng PLC Delta, Servo Delta trong công nghiệp chế tạo máy.

• Sau khi làm quen với PLC và Servo, lập trình viên có thể tìm hiểu thêm về điều khiển phát xung để điều khiển Servo ở chế độ điều khiển vị trí. Ứng dụng trong các máy cắt bao bì, máy đóng gói, máy phóng nguyên liệu,… 
• Với Servo, sẽ có tham số cho phép cài đặt hiệu chỉnh số xung / 1 vòng quay. 
• PLC sẽ có lệnh phát xung với các tham số về tần số phát xung, số xung phát ra.

Vấn đề điều khiển

• Cài đặt Servo ở chế độ điều khiển vị trí: khi đó với mỗi 1 vòng quay của Motor, bộ điều khiển – Drive của Servo sẽ quy thành số xung. Ví dụ là 160.000 xung/vòng quay. Điều này có nghĩa : PLC phát đủ 160.000 xung thì động cơ Servo sẽ quay được đúng 1 vòng. Ở bài viết này, tôi chưa đề cập tới độ phân giải tức là số xung của Encoder được gắn trên động cơ.
• Về tốc độ: tốc độ động cơ ở chế độ điều khiển vị trí sẽ được tính tương đương với tần số phát xung của PLC. Chúng ta có thể dựa vào tần số + số xung/ vòng để quy ngược lại thành tốc độ vòng/ phút của Motor, xem chi tiết cách tính bên dưới.

Vấn đề lập trình PLC

Sau đây mời các bạn tham khảo phương pháp lập trình PLC phát xung điều khiển Servo:

Lệnh điều khiển phát xung

Trong hình trên:

• P1 là chương trình con P1 tên do người lập trình đặt là AC Servo.
• M1000 là bit luôn ON khi PLC RUN – dùng để tạo điều kiện đầu vào cho câu lệnh, tránh trường hợp vô điều kiện.
• M13 là bit Rơ le phụ trong chương trình và được người lập trình đặt cho phép thực hiện lệnh phát xung.
• M10 là bit Rơ le phụ trong chương trình và được người lập trình đặt cho phép chạy chế độ phát xung liên tục, không giới hạn số xung.
• M1029 là bit Rơ le trạng thái trong chương trình và được PLC tự động ON khi lệnh phát xung phát đủ số xung đã yêu cầu ( Trong chế độ phát xung có giới hạn) và không ON khi chạy liên tục.
• M12 là bit Rơ le phụ trong chương trình và được người lập trình đặt cho chế độ tự động.
  Ở ví dụ lập trình trên, chúng ta chỉ quan tâm tới lệnh phát xung và bit báo trạng thái phát xung hoàn thành.

Cách viết lệnh phát xung

Trong cửa số soạn thảo chương trình theo dạng Ladder, người lập trình chỉ cần gõ trực tiếp câu lệnh : DPLSY D500 D510 Y0

Với ví dụ này: Cấu trúc lệnh phát xung DPLSY bao gồm:

• Chữ D nghĩa là dạng Double, các thanh ghi dữ liệu được sử dụng sẽ ghép đôi trở thành thanh ghi lớn hơn. Ví dụ trên: D500 là thanh ghi 16 bit với PLC Delta, khi dùng trong câu lệnh có Double sẽ được ghép chung với 1 thanh ghi phía sau là D501 trở thành thanh ghi 32 bit. Khi đó D501 và D500 sẽ trở thành 1 thanh ghi và được chia làm 2 phần chứa trong D501 và D500 dưới dạng byte thấp và byte cao.
• Chữ PLSY là ký hiệu của lệnh phát xung vuông trong PLC với ngõ ra Y .
• D500-D501 ( Double) : Là thanh ghi chứa giá trị của tần số phát xung, tính theo đơn vị Hz dạng số nguyên.
• D510-D511 ( Double) : Là thanh ghi chứa số xung sẽ phát ra tại ngõ ra phát xung.
• Y0 là địa chỉ của ngõ ra Y0, nơi mà xung sẽ được phát ra. Tùy theo loại PLC mà lựa chọn ngõ ra phát xung được quy định trong tài liệu.
• M1029 là bit báo trạng thái của PLC: Khi M1029 ON, có nghĩa là lệnh phát xung ở ngõ ra Y0 đã phát đủ số xung trong thanh ghi D510-D511.
• Nếu D510-D511 = 0, khi đó PLC sẽ không hiểu theo nghĩa số xung phát ra = 0. PLC sẽ hiểu ngược lại là phát xung liên tục, không giới hạn.

Chú ý: với mỗi loại PLC sẽ bị giới hạn tốc độ phát xung và số ngõ ra cho phép phát xung khác nhau. Người lập trình cần đọc kỹ tài liệu của PLC khi lựa chọn.

Tham khảo:DVP14SS211T : phát xung 10kHzDVP12SC11T : Phát xung 100kHz
DVP28SV11T : phát xung 200kHz
…..

Ngoài ra cần phải chú ý, với ngõ ra phát xung, PLC được chọn phải là dạng ngõ ra Transistor, tuyệt đối không phải Relay.

Khi nào thì lệnh phát xung có tác dụng?

Khi điều kiện lập trình đạt yêu cầu, xem hình ví dụ bên dưới:

Khi M111 ON, và giá trị D500 ( 16 bít, không phải Double 32 bit ) được đặt, lệnh phát xung sẽ có tác dụng, ngõ ra Y0 sẽ có một chuỗi xung vuông đến khi số xung phát ra bằng với thanh ghi D510. Và nếu D510 = 0 thì lệnh phát xung sẽ tạo ra một chuỗi xung liên tục đến khi bit M111 được OFF . Ở đây tần số phát xung là D500 = 100Hz.

Làm sao để biết PLC đã phát xung hoàn thành, kết thúc?

Như đã nêu ở trên, bit M1029 sẽ báo trạng thái kết thúc lệnh phát xung khi số xung là 1 số khác 0 và bằng với giá trị lưu trong thanh ghi chứa số xung phát ra ( D510 ).
Lập trình viên có thể lập trình kiểm tra trạng thái của bit M1029 để xác nhận việc phát xung đã kết thúc.

Ví dụ khi lập trình máy cắt bao bì, với chiều dài túi tương đương với 5000 xung, chúng ta dùng lệnh trên và nạp giá trị phát xung là K5000 vào thanh ghi D510, tốc độ tùy theo yêu cầu và quy thành Hz nạp vào thanh ghi D500.

Khi nạp xong giá trị, Set ON bit M111, PLC sẽ thực hiện phát xung ở ngõ ra Y0, và khi phát đủ 5000 xung tương đương với chiều dài bao bì, Bit M1029 sẽ ON. Lúc này dùng logic lập trình để hủy phát xung <=> Set OFF M111, và thực hiện bước tiếp theo như ra lệnh cắt bao bì, thổi túi, …

Cách lập trình tính toán chiều dài thực tế và quy thành chiều dài trên PLC

Chúng ta đã được biết, với ví dụ là tham số đặt số xung/vòng quay là 5000 xung. Đây là 1 điều kiện cần để tính toán chiều dài thực tế. 

Sau khi có đầy đủ phần cơ khí, chúng ta cần tính thêm và phải đo thực tế hoặc tính toán thiết kế ngay từ ban đầu như sau: số mm/vòng quay của trục động cơ Servo. Tức là khi trục động cơ quay 1 vòng, phần dịch chuyển của máy di chuyển 1 chiều dài bao nhiêu?

Giả sử là 25mm/ vòng quay. Từ đó ta có công thức tính ứng với chiều dài dịch chuyển là 50cm <=> 500mm là:
Số xung cần phát = ( chiều dài đặt ) / ( chiều dài / vòng quay ) x ( số xung / vòng quay )
=> Số xung cần phát = 500 / 25 x 5000 = 100 000 xung.
Vậy chỉ cần viết lệnh phát đủ 100.000 xung thì động cơ sẽ quay và làm máy dịch chuyển 50cm.

Có một mẹo khi lập trình với số nguyên Int mà không muốn chuyển sang số thực Real là: thực hiện phép nhân trước và phép chia sau. Vì nếu thực hiện phép chia số nguyên, phần dư sẽ bị cắt bỏ. Khi đó càng về sau, sai số càng lớn.

Với việc đo thực tế, sẽ có sai số nhất định nhưng sẽ khiến việc thiết kế cơ khí không cần tính toán chi tiết tỷ số truyền của phần truyền động. Để lấy thêm độ chính xác, chúng ta có thể quy chiều dài ra giá trị nhỏ hơn. Sau kết quả thu được, chúng ta sẽ quy đổi về Cm hoặc mm tùy theo yêu cầu.

Cách lập trình tính toán tốc độ thực của Motor Servo theo tần số phát xung

Giả sử chúng ta phát xung với tần số 100Hz.
Giả sử tốc độ định mức của động cơ là 3000 vòng/ phút, và tham số đặt số xung / vòng quay là 5000 xung/vòng quay.
=> Tính tốc độ động cơ tại tần số 100Hz ?

Cách tính như sau: 100Hz <=> 1 giây phát 100 xung => 1 phút phát số xung là : 100 x 60 = 6000 xung
=> số vòng quay / phút ở 100Hz là : 6000 / 5000 = 1.2 Vòng / Phút

Tại sao lại phải quan tâm tới tốc độ định mức của Motor khi thực hiện lệnh phát xung điều khiển ?

Giả sử với tốc độ 3000 vòng / phút, 5000 xung / vòng quay
=> số xung cần phát trong 1 phút là : 3000×5000 = 15.000.000 xung
=> số xung cần phát trong 1 giây là : 15.000.000 / 60 = 250.000 xung
=> Tần số phát xung để đạt tốc độ 3000 vòng/ phút là : 250.000 Hz = 250kHz
Vậy nếu chúng ta phát tần số > 250kHz, nghĩa là Drive sẽ nhận quá số xung định mức / giây => không điều khiển được, gây giật động cơ, có thể bị mất xung gây sai số về vị trí đã tính toán.

Tốc độ phát xung có ảnh hưởng gì tới lựa chọn PLC?

Với mỗi loại PLC sẽ được thiết kế đặc biệt cho ngõ ra phát xung. Số lượng ngõ ra phát xung và tốc độ (tần số) ngõ ra tỷ lệ thuận với giá thành sản phẩm và hiệu quả của hệ thống.

Giả sử chúng tay chỉ cần phát 5kHz, khi đó chỉ cần lựa chọn PLC có tốc độ phát xung > 5kHz.
Ví dụ: DVP14SS211T : phát xung 10kHz
Hoặc nếu lựa chọn PLC phát xung tốc độ thấp khi cần tới tốc độ cao hơn sẽ không thể đáp ứng.
Nếu chúng ta lập trình phát với tốc độ cao hơn tốc độ cho phép của PLC theo các cách tính ở trên, dẫn tới ngõ ra phát xung không đáp ứng được và có thể gây mất xung.

Sự khác nhau cơ bản giữa ngõ ra phát xung tốc độ cao và ngõ ra không phát xung hoặc tốc độ thấp?

Ngõ ra phát xung được thiết kế bằng các linh kiện bán dẫn có tốc độ đóng cắt cao như Transistor trường ( Như Mos FET , … )
Ngõ ra không có khả năng phát xung tốc độ cao như ngõ ra dạng Relay – do đáp ứng cơ cấu cơ khí chậm và tuổi thọ cơ khí khi đóng cắt nhanh là không cao gây lên việc không thể phát với tốc độ quá cao và không nên dùng để phát xung liên tục dù tốc độ thấp. Chu kỳ có thể là 1 hoặc nhiều hơn 1 giây nhưng vẫn gây giảm tuổi thọ đáng kể của Relay. Ngõ ra không có khả năng phát xung tốc độ cao nhưng vẫn cho phép phát ở tốc độ thấp hơn bằng các lệnh tương tự, đó là ngõ ra dạng Transistor lưỡng cực BJT .
Các kiến thức về phần cứng – điện tử , các bạn vui lòng trao đổi trực tiếp hoặc tìm hiểu qua mạng và sách vở.

Biên soạn: Nguyễn Bá Quỳnh – CN Điện tử – tự động hóa.

Việt Nam có thể đạt 100% năng lượng tái tạo vào năm 2050 (Kỳ 1)

Theo một nghiên cứu của Đại học Stanford (năm 2016) dành cho 139 nước trên thế giới, viễn cảnh 100% năng lượng tái tạo năm 2050 là hoàn toàn khả thi. Còn ở Việt Nam, với sự đóng góp khoảng 15%-20% của thủy điện và tính đến sự giảm đáng kể tiêu thụ nhờ vào việc sử dụng điều độ (-25% đến -30%) và hiệu quả năng lượng (-20%), thì mục tiêu 100% năng lượng tái tạo của chúng ta vào năm 2050 là hoàn toàn khả thi. Tuy nhiên, để đạt được mục tiêu này, Chính phủ cần phải thực hiện nhiều giải pháp đồng bộ, huy động mọi nguồn lực để đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực năng lượng tái tạo (theo một chương trình nhiều năm và một lộ trình rõ ràng). Và chỉ cần nhân khoảng 2 lần mục tiêu (năng lượng tái tạo, năng lượng sơ cấp = 44%) mà Chính phủ đã công bố ngày 25/11/2015 là Việt Nam có thể đạt được mục tiêu đã định...

GS. NGUYỄN KHẮC NHẪN*, GRENOBLE (PHÁP)

A. Cách mạng năng lượng

Thế giới, vốn quen với nguồn dầu mỏ dồi dào và giá rẻ, chỉ bừng tỉnh sau cơn khủng hoảng dầu mỏ đầu tiên vào năm 1973. Trong suốt nhiều thập niên, các công ty công nghiệp nhiệt, im lặng trước sự lạm dụng quá mức năng lượng hóa thạch đầy carbon, đã đi vào con đường hủy diệt hệ sinh thái ở mức độ toàn cầu.

Hệ thống năng lượng khắp mọi nơi hiện nay, vẫn còn dựa trên các nguồn năng lượng lưu trữ (than, dầu mỏ, khí, uranium), đang chuyển biến mạnh mẽ.

Trên đường hướng đến một nền kinh tế xanh và số hóa, thế giới đang tiến sâu vào một cuộc cách mạng năng lượng. Ta chứng kiến những đột phá và thay đổi lớn lao. Công nghệ số và Internet cũng đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực năng lượng. Các nguồn thông lượng (thủy điện, mặt trời, gió, sinh khối, năng lượng biển…), miễn phí và có mặt trên toàn cầu, sẽ chiếm lĩnh thị trường. Không nên quên rằng năng lượng mặt trời có thể cung cấp ít nhất là 20 lần tổng lượng điện tiêu thụ hiện nay của thế giới. Mặt trời, cũng như gió, sẽ cho phép 1,5 tỉ người chưa hề biết năng lượng là gì nhanh chóng có điện để sử dụng hằng ngày.

Có thể khai thác với sản lượng nhỏ, ở mức độ hộ gia đình, hay cộng đồng dân cư với các dự án tại chỗ, các nguồn thông lượng cho phép thực hiện một hệ thống phân tán, ở đó người tiêu thụ cũng là người sản xuất. Năng lượng tương lai phải đặc biệt dựa vào người dân. Mỗi vùng, thành phố, làng có trách nhiệm phải cố gắng để tự chủ về năng lượng.

Small is beautiful! Ta sẽ thấy ngày càng ít sự tập trung năng lượng lớn, các cơ sở đồ sộ, các nhà máy điện khổng lồ, các đường truyền tải điện áp rất cao. Năng lượng phân tán sẽ thế chỗ cho mô hình năng lượng cổ điển vốn đã trở nên lỗi thời. Ý thức chung về tầm quan trọng của năng lượng xanh, không carbon có vai trò cốt lõi.

B. Tình hình năng lượng tái tạo trên thế giới hiện nay

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IAE), điện tái tạo hiện chiếm hơn 23% trong tổng năng lượng toàn cầu với 1969 GW. Năm 2021, con số này sẽ tăng thêm 825 GW, tức tăng 42%.

Sự tăng trưởng mạnh mẽ này là kết quả của nhiều yếu tố: cạnh tranh của các công nghệ với giá ngày càng giảm, nguồn vốn dễ dàng, quyết tâm chính trị cụ thể. Xét về đầu tư trong lĩnh vực cung cấp điện năng, các nguồn năng lượng tái tạo đã vượt các nguồn nhiên liệu hóa thạch trong 6 năm liên tiếp.

Cuộc cách mạng kinh tế của năng lượng tái tạo đã bắt đầu nhiều năm trước đây và tiếp tục duy trì. Sự giảm giá thành sản xuất năng lượng tái tạo đến từ hiệu ứng số lượng công nghiệp (tiết kiệm do quy mô) và đột phá công nghệ (đổi mới - nghiên cứu).

Những tiến bộ khoa học - kỹ thuật nhanh chóng và liên tục trong việc lưu trữ năng lượng càng làm tăng vai trò quan trọng của năng lượng tái tạo trong chiến lược năng lượng của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Sự mong đợi ngày càng tăng của các khu dân cư muốn đầu tư vào cơ sở hạ tầng năng lượng với quy mô nhỏ để tận dụng nguồn năng lượng địa phương đã xuất hiện khắp nơi. Người tiêu thụ (trở thành người sản xuất), ngày càng tích cực hơn, quyết tâm tự cung cấp điện bằng năng lượng tái tạo.

Cách thức sản xuất và tiêu thụ năng lượng đã hoàn toàn chuyển đổi.

Để bảo vệ môi trường, thế giới phải thay đổi mô hình phát triển để hướng đến một sự tăng trưởng xanh, hoàn toàn khác biệt với trước đây.

Bất cứ một dự án mới nào cũng cần sự chấp thuận của xã hội. Nhu cầu thích nghi với chuyển biến nhanh chóng đã khuyến khích các xí nghiệp, các trường kỹ sư và đại học trong việc đổi mới và đầu tư cho nghiên cứu.

Đầu tư cho năng lượng xanh trong năm 2015 của toàn thế giới đạt 329 tỉ đô la Mỹ. Trung Quốc chiếm 30% tổng đầu tư này và là thị trường số 1 thế giới.

Năm 2016, theo IRENA (Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế), năng lượng tái tạo trên toàn cầu tạo ra 9,8 triệu việc làm, được phân chia như sau: mặt trời (3,1 triệu), nhiên liệu sinh học (1,7), đập thủy điện lớn (1,5), gió (1,1). Trung Quốc, chiếm 44% tổng số, ở vị trí đầu tiên, phần lớn với năng lượng mặt trời, Liên minh Âu châu (14% tổng số), Braxin (10,5%) và Mỹ (9,3%).

Từ đây đến 2030, sẽ đạt 24 triệu việc làm. Năng lượng tái tạo tiếp tục trở thành động lực thực sự của nền kinh tế thế giới.

Ngày nay, nhờ vào đổi mới công nghệ, quy mô, và cạnh tranh, giá của kWh điện gió đất liền và mặt trời đã cạnh tranh được với giá của nhà máy điện chạy than, dầu, khí và ngay cả điện hạt nhân.

Những đổi mới và tiến bộ nổi bật của công nghệ, đặc biệt là lưu trữ điện, được hỗ trợ bởi công nghệ số, đã khiến cho mô hình kinh tế này dễ dàng được chấp nhận hơn. Nhờ năng lượng tái tạo kết hợp với pin và lưới điện nhỏ, ta sẽ có cơ sở hạ tầng rất phân tán và số hóa.

B1. Các nguồn năng lượng tái tạo

(1) Thủy điện

Trung Quốc, Braxin, Ấn Độ, Canada, Colombia, Thổ Nhĩ Kỳ, Việt Nam, Malaysia, Lào đã xây dựng nhiều công trình thủy điện trong những năm gần đây, làm tăng 28 GW vào năm 2015, và đưa con số về công suất đặt thủy điện trên toàn thế giới lên đến 1064 GW.

Với 16 GW mới, Trung Quốc đứng đầu thế giới với cách biệt lớn. STEP (Stations de Transfert d’Energie par Pompage) kết hợp với cơ sở điện mặt trời và gió được xây dựng khắp nơi.

(2) Sinh khối

Với giá dầu sụt giảm, lĩnh vực này đã gặp những khó khăn. Sự gia tăng về sinh khối trong hộ gia đình và công nghiệp diễn ra chậm. Ngược lại, năng lượng sinh học lại phát triển với tốc độ hằng năm mạnh mẽ (8%), đặc biệt ở Trung Quốc, Anh, Đức và Nhật.

Mỹ và Braxin đóng góp mạnh vào sự gia tăng 4% của Ethanol trên toàn thế giới. Diesel sinh học chậm lại do những ràng buộc ở thị trường châu Á.

(3) Gió

Công suất đặt tổng cộng trên toàn thế giới lên đến 433 GW, trong đó 63 GW trong năm 2015. Đây là một kỷ lục ấn tượng nhờ vào Trung Quốc, đứng ở vị trí số 1 thế giới. Châu Á, châu Phi và châu Mỹ la tinh tiếp tục sự tăng trưởng này. Năm 2015, điện gió của Đức cung cấp hơn 60% nhu cầu điện trong bốn vùng, Đan Mạch ứng với 42%, và Uruguay 15,5 %. Những khó khăn chủ yếu do hệ thống lưới điện không đảm bảo.

(4) Pin mặt trời

Công suất đặt tổng cộng của pin mặt trời trên thế giới đạt 227 GW, trong đó 50 GW vào năm 2015. Trong 10 năm, công suất trên đã tăng 10 lần, nhờ vào đầu tư mạnh mẽ của tất cả các nước trên thế giới, đặc biệt là Trung Quốc, Mỹ, và Nhật. Nhờ hệ thống pin mặt trời mà Trung Quốc đã đạt tỷ lệ điện hóa 100% từ năm 2012.

(5) Năng lượng mặt trời nhiệt động

Các nhà máy nhiệt động mới bao gồm các hệ thống tích tụ và các tháp. Từ hơn một năm nay, nhiều nhà máy mới đang được xây dựng: Maroc (350 MW), Nam Phi (200 MW), Israel (121 MW), Chile (110 MW), Saudi Arabia (100 MW). Sự tích hợp các hệ thống lưu trữ nhiệt và các công nghệ làm lạnh khô được nhân rộng.

(6) Nhiệt mặt trời

Năm 2015, trên toàn thế giới, số bộ thu nhận năng lượng mặt trời dùng kính và không kính tăng 6%. Trung Quốc cung cấp 77% công suất làm nóng nước bằng mặt trời và chiếm vị trí đầu tiên, trên Braxin, Thổ Nhĩ Kì, Ấn Độ, và Mỹ. Cuối năm 2015, công suất tổng cộng của các bộ thu nhận dùng nước (Capteur à ruissellement) chiếm 435 GW, ứng với năng lượng nhiệt là 357 TWh.

B2. Năng lượng tái tạo ở Pháp

Ở Pháp, mặc dù có cố gắng nhưng do tỷ lệ điện hạt nhân lớn (75% sản lượng điện), Pháp đã chậm trễ trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, mà hiện nay chỉ chiếm 14% tổng tiêu thụ.

Pháp đang đứng thứ 16 trong bảng xếp hạng của châu Âu, cách xa Thụy Điển (52,1%), Lettonie (37,1%), Phần Lan (36,8%). Ý và Hy Lạp đều đứng cao hơn Pháp.

Hai lĩnh vực đang có tiến bộ là gió (10.300 MW) và mặt trời (6191 MW).

Theo kế hoạch đến cuối thập niên này, điện gió xa bờ tại 6 khu vực ngoài bờ biển Normandie, Bretagne và Vendée, sẽ cung cấp 3000 MW, tức chỉ bằng 50% tiềm năng dự báo.

Các nguồn năng lượng biển khác (tua bin biển, điện gió nổi) đang ở giai đoạn thử nghiệm và gọi thầu.

Năm 2015, điện tái tạo với tổng công suất đặt là 43.524 MW (trong đó có 25.421 MW thủy điện) chiếm 18,7% tiêu thụ điện của Pháp.

Luật về chuyển tiếp năng lượng ban hành vào tháng 8/2015 dự kiến năng lượng xanh sẽ tăng lên: 32% tổng tiêu thụ năng lượng và 40% tổng sản lượng điện vào năm 2030.

B3. Năng lượng tái tạo ở Việt Nam

Tại Việt Nam, từ năm 1962, trong Tạp chí MVA của Trường Cao đẳng Điện học, tôi đã lưu ý nhà chức trách về tầm quan trọng của sự phát triển năng lượng xanh. Nhưng mãi đến cuối năm 2004 Chính phủ mới khuyến khích sử dụng năng lượng tái tạo trên các đảo và vùng nông thôn cũng như miền núi.

Trước buổi khai mạc COP 21, ngày 25/11/2015, Chính phủ Việt Nam đã công bố văn bản luật rất quan trọng, nêu rõ chiến lược phát triển năng lượng tái tạo đến năm 2030 với tầm nhìn năm 2050.

Mọi vấn đề, mục tiêu cụ thể và những yêu cầu đối với các bộ, cơ quan hành chính, công nghiệp, trường đại học,… được xác định rõ ràng.

Có thể kể ra sau đây: đánh giá tiềm năng của năng lượng tái tạo, giảm khí thải nhà kính, biến đổi khí hậu, giảm nhập khẩu nhiên liệu hóa thạch, bảo vệ môi trường, phát triển bền vững, quản lý chất thải, kết nối năng lượng tái tạo vào lưới điện, smartgrid (lưới điện thông minh) trợ giá, xếp hạng ưu tiên, bù lỗ, hỗ trợ tài chính, thuế, thị trường năng lượng xanh, chính sách về giá, sản xuất thiết bị, chuẩn hóa, công nghiệp hóa, quỹ dự trữ cho việc phát triển năng lượng bền vững, hỗ trợ và đóng góp của tư nhân, nghiên cứu, giảng dạy và đào tạo đội ngũ kỹ thuật, hợp tác quốc tế.

Và đây là những con số cụ thể: tăng sản lượng năng lượng tái tạo từ 25 Mtep vào năm 2015 lên 37 Mtep vào năm 2020, 62 Mtep vào năm 2030, 138 Mtep năm 2050. Tỉ lệ năng lượng tái tạo trên tổng tiêu thụ năng lượng sơ cấp tăng lên 32,3% năm 2030 và 44% năm 2050.

Sản xuất điện năng lượng tái tạo tăng từ 58 TWh năm 2015 lên 101 TWh năm 2020, 186 TWh năm 2030, 452 TWh năm 2050.

Tỷ lệ năng lượng tái tạo trong tổng sản lượng điện tăng từ 35% năm 2015 lên 38% năm 2020, và 43% năm 2050.

Sản xuất các thiết bị và vật dụng của lĩnh vực năng lượng tái tạo phải tăng từ 30% năm 2020 lên 60% năm 2030. Đến năm 2050, phải thỏa mãn nhu cầu của quốc gia và một phần thiết bị sản xuất ra sẽ được xuất khẩu.

Cũng như Pháp, hiện nay năng lượng thủy điện ở Việt Nam là nguồn tài nguyên điện tái tạo quan trọng nhất.

(*) Nguyễn Khắc Nhẫn (nguyên Giám đốc Trường Cao đẳng Điện học và Trung tâm Quốc gia Kỹ thuật Phú Thọ. Cố vấn Nha kinh tế, dự báo, chiến lược EDF Paris. GS Viện kinh tế, Chính sách Năng lượng Grenoble. GS Trường Đại học Bách khoa Grenoble).

Theo Năng Lượng Việt Nam