Ths.  Nguyễn Mạnh Hưng – Trường phòng cơ điện, công ty Liên doanh Sunjin Việt Nam

Ngày nay, nhu cầu dùng điện của các trường học ngày càng cao do điều kiện vật chất ngày càng phát triển. Quy mô các trường ngày càng lớn với trang thiết bị hiện đại ngày càng nhiều. Kinh phí đầu tư hệ thống truyền dẫn và điện sử dụng cho các thiết bị trường học đã và sẽ là một phần chi phí đầu tư ban đầu và chi phí thường xuyên khá lớn, đặc biệt với các trường học khu vực vùng núi, vùng sâu vùng xa, vùng biên giới hải đảo, những nơi còn nhiều khó khăn về địa hình và điều kiện kinh phí đầu tư. Việc lựa chọn giải pháp thiết kế ứng dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời có thể xem là giải pháp thay thế ưu việt trong trường hợp này. Không dừng lại đó, các tiến bộ về khoa học kỹ thuật đổi mới giúp hạ giá thành và đơn giải hóa khâu lắp đặt – vận hành hệ thống điện mặt trời ngày càng tối ưu cho phép lắp đặt phù hợp cả với các công trình trường học trên mọi miền, với hiệu quả rất cao.

 NHỮNG HIỆU QUẢ CỦA VIỆC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO CÔNG TRÌNH TRƯỜNG HỌC.

Pin năng lượng mặt trời hiện nay đang được phát triển rất mạnh mẽ trên cả thế giới và Việt Nam với nhiều ưu điểm: (1) Là nguồn năng lượng tái tạo (sạch) không bị ô nhiễm, nó có thể khai thác ở tất cả các khu vực và địa hình trên thế giới; (2) Dễ dàng lắp đặt, thi công; (3) Không gây tiếng ồn, không gây ô nhiễm, (4) Được ứng dụng rất đa dạng trong các lĩnh vực của đời sống, (5) Có chi phí bảo dưỡng thấp (gần như không phải bảo dưỡng dàn pin năng lượng trong suốt quá trình sử dụng ngoại trừ việc làm sạch bề mặt của dàn pin, việc này phụ thuộc vào mức độ bám bụi của nơi đặt tấm pin), (4) Gia tăng thu nhập cho công trình trong quá trình vận hành theo phương thức nếu công suất dàn pin đủ lớn và dư thừa có thể bán lại điện cho các công ty điện lực.

Hệ thống pin năng lượng mặt trời bố trí trên mái công trình trường học THCS tại Hoa Kỳ

   Hệ thống pin năng lượng mặt trời bố trí trên mái công trình trường tiểu học tại CHLB Đức

Các tấm panel năng lượng mặt trời được bố trí trên mái khu để xe trong khuôn viên trường học

Ở Việt Nam, do đặc điểm địa lý và khí hậu, giá trị bức xạ của Việt Nam theo phương ngang dao động từ 897 kWh/m2/năm đến 2108 kWh/m2/năm. Tương ứng giá trị nhỏ nhất đạt 2,46 kWh/m2/ngày, lớn nhất là 5,77 kWh/m2/ngày (Nguồn: Internet) (Trong đó giá trị trung bình hàng năm cao nhất của bức xạ toàn cầu hàng ngày đến 6,6 kWh/m2/ngày chủ yếu ở khu vực sa mạc – TCVN 7921-2-4:2009). Như vậy với giá trị bức xạ lớn như vậy thì việc sử dụng các tấm pin năng lượng mặt trời tại Việt Nam sẽ rất hiệu quả.

Dưới góc độ chuyên môn, đối với công trình trường học các cấp,  nguồn điện  năng lượng mặt trời sẽ có được sử dụng đồng thời cho các mục đích sau: (1) Chiếu sáng: Bao gồm chiếu sáng cho lớp học và các không gian tiện ích phụ trợ, chiếu sáng sân vườn ngoại thất; (2)  Quạt thông gió, làm mát: Cho phòng học và các không gian tiện ích như nhà ăn, thư viện… (3)  Bếp nấu: Đáp ứng tốt nhu cầu sử dụng các loại bếp nấu công nghiệp công suất lớn; (4)  Xử lý nước thải, làm nóng nước bể bơi; (5) Hệ thống bơm nước sinh hoạt + tưới cây, … Theo tính toán, các nhu cầu trên chiếm từ 40% đến 60% tổng công suất điện của một dự án trường học (tính với một số trường học trong nội thành Hà Nội).

Như vậy, trong điều kiện hiện nay, dù suất đầu tư cho hệ thống điện mặt trời cho công trình nói chung và công trình trường học nói riêng còn tương đối cao ( từ 14-17  triệu đồng/ KWp), nhưng cùng với việc các hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời ngày càng được cải tiến theo hướng rẻ về giá thành, có độ bền lớn (thời gian vận hành trung bình khoảng từ 20-30 năm, với thời gian thu hồi vốn tính toán trong khoảng từ 2 – 3 năm )… việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời cho công trình trường học sẽ là xu hướng bùng nổ trong thiết kế đầu tư các công trình trường học trên phạm vi cả nước, góp phần tạo dựng các công trình trường học bền vững thân thiện với môi trường, làm gia tăng các lợi ích thiết thực trong quá trình vận hành sử dụng  công trình.

CÁC YÊU CẦU TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO CÔNG TRÌNH TRƯỜNG HỌC.

Hệ thống điệm mặt trời được thí điểm lắp đặt tại trường  THPT Nguyễn Văn Cừ (huyện Quế Sơn, Quảng Nam) 

Qua quá trình nghiên cứu ứng dụng thiết kế hệ thống diện năng lượng mặt trời trong một số công trình trường học tại Việt Nam của công ty Liên doanh Sunjin Việt Nam cho thấy, do có độ phức tạp hơn các hệ thống cơ điện công trình trường học thông thường nên thiết kế hệ thống điện cho công trình trường học có sử dụng điện năng lượng mặt trời cần được tổ chức khoa học và đồng bộ, đảm bảo các yêu cầu về an toàn sử dụng – vận hành, tối ưu hóa về hiệu suất sử dụng.

Hệ thống năng lượng mặt trời được thí điểm lắp đặc tại trường tiểu học

Trước hết, cần phải được nghiên cứu một cách cụ thể về diện tích mặt lấy sáng để lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời, do yêu cầu phần diện tích này đối với các công trình có công suất suất sử dụng là khá lớn. Trung bình 1 KWp pin mặt trời (KWp là đơn vị đo lượng năng lượng sinh ra thường sử dụng cho các thiết bị năng lượng mặt trời, 1 KWp = 1.000 Wp) cần một diện tích khoảng 9m2 và có khả năng sản xuất ra 4-5 kWh/ngày (với thời gian nắng trong ngày là 5h), tức 150kWh/tháng. Như vậy với 01 trường học tại Nội thành Hà Nội với công suất điện trung bình khoảng 500KW, tận dụng khoảng 40% năng lượng từ pin mặt trời sẽ cần một diện tích khoảng 360 – 400 m2 để bố trí pin năng lượng mặt trời và các công trình phục trợ khác. Trong các công trình trường học nói chung, không gian mái được xem là khu vực thuận lợi nhất cho việc lắp đặt hệ thống pin quang điện. Đồng thời, việc thiết kế tổ chức hệ thống pin quang điện cần đảm bảo thêm các yêu cầu về: An toàn cho học sinh;  Thời gian chiếu sáng là nhiều nhất.

Bên cạnh đó, thiết kế tổ chức hệ thống truyền dẫn từ hệ thống pin quang điện tới hệ thống chuyển đổi nguồn diện cho phép biến đổi từ dòng điện 1 chiều ban đầu sang dòng diện xoay chiều để phù hợp với tất cả các thiết bị điện gia dụng hiện có. Trong thiết kế kiến trúc công trình cũng cần thiết kế không gian tích trữ năng lượng, với diện tích không quá lớn (từ 4 -6 m2) là nơi bảo quản và lắp đặt hệ thống lưu điện bắt buộc cần có./.

——————————————————————–

Ths.  Nguyễn Mạnh Hưng – Trường phòng cơ điện, công ty Liên doanh Sunjin Việt Nam  hiện đang tham gia thiết kế và chủ trì bộ môn cơ điện nhiều dự án công trình trường học và thể loại công trình khác mà Công ty Liên doanh Sunjin Việt Nam là Chủ trì tư vấn thiết kế trên phạm vi cả nước.