Nước ta đang trên đà phục hồi kinh tế và tăng trưởng, do đó nhu cầu điện năng cho công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa là rất lớn. Theo qui hoạch phát triển ngành điện, tổng sơ đồ VII, phương án cơ sở giai đoạn 2011-2015, Việt Nam có tăng trưởng phụ tải 14%/năm. Trong những năm qua, Đảng và nhà nước ta đã rất coi trọng vấn đề tiết kiệm năng lượng. Chỉ riêng hai năm 2010 và 2011, một loạt các văn bản pháp luật về chính sách tiết kiệm năng lượng đã được ban hành như: Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Quốc hội thông qua ngày 17/6/2010, tại khóa XII, kỳ họp thứ 7; Nghị định số 21/2011/NĐ-CP của Chính phủ ngày 29/3/2011 qui định chi tiết và biện pháp thi hành luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả; Chỉ thị số 171/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 26/01/2011 về việc tăng cường thực hiện tiết kiệm điện.

Hiện nay điện năng sử dụng cho mục đích chiếu sáng chiếm tỷ trọng khá lớn trong cơ cấu tiêu thụ điện. Theo các số liệu của các cơ quan thống kê có uy tín, điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng chiếm 20% toàn bộ điện năng sản xuất ra ở các nước phát triển trên thế giới. Điều đó buộc các quốc gia phải tìm các biện pháp giảm tiêu thụ điện năng của những thiết bị chiếu sáng một cách hiệu quả nhất. Một số nước có trình độ công nghệ hiện đại đã có các thiết bị tiết kiệm điện năng cho các thiết bị chiếu sáng. Tuy nhiên, giá thành cao, thời gian thu hồi vốn lâu dẫn đến hiệu quả kinh tế thấp, đặc biệt khi bị sự cố kỹ thuật thì việc sửa chữa khôi phục gặp nhiều khó khăn. Do đó, vấn đề tiết kiệm điện năng nói chung và giảm tiêu thụ điện năng của những thiết bị chiếu sáng nói riêng đang trở nên ngày một cấp thiết.

Giải pháp tiết kiệm điện năng trong chiếu sáng

Những năm gần đây, ở Việt Nam, nhiều giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị chiếu sáng cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng như: sử dụng công nghệ đèn chiếu sáng hiệu suất cao (đèn huỳnh quang T5, T8; đèn huỳnh quang compact; đèn LED; đèn OLED; đèn hơi natri áp xuất thấp hoặc cao; đèn hơi halogen kim loại; đèn không điện cực LVD); nâng cao hiệu suất các thiết bị trong bộ đèn (choá đèn, chấn lưu).

Ngoài việc áp dụng công nghệ chiếu sáng hiệu suất cao để tiết kiệm điện năng, thì một vấn đề rất được quan tâm là sử dụng hợp lý công suất chiếu sáng cho phù hợp với nhu cầu chiếu sáng. Đặc biệt là đối với chiếu sáng ở các nơi công cộng, do vào ban đêm khi mật độ giao thông rất thấp, việc duy trì 100% công suất chiếu sáng là không cần thiết. Vì vậy, việc tiết giảm công suất chiếu sáng trong thời gian này là yêu cầu bắt buộc đối với chiếu sáng công cộng hiện đại. Để giải quyết vấn đề nêu trên một số các giải pháp cơ bản có thể áp dụng như:

Giải pháp 1: sử dụng chấn lưu hai mức công suất để giảm công suất tiêu thụ của đèn vào ban đêm khi nhu cầu chiếu sáng giảm bớt. Giải pháp này áp dụng trong thiết kế mới các dự án đèn đường và phải đảm bảo chất lượng điện áp ổn định. Ưu điểm cho phép điều khiển từ xa, thiết bị gọn, tổn hao thấp. Nhược điểm là giá thành thiết bị cao, không điều chỉnh được mức tiết kiệm do đã được lập trình sẵn, chi phí sửa chữa thay thế cao.

Giải pháp 2: sử dụng chấn lưu phụ mắc thêm cho chấn lưu thường để tạo thành tổ hợp chấn lưu hai mức công xuất. Giải pháp này có thể sử dụng khi cải tạo các tuyến đèn đường đang hoạt động, phải đảm bảo chất lượng điện áp ổn định. Ưu điểm giá thành hạ; Nhược điểm: chi phí sửa chữa thay thế cao, không điều chỉnh được mức tiết kiệm.

Giải pháp 3: dùng 2 bóng công suất nhỏ trên 1 cột. Đây là giải pháp đơn giản hiệu quả tiết kiệm cao, tuy nhiên chi phí đầu tư cao.

Giải pháp 4: sử dụng tủ điều khiển, tự động cắt bớt một số bóng đèn. Đây là giải pháp tiết kiệm hiện nay đang áp dụng phổ biến cho chiếu sáng đèn đường tại Việt Nam. Ưu điểm: Giá thành thiết bị thấp. Nhược điểm: Tạo nên những khoảng tối trên mặt đường không đảm bảo an toàn giao thông và giảm mỹ quan đô thị.

Giải pháp 5: dùng thiết bị nguồn điều chỉnh quang thông tự động theo nhu cầu chiếu sáng. Ưu điểm: Không đặt bất cứ điều kiện gì khi lắp đặt, đặc biệt cho vùng có điện áp không ổn định hoặc điện áp quá cao, quá thấp; Đèn sáng ổn định đúng thông số kỹ thuật của nhà sản suất do có ổn áp tự động góp phần tăng tuổi thọ đèn; Nhược điểm: Giá thành thiết bị cao hơn so với giải pháp 2.

Nghiên cứu, chế tạo thiết bị nguồn điều chỉnh quang thông tự động tại Viện Khoa học Năng lượng

Trong quá trình tìm hiểu nhu cầu thực tiễn của Việt Nam, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Năng lượng – Viện KHCNVN nhận thấy thiết bị nguồn điều chỉnh quang thông tự động là giải pháp tiết kiệm điện năng có hiệu quả cao trong chiếu sáng công cộng và phù hợp với điều kiện ở nước ta.

Đối với thiết bị nguồn điều chỉnh quang thông tự động thì việc điều chỉnh điện áp có thể sử dụng các cách như: điều chỉnh điện áp bằng kỹ thuật điện tử; điều chỉnh điện áp bằng biến áp theo nguyên lý bù; và điều chỉnh điện áp bằng biến áp tự ngẫu. Trong thực tế các tuyến đèn đường chiếu sáng có công suất phụ tải phổ biến ≤ 75 KVA - 3 pha phù hợp với tiêu chuẩn ngành điện qui định, bán kính cung cấp điện hạ thế không quá 600 m. Vì vậy, các nhà khoa học Viện khoa học năng lượng đã tập trung nghiên cứu và thử nghiệm loại thiết bị dùng biến áp tự ngẫu đơn thuần.

Sơ đồ điều khiển điện áp bằng biến áp theo nguyên lý bù a) và biến áp tự ngẫu b)

Thiết bị được Viện Khoa học Năng lượng nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm đầu tiên năm 2001 là loại 5 KVA - 1 pha cho 1km đèn đường sử dụng đèn Sodium 70W tại thị xã Phú Thọ và thị trấn Quảng Yên - Quảng Ninh (2003 – 2004). Thiết bị tiếp theo là loại công suất 20-30KVA - 3 pha thử nghiệm tại Huế (2007), Hà Nội (2008), Long An (2009).

Các tính năng kỹ thuật của thiết bị này cho phép: ổn áp tự động cho hệ thống chiếu sáng, tự động bật đèn khi trời tối và tự động tắt đèn khi trời sáng; tự động giảm công suất 20- 40% vào ban đêm. Rơ le thời gian hoạt động chính xác kể cả trong thời gian mất điện không phải đặt lại giờ; có khả năng điều chỉnh mức công suất theo yêu cầu. Chế độ chuyển mức công suất chậm cho phép khắc phục hiện tượng tắt đèn ở các bóng đèn già đã hết tuổi thọ.

So với thiết bị cùng công suất khác (bảng 1) cho thấy thiết bị do Viện Khoa học năng lượng chế tạo có tính năng kỹ thuật cao hơn, rẻ hơn . Đáp ứng được yêu cầu đa dạng của thực tiễn.

Bảng 1: So sánh tính năng kỹ thuật của thiết bị do Viện KHNL chế tạo và thiết bị cùng loại khác

Hiện nay, thiết bị do Viện Khoa học Năng lượng chế tạo đã hoàn chỉnh về công nghệ và tính năng kỹ thuật, đáp ứng được yêu cầu đa dạng của thực tiễn. Viện cũng đã chế tạo được rơle kỹ thuật số điều khiển từ xa bằng Remote rất thuận tiện cho việc thay đổi chế độ thời gian hoạt động, đặc biệt thích hợp cho các thiết bị phải treo ở vị trí cao.

Trong thời gian tới Viện tiếp tục thử nghiệm thiết bị công suất lớn tại khu công nghiệp Lương Sơn - Hoà Bình và hệ thống chiếu sáng công cộng tại thành phố Hải Phòng.

Lắp đặt thiết bị điều khiển quang thông 60 KVA tại khu Công nghiệp Lương Sơn tỉnh Hòa Bình. Đây là loại thiết bj có công suất lớn đầu tiên ở nước ta.