LED cho chiếu sáng cơ hội tiết kiệm điện năng cho Việt Nam đến năm 2030

Nội dung text: LED cho chiếu sáng cơ hội tiết kiệm điện năng cho Việt Nam đến năm 2030

1. LED CHO CHIẾU SÁNG CƠ HỘI TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG CHO VIỆT NAM ĐẾN NĂM 2030 LED LIGHTING OPPORTUNITY OF SAVING ELECTRICITY FOR VIETNAM TO 2030 Lê Thị Thanh Ngọc1 1Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM TÓM TẮT Tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường là vấn đề sống còn của cả thế giới. Tiết kiệm điện năng tạo ra đóng góp to lớn cho vấn đề trên. Trong đó, gần đây đang có xu hướng tiết kiệm điện trong chiếu sáng khi sử dụng LED. Vì vậy, mục tiêu của bài báo là xác định mức độ tiết kiệm năng lượng cho chiếu sáng tại Việt Nam bằng việc sử dụng LED tới năm 2030. Để làm rõ mục tiêu này, bài báo sẽ dựa vào mô hình Bass để dự báo xâm nhập thị trường chiếu sáng của LED vào Việt Nam, sau đó dự báo tổng điện năng, tổng tiền tiết kiệm được và tổng CO2 giảm thải đến năm 2030 khi sử dụng LED. Phương pháp thực hiện chủ yếu là tham khảo các công trình nghiên cứu của thế giới, từ đó áp dụng làm cơ sở tính toán tiết kiệm điện năng cho Việt Nam đến 2030. Dựa vào kết quả tính toán, bài báo đưa ra một số kết luận sau: ước tính đến năm 2030, LED chiếm 64.2% thị trường chiếu sáng tại Việt Nam, tiết kiệm được 66.5 Twh (133 nghìn tỷ đồng) và giảm thải đến 35.9 triệu tấn CO2. Như vậy, tiềm năng thị trường của LED tại Việt Nam là rất lớn và LED chính là cơ hội về công nghệ để tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng trong tương lai. Từ khóa: Cơ hội tiết kiệm năng lượng, LED, thị trường chiếu sáng, dự báo xâm nhập thị trường. ABSTRACT Energy saving, environmental protection are vital questions for the whole world. Power savings generated great contributions to the problem. In particular, recent tends to save power when using LED lighting. Therefore, the objective of the paper was to determine the level of energy savings for lighting in Vietnam by using LED 2030. For clarification this goal, the Bass model is based on to predict the market penetration of LED lighting in Vietnam, then to forecast the total saving and the reduce of CO2 emissions to 2030 when using LED. The research method of this paper refer the world’s researchs, since then applied as a basis for calculating energy savings for Vietnam 2030. According to the essay archived, it released some results: Estimated that by 2030, LEDs will reach a share of approximately 64.2% in Vietnamese lighting market, help save 66.5 Twh (133 thousand billion) and reduce 35.9 million metric tons of CO2 emissions. Thus, LED lighting has the great potential for growth in Vietnamese market and provide a technological opportunity to conserve electric energy for future. Keyword. The opportunity to save energy, LED, lighting market, market penetration forecast 1. TỔNG QUAN tiêu chí quan trọng nhất đó chính là khả năng Năng lượng và môi trường đang được xem tiết kiệm năng lượng của sản phẩm đó, các là vấn đề cốt yếu trong tiến trình phát triển xã nghiên cứu ứng dụng tiết kiệm năng lượng hội mà nhân loại phải đối mặt trong thế kỷ 21 đang trở thành xu hướng của thế giới hiện này. Với sự gia tăng nhanh chóng nhu cầu sử nay. dụng năng lượng và sự cạn kiệt dần các Ở Việt Nam hiện nay, điện năng dành cho nguồn nhiên liệu không thể tái tạo được thì chiếu sáng đang chiếm khoảng 35% tổng vấn đề năng lượng đang là một trong những năng lượng điện cung ứng. Trong khi trên thế thách thức của thế giới hiện nay. Khoa học giới, lĩnh vực này đang chỉ chiếm 16% - 17% công nghệ cũng không thể đứng ngoài quy điện năng. Việc sử dụng các thiết bị chiếu luật đó, để tạo ra các thiết bị có khả năng sáng truyền thống như đèn sợi đốt, đèn cạnh tranh trên thị trường thì một trong những Halogen, đèn huỳnh quang compact (CFL)
2. gây tiêu tốn năng lượng rất cao. Công nghệ cách sử dụng các dữ liệu thống kê về tổng chiếu sáng bằng LED đã và đang được các lượng ánh sáng tiêu thụ của LED được quan nước trên thế giới ứng dụng hiệu quả, được sát qua các năm và lũy kế lượng ánh sáng tiêu đánh giá là công nghệ chiếu sáng của thế kỷ thụ hàng năm của LED trước đó. Sau đó, tính 21, một trong những hướng phát triển quan toán tổng điện năng, tổng tiền tiết kiệm được trọng trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng cho và tổng CO2 giảm thải từ 2015 đến 2030 khi chiếu sáng của nhiều quốc gia. chiếu sáng LED thay thế chiếu sáng thông Theo báo cáo của Bộ năng lượng Hoa Kỳ thường khác. Trong bài báo này, tác giả chỉ (DOE)[1] cho thấy năm 2025, công nghệ chiếu ước tính tiết kiệm điện năng khi chiếu sáng sáng trạng thái rắn (SSL) là loại ánh sáng bằng LED thay thế các loại đèn chiếu sáng nhân tạo phát ra từ các linh kiện phát quang truyền thống. Những công nghệ phát triển làm từ điôt phát quang bán dẫn vô cơ (LEDs), khác có liên quan đến công nghệ chiếu sáng hữu cơ (OLED) hay polymer (PLED) sẽ đáp trạng thái rắn (SSL) như OLED, PLED sẽ ứng khả năng tiết kiệm đến 217 TWh tương không liên quan đến đề tài này. đương 1/3 điện năng tiêu thụ hiện nay được dùng cho chiếu sáng tại Mỹ. Kế hoạch này tiết kiệm năng lượng nhiệt tiêu thụ tương đương 2,5 triệu tỷ Btus (quads). Năng lượng phát ra xấp xỉ bằng 100% công trình phát điện của năng lượng gió và 12 lần năng lượng mặt trời trong năm 2025 (hình 1). Với giá điện là 0.1$/kWh, nó sẽ tiết kiệm một số tiền tương đương 21.7 tỷ đô. Theo báo cáo của DOE [2], năm 2030 năng lượng chiếu sáng tiêu thụ tại Mỹ sẽ giảm một nữa. Chiếu sáng LED xâm nhập đáng kể vào thị trường chiếu sáng, dự kiến khoảng 48% doanh thu lmh vào năm 2020 và 84% vào năm 2030. Giảm 15% năng lượng tiêu thụ cho chiếu sáng năm 2020 và 40% năm 2030 (tiết kiệm được 261 Twh). Tiết kiệm được hơn 26 Hình 1. Kế hoạch tiết kiệm điện từ SSL năm tỷ đô tương đương với 24 triệu gia đình tiêu 2025 thụ năng lượng tại Mỹ. Giảm thải nhà kính xấp xỉ 180 triệu tấn CO2. 2. MÔ HÌNH XÂM NHẬP THỊ TRƯỜNG Với khả năng tiết kiệm điện năng rất lớn Mô hình Bass là một công cụ tốt cho việc của các loại đèn chiếu sáng LED, với tiềm dự báo các mô hình xâm nhập lâu dài của các năng to lớn của thị trường chiếu sáng ở Việt công nghệ hoặc sản phẩm mới dựa vào 2 điều Nam. Theo đánh giá của Dự án VEEPL[7], thị kiện sau: trường sản phẩm đèn LED chiếu sáng dân dụng của Việt Nam có thể đạt giá trị tới cả - Sản phẩm đã được giới thiệu vào thị ngàn tỉ USD và đến năm 2020, đèn LED trường và đã được quan sát sự xâm chiếu sáng sẽ chiếm 50% thị trường thiết bị nhập của nó trong một vài giai đoạn chiếu sáng. trước đó. - Sản phẩm vẫn chưa được giới thiệu vào Vì vậy, việc nghiên cứu “LED cho chiếu thị trường nhưng sự xâm nhập của nó sáng – cơ hội tiết kiệm điện năng cho Việt cũng tương tự như một số cách của Nam đến năm 2030” là rất cần thiết. công nghệ hoặc sản phẩm hiện có mà Với những lý do trên, bài báo được thực lịch sử xâm nhập đã được biết đến. hiện với mục tiêu tính toán cơ hội tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng khi LED thay thế 2.1. Mô hình khuyết tán Bass cho các loại đèn truyền thống đến năm 2030. Các đặc tính cơ bản của mô hình Bass là Bài báo sẽ áp dụng mô hình Bass để dự báo như sau (Bass 1969): xâm nhập thị trường LED vào Việt Nam bằng
3. dN(t) q q 2 = [p + × N(t)] × [m − N(t)] (1) S(t) = pm + (p − q)N(t − 1) − N (t − 1) dt m m + ε(t) (4a) Trong đó: N(t) là số lượng sản phẩm tích lũy tại thời điểm t; m là tiềm năng thị trường S(t) = a + bN(t − 1) + cN2(t − 1) (hằng số); p là hệ số đổi mới hoặc ảnh hưởng + ε(t) (4b) bên ngoài; q là hệ số bắt chước hoặc ảnh hưởng bên trong. Trong đó: S(t) là số lượng chấp nhận sản Phương trình (1)[4] cho thấy tốc độ thay đổi phẩm trong thời gian t; N(t-1) số lượng tích theo số tích lũy khách hàng mua sản phẩm lũy chấp nhận tại thời điểm t-1 (dN(t)/dt) thì tỷ lệ thuận với sự chênh lệch Phương trình (4)[5] là phương trình hồi quy giữa tiềm năng thị trường (m) và người chấp đa thức bình thường. Như kết quả ba thông số nhận trước đó N(t). Các hệ số tỉ lệ [p + q/m × được xác định gián tiếp trong đó: N (t)] có thể được giải thích như là xác suất 1 lựa chọn tại thời điểm t. Xác suất này bao −b ± (b2 − 4ac)2 gồm hai thành phần: p là xác suất của việc lựa m = (5) 2c chọn tự phát và số hạng [q/m× N (t)] liên a quan đến xác suất lựa chọn sản phẩm dựa trên p = (6) ảnh hưởng của khách hàng lựa chọn trước đó. m Xác suất này sẽ tăng lên khi số lượng khách q = −m. c (7) hàng mua sản phẩm tăng lên. 3. XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ XÂM NHẬP Để đơn giản hóa, phương trình (2)[4] có thể THỊ TRƯỜNG CỦA CÔNG NGHỆ LED thay đổi quan điểm liên quan đến sự phân nhỏ VÀ TÍNH TOÁN TIẾT KIỆM ĐIỆN thị trường đang thâm nhập (F) thay vì tuyệt NĂNG CHO VIỆT NAM. đối số lượng khách hàng. Trong trường hợp 3.1. Lưu đồ tính toán này, tiềm năng thị trường có thể được xác định là 1,0. dF(t) = [p + qF(t)] × [1 − F(t)] (2) dt F(t) là số lượng tích lũy chấp nhận bất cứ thời gian nào, có thể được giải quyết bằng cách xác định điều kiện ban đầu là số lượng khách hàng lựa chọn sản phẩm tại thời gian t = 0 là 0. Giải pháp này như sau (Bass 1969). 1 − exp(−(p + q)t) F(t) = q (3) 1 + exp(−(p + q) t) p Hình 2. Lưu đồ tính toán tiết kiệm điện năng Do đó, các mô hình khuếch tán cơ bản khi có sự tham gia của LED phân biệt vấn đề tốc độ thâm nhập thị trường (1) Ước tính sự xâm nhập thị trường của từ tiềm năng thị trường. Đó là lý do tại sao chiếu sáng LED tại Việt Nam mô hình trong phương trình (3)[4] có thể được so sánh các công nghệ và sự thay đổi phần Ta sử dụng excel ước tính thông số a, b và trăm trong tổng thâm nhập không phụ thuộc c bằng hồi quy theo phương trình (4). Các vào quy mô của thị trường nhưng chỉ phụ thông số m, p, q phụ thuộc vào a, b, c và được thuộc vào các thông số p và q. xác định theo (5), (6) và (7) 2.2. Phương pháp ước tính các thông số Sau khi ước tính các thông số m, p, q. Ta cho mô hình Bass ước tính xâm nhập thị trường của LED theo phương trình (3) Mô hình Bass đề nghị sử dụng OLS (ordinary least squares – phương pháp bình (2) Phát triển công nghệ chiếu sáng LED và phương nhỏ nhất) để đưa ra ước tính. Trong truyền thống. đó, ước tính 3 thông số từ chuỗi dữ liệu thời gian rời rạc:
4. Trong tương lai, công nghệ chiếu sáng trội như trên, công nghệ chiếu sáng LED càng LED ngày càng phát triển cao: tuổi thọ tăng có khả năng thay thế các công nghệ chiếu lên, công suất giảm, hiệu suất tăng và giá sáng truyền thống ít phát triển hoặc không thành ngày càng giảm. Với những ưu thế vượt phát triển trong tương lai. Bảng 2. Loại đèn sử dụng trong lĩnh vực chiếu sáng Tuổi thọ (nghìn h) Công suất (W) Giá ($/klm) Loại đèn 2015 2020 2030 2015 2020 2030 2015 2020 2030 LED bult 44 49 50 10 8 6 24.00 8.70 1.30 Đèn compact 10 10.3 10.5 13 13 13 2.72 2.53 2.35 Halogen 3 3.1 3.2 50 50 50 9.72 9.02 8.38 Đèn sợi đốt 1.8 1.8 1.9 65 65 65 5.36 5.18 5.00 LED T8 50 75 75 28 15 13 89.00 20.00 13.00 Đèn huỳnh quang T5 20 21 21 28 28 28 0.60 0.58 0.56 Đèn huỳnh quang T8 20 25 26 32 32 32 0.38 1.38 1.36 Đèn LED low bay 50 75 75 100 42 36 89.00 62.00 30.00 Metal halide low bay 10 15 16 199 199 199 39.92 38.18 36.25 HPS low bay 24 24 24 130 130 130 43.68 43.30 43.03 Bộ LED high bay 50 75 75 180 145 114 63.00 20.00 13.00 Metal halide high 18.4 19.2 20.1 423 423 423 22.14 21.17 20.16 bay HPS high bay 24 24 24 295 295 295 17.00 16.25 15.60 Bộ đèn đường LED 50 75 75 154 138 102 42.00 27.00 11.00 HPS 24 24 24 150 150 150 31.92 29.37 26.43 Metal halide 20 20 20 150 150 150 38.73 34.86 31.37 Thủy ngân cao áp 15 15 15 250 250 250 44.69 39.77 36.19 $ O(t) = P[kw] . T[h]. G(t) [ ] (10) (3) Tính toán chi phí hàng năm của đèn LED kwh cạnh tranh với các loại đèn truyền thống. Với: P là công suất của đèn (kw); T là thời O (t) gian vận hành của đèn trong 1 năm (h); G(t) C(t) = A (t) + [$/klm/năm] (8) là giá tiền điện trong thời gian tính toán ∅đèn ($/kwh) Trong đó: A(t) là chi phí khấu hao của đèn cho một năm ($/klm/năm)[6]; O(t) là chi phí (4) Dự báo tổng lượng ánh sáng tiêu thụ hàng năm (Tlmh). vận hành của đèn cho một năm ($/năm); ∅đè푛 là quang thông của đèn (klm) L(t) = Ssàn(t) ∗ Etb ∗ T[h] (11) n r0. (1 + r0) Trong đó: L(t) là lượng ánh sáng tiêu thụ A(t) = n (9) (1 + r0) trong năm t; Ssàn(t) là diện tích sử dụng của các lĩnh vực (m2); E là độ rọi trung bình Với r là lãi suất thường kỳ (=6.5%); n là tb 0 trong từng lĩnh vực (lux); T là thời gian vận tuổi thọ của đèn (năm); I(t) là giá đầu tư ban hành hàng năm (h). đầu của đèn ($/klm).
5. (5) Tính toán tiết kiệm năng lượng khi sử công nghệ ưu việt và lợi ích tích cực khi thay dụng công nghệ chiếu sáng LED thay thế cho thế công nghệ chiếu sáng LED cho các công các công nghệ chiếu sáng truyền thống. nghệ chiếu sáng truyền thống. Giả thiết thị phần chiếu sáng LED là M, và Bảng 1. Kết quả các hệ số a, b, c hiệu suất chiếu sáng LED là ω, ta tính được: Intercept a 6.0408 Tổng năng lượng tiêu thụ cho chiếu Lũy kế lượng ánh [9] sáng : sáng tiêu thụ của b 0.28977 L LED (Tlmh) ELighting = (12) -5 [M. ω + (1 − M). ωtrad] Lũy kế ^2 c -7.278*10 Bảng 2. Thông số m, p, q của mô hình Bass [9] Tổng năng lượng tiết kiệm : m 4002 Esaved p 0.0015 ωtrad = {1 − } . Elighting0 (13) q 0.2913 M. ω + (1 − M). ωtrad Trong đó: Elighting là tổng năng lượng tiêu Kết quả ước tính xâm nhập thị trường của công nghệ LED tại Việt Nam thụ cho chiếu sáng (Twh); Elighting0 là tổng năng lượng tiêu thụ cho chiếu sáng khi không sử dụng LED; L là tổng lượng ánh sáng 100% (Tlmh); Esaved là tổng năng lượng tiết kiệm 80% được khi sử dụng chiếu sáng LED (Twh); M là thị phần chiếu sáng của LED (%);  là hiệu 60% suất chiếu sáng của LED (lm/w); trad là hiệu suất của chiếu sáng truyền thống (lm/w). 40% 3.2. Xác định mức độ xâm nhập thị 20% trường của sản phẩm LED tại Việt Nam trường thịnhậpxâm % Tác giả sẽ sử dụng mô hình Bass để ước 0% 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 tính thị phần xâm nhập LED tại Việt Nam. Các dữ liệu thống kê về tổng lượng ánh sáng Hình 3. Ước tính xâm nhập thị trường tiêu thụ của LED được quan sát qua các năm của công nghệ chiếu sáng LED tại Việt Nam và lũy kế lượng ánh sáng tiêu thụ hàng năm của LED trước đó được đưa vào phương trình 3.3. Tính toán chi phí hàng năm của để xác định các thông số a, b, c theo phương đèn LED so với các loại đèn truyền thống pháp hồi quy trong excel (bảng 1): + Khu dân cư Vậy mô hình Bass có dạng như sau: 60 S(t) = 6.0408 + 0.28977 ∗ N(t − 1) − 7.278 ∗ 10−5 ∗ N(t − 1)2 30 Sau đó, ước tính các thông số m, p, q của - mô hình Bass (bảng 2) LED bult Đèn Halogen Đèn sợi compact đốt Theo hình 3 ta thấy rằng, năm 2015 LED 2015 2020 2025 2030 xâm nhập vào thị trường Việt Nam là 1.7% và ước tính đến năm 2030 LED xâm nhập vào Hình 4. Chi phí hàng năm một số loại thị trường Việt Nam là 64.2%. Mức tăng đèn thông thường khu dân cư trung bình tương ứng 4.1%/năm. Ước tính từ năm 2020 đến năm 2025, thị phần chiếu sáng Đối với thị trường khu dân cư, theo đồ thị của LED tăng từ 8.4% đến 29.1%. Như vậy, như hình 4 ta thấy rằng chi phí hàng năm (bao công nghệ chiếu sáng LED xâm nhập vào thị gồm chi phí khấu hao hàng năm và chi phí trường Việt Nam khá nhanh, vì với đặc tính vận hành hàng năm) cho đèn LED có xu
6. hướng giảm dần theo thời gian từ 6.27 trong tương lai. Như vậy, trong tương lai gần $/klm/năm (năm 2015) xuống còn 3 đèn LED tube cũng có khả năng thay thế đèn $/klm/năm (năm 2030) giảm hơn 50% do huỳnh quang công nghệ tiên tiến nhằm giúp công nghệ LED ngày càng phát triển giá tiết kiệm năng lượng. thành giảm, công suất giảm, hiệu suất cao hơn nên chi phí khấu hao và chi phí tiền điện ngày 15 càng giảm theo thời gian. Đối với đèn 12 compact, chi phí hàng năm có xu hướng tăng 9 nhẹ từ 5.34 $/klm/năm (năm 2015) đến 5.91 $/klm/năm (năm 2030), mặc dù tăng lên rất ít 6 do tiền điện tăng lên và công nghệ đèn 3 compact phát triển chậm nên chi phí hàng - năm của compact có xu hướng tăng lên trong LED T8 Đèn huỳnh Đèn huỳnh tương lai. So sánh giữa LED bult và đèn quang T5 quang T8 compact ta thấy rằng ở năm 2015 chi phí đèn 2015 2020 2025 2030 LED cao hơn đèn compact do giá đầu tư LED năm 2015 tương đối cao 24$/klm, trong khi Hình 5. Chi phí hàng năm một số loại đèn đó giá đầu tư của một bóng đèn compact chỉ tube khu dân cư có 2.4$/klm. Đối với đèn Halogen và đèn sợi đốt, do công nghệ không phát triển hoặc phát + Khu thương mại triển rất ít và công suất tương đối cao 65w đối 40 với đèn sợi đốt và 50w đối với đèn halogen nên chi phí hàng năm cao hơn rất nhiều và tăng lên trong tương lai. 20 Đối với các loại đèn tube trong thị trường khu dân cư như đồ thị hình 5, chi phí hàng năm của đèn LED T8 giảm khá nhanh từ - 12.75 $/klm/năm (năm 2015) xuống còn 3.25 Đèn LED Metal halide HPS $/klm/năm (năm 2030) giảm gần 75% do 2015 2020 2025 2030 công nghệ LED T8 phát triển khá nhanh công suất giảm từ 28w (năm 2015) đến 13w (năm Hình 6. Chi phí hàng năm của một số đèn 2030) và giá thành giảm từ 89$/klm (năm công suất cao khu thương mại 2015) xuống còn 13$/klm (năm 2030) do đó Khi sử dụng đèn với công suất cao chi phí khấu hao và chi phí tiêu thụ năng low/high bay thì đèn LED là một lựa chọn tối lượng hàng năm của LED cũng giảm dần theo ưu (hình 6). Năm 2015, mặc dù giá bộ đèn thới gian. Đối với đèn huỳnh quang T5 và T8, LED còn khá cao 89 $/klm trong khi bộ đèn chi phí hàng năm có xu hướng tăng lên do metal halide và bộ đèn HPS chỉ khoản 39.92 công nghệ phát triển chậm, công suất cao tiêu $/klm và 43.68 $/klm, nhưng với công nghệ tốn nhiều năng lượng và giá tiền điện ngày phát triển hơn, tuổi thọ cao hơn, công suất càng tăng. So sánh công nghệ đèn LED tube thấp, hiệu suất cao nên chi phí hàng năm của và đèn huỳnh quang ta thấy công nghệ LED công nghệ chiếu sáng LED thấp hơn 12.38 tube có chi phí hàng năm khá cao gấp gần 4 $/klm/năm so với bộ đèn metal halide và 0.99 lần so với đèn huỳnh quang T5 và gấp hơn 2 $/klm/năm so với bộ đèn HPS. Đến năm lần đèn huỳnh quang T8 trong năm 2015 do 2030, chi phí hàng năm của đèn LED giảm giá thành của đèn LED cao gấp 148 lần đèn gần 3 lần so với năm 2015, trong khi đó đèn T5 và 234 lần đèn T8 (89$/klm đối với LED metal halide giảm tương đối thấp khoản 1.2 và 0.6$/klm, 0.38$/klm đối với đèn huỳnh lần và đèn HPS còn tăng lên 1.13 lần so với quang T5 và T8). Nhưng năm 2030, chi phí năm 2015. đèn LED tube chỉ có 3.25 $/klm/năm và thấp hơn đèn huỳnh quang T5 1.4 lần, thấp hơn đèn huỳnh quang T8 hai lần. Trong khi đó, ta nhận thấy rằng các loại đèn huỳnh quang khác có xu hướng chi phí hàng năm tăng lên
7. + Khu công nghiệp 8.65 $/klm/năm thấp hơn đèn HPS 1.2 lần, đèn metal halide là 1.6 lần và đèn thủy ngân 18 cao áp 2.5 lần. Tính đến năm 2030, chi phí 15 hàng năm của bộ đèn đường LED là 3.9 12 $/klm/năm giảm 2 lần so với năm 2015. 9 3.4. Tính toán tiết kiệm điện năng cho 6 Việt Nam khi sử dụng công nghệ chiếu 3 sáng LED thay thế các công nghệ truyền - thống Bộ LED high Metal halide HPS high bay bay high bay 3.4.1. Dự báo tổng lượng ánh sáng tiêu 2015 2020 2025 2030 thụ hàng năm Để tính toán tiết kiệm điện năng cho Việt Hình 7. Chi phí hàng năm của một số loại Nam khi sử dụng công nghệ chiếu sáng LED đèn công suất cao khu công nghiệp thay thế các công nghệ chiếu sáng truyền thống. Ta cần xác định lượng ánh sáng tiêu Trong thị trường chiếu sáng khu công thụ hàng năm (Tlmh). nghiệp, theo đồ thị hình 7, năm 2015 chi phí hàng năm của bộ đèn LED high bay là Theo tổng cục thống kê, dân số trung bình 14.4$/klm/năm và cao gấp 1.6 lần bộ đèn của Việt Nam năm 2014 là 90728.9 nghìn HPS high bay nhưng thấp hơn bộ đèn metal người. Tỷ lệ tăng dân số bình quân trong 5 halide 1.52 $/klm/năm. Với tốc độ phát triển năm sau Tổng điều tra là 1.06%/năm. nhanh chóng của công nghệ LED cho đến Theo báo cáo từ tổ chức World năm 2030, chi phí hàng năm của bộ đèn LED Urbanization Prospectives, nước ta có tốc độ high bay giảm gần 3 lần so với năm 2015 tăng trưởng dân số trung bình 1.2 – 1.5 (4.91 $/klm/năm). Đối với metal halide và %/năm và tốc độ đô thị hóa trung bình 3.4 HPS high bay, từ năm 2015 đến 2030, bộ đèn %/năm. Theo ước tính thì đến năm 2030, metal halide tăng 0.16 $/klm/năm và bộ đèn nước ta sẽ có khoảng 105.45 triệu dân và dân HPS high bay tăng 0.67 $/klm/năm. số đô thị sẽ chiếm tỷ lệ 44.2%, tương đương + Chiếu sáng công cộng 46.6 triệu người tăng 48% so với hiện nay. Trong năm 2014, diện tích sàn nhà tăng thêm 25 92 triệu m2 so với năm 2013 và diện tích bình 20 quận 20.6 m2/người. Tốc độ tăng trưởng sàn 15 nhà ở bình quân cũng đạt 20.6 m2/người. Tốc độ tăng trưởng sàn nhà ở bình quân cũng đạt 10 3-5 %/năm. 5 Theo EVN, hiện nay điện năng tiêu thụ - cho chiếu sáng bằng 35% tổng điện năng tiêu Bộ đèn HPS Metal Thủy ngân đường halide cao áp thụ. Trong đó, lĩnh vực dân cư chiếm 46%, LED thương mại chiếm 35%, công nghiệp và lĩnh vực khác chiếm 19%. Theo “Dự báo nhu cầu 2015 2020 2025 2030 về công suất điện và điện năng toàn quốc cho các năm 2015, 2020, 2025, 2030 và 2035” [5] Hình 8. Chi phí hàng năm của một số bộ đèn ta thấy nhu cầu tiêu thụ điện trên toàn quốc đường chiếu sáng công cộng tăng lên nhanh chóng hàng năm, nên ước tính Đối với thị trường chiếu sáng ngoài trời, nhu cầu lượng ánh sáng tiêu thụ cho chiếu chi phí hàng năm của bộ đèn đường LED thấp sáng cũng tăng lên hàng năm theo % tăng hơn so với các loại đèn đường khác (hình 8). trung bình của nhu cầu tiêu thụ điện toàn Năm 2015, chi phí của bộ đèn đường LED là quốc trong các lĩnh vực kinh tế.
8. Bảng 3. Ước tính diện tích sàn nhà đến năm 2030 2014 2015 2020 2025 2030 Diện tích sàn nhà ở bình quân 24 26 29 32 35 (m2/người) Tổng dân số Việt 90,728,900 91,690,626 95,358,251 99,172,581 105,450,000 Nam (người) Diện tích sàn nhà 2,165,382,228 2,383,956,285 2,765,389,290 3,163,605,348 3,700,240,500 (m2) Bảng 4. Kết quả dự báo nhu cầu điện toàn quốc đến năm 2035 – PA cơ sở (theo EVN) Hạng mục Đơn vị 2015 2020 2025 2030 2035 Điện thương phẩm Gwh 141800 234558 352288 506001 686567 Điện sản xuất Gwh 161250 265406 400327 571752 774906 Pmax Mw 25295 42080 63471 90651 122861 Bảng 5. Kết quả tính toán tổng lượng ánh sáng tiêu thụ hàng năm Tổng lượng ánh sáng tiêu thụ Tổng quang thông (Tlm) Giờ vận SÀN hành 1 (Tlmh) 2015 2020 2025 2030 năm 2015 2020 2025 2030 DÂN CƯ 0.546 0.633 0.724 0.847 2,920 1,594 1,849 2,115 2,474 CÔNG NGHIỆP 0.053 0.090 0.146 0.216 6,205 329 559 906 1,341 THƯƠNG MẠI, DỊCH VỤ 0.208 0.363 0.530 0.806 4,745 1,212 1,723 2,516 3,824 KHÁC 0.027 0.043 0.062 0.094 4,380 116 189 271 411 TỔNG CỘNG 3,251 4,321 5,809 8,052
9. 3.4.2. Tính toán tiết kiệm điện năng khi sử Bảng 6. Kết quả tính toán tiết kiệm điện năng dụng công nghệ chiếu sáng LED cho chiếu sáng khi sử dụng công nghệ LED Nhìn vào hình 9 và bảng 6, ta thấy nếu 2015 2020 2025 2030 không có LED tham gia vào hoạt động chiếu Lượng ánh sáng tiêu thụ 3,251 4,321 5,809 8,052 sáng thì điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng (Tlmh) tăng lên khá cao từ 58.1 Twh (năm 2015) lên Thị phần LED (%) 1.7% 8.4% 29.1% 64.2% đến 144 Twh (năm 2030) tương ứng tăng gần 150% so với năm 2015. Nhưng nếu công Hiệu suất LED 81 102 118 131 nghệ chiếu sáng LED tham gia vào hoạt động Hiệu suất đèn truyền 56 56 56 56 chiếu sáng thì điện năng tiêu thụ cho chiếu thống Điện năng chiếu sáng sáng tăng lên rất ít từ 57.6 Twh (năm 2015) 58.1 77 104 144 đến 77 Twh (năm 2030) tăng tương ứng 33% không có LED (Twh) Điện năng chiếu sáng có so với năm 2015. Và như theo đồ thị hình 7 từ 57.6 72 78 77 năm 2025 đến năm 2030 do hiệu suất LED LED (Twh) Tổng điện năng tiết kiệm 0.4 5 25.3 66.5 tăng lên khá cao nên điện năng tiêu thụ cho khi sử dụng LED (Twh) chiếu sáng hầu như không tăng mà còn giảm xuống từ 78Twh (năm 2025) xuống 77Twh 160 (năm 2030). Như vậy, công nghệ LED giúp tiết kiệm một lượng điện năng đáng kể khi tham gia vào hoạt động chiếu sáng. Trong 80 năm 2015, LED xâm nhập vào Việt Nam với thị phần 1.7%, hiệu suất LED là 81 lm/w ta có thể tiết kiệm được khoản 0.4Twh tương 0 ứng với 0.7% điện năng tiêu thụ cho chiếu 2015 2020 2025 2030 sáng khi không có LED. Ước tính đến năm Điện năng chiếu sáng không có LED (Twh) 2030, công nghệ LED phát triển với hiệu suất Điện năng chiếu sáng có LED (Twh) cao hơn, mức xâm nhập vào thị trường chiếu sáng là 64.2% như vậy ta sẽ tiết kiệm được Hình 9. Điện năng tiêu thụ cho chiếu sáng một khoản điện năng đáng kể là 66.5 Twh khi có và không có sự tham gia của LED tương ứng với 46% năng lượng tiêu thụ cho chiếu sáng khi không có LED. Như vậy, LED 150 là giải pháp và cơ hội tốt nhất góp phần tiết kiệm điện năng cho chiếu sáng tại Việt Nam 100 đến năm 2030. 50 Giả sử với giá tiền điện là 2000 đồng/kwh, Nghìn tỷ đồng tỷ Nghìn ta có thể tính toán số tiền tiết kiệm cho chiếu 0 sáng là tương đối lớn. Năm 2015, với thị phần 2015 2020 2025 2030 của LED là 1.7% và tổng năng lượng tiết kiệm khi sử dụng LED là 0.4 Twh ta tiết kiệm Hình 10. Chi phí tiết kiệm được khi có sự được số tiền 0.9 nghìn tỷ đồng. Đối với năm xâm nhập của chiếu sáng LED 2030, với tổng năng lượng tiết kiệm được khi 40.00 sử dụng LED là 66.5 Twh và phần trăm điện /năm năng tiết kiệm được là 46%, ta có thể tiết 2 kiệm được số tiền tương đối lớn là 133 nghìn 20.00 tỷ đồng (hình 10). Với hệ số phát thải của ngành điện là 0.54 CO tấn Triệu - kgCO2/kwh, ta có thể giảm phát thải khí CO2 2015 2020 2025 2030 ra môi trường từ 0.23 triệu tấn CO2/năm (năm 2015) đến 35.9 triệu tấn CO2/năm (năm Hình 11. Sơ đồ giảm phát thải khí CO2 ra 2030) (hình 11). môi trường
10. 4. KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo Sau một thời gian tiến hành thực hiện đề [1] Navigant Consulting (april 2014). Solid- tài, với mục tiêu xác định cơ hội tiết kiệm state lighting research and development: điện năng cho chiếu sáng khi sử dụng LED Multi-year program plan. Energy đến năm 2030, đề tài đã triển khai các nhiệm efficiency & Renewable energy, pp. 1-11. vụ và đạt được những kết quả như sau: [2] Navigant Consulting (August 2014). Energy Savings Forecast of Solid-State - Công nghệ LED đáp ứng đầy đủ ưu Lighting in General Illumination điểm. Aplications. - Hiện tại, chi phí hàng năm của CN [3] Navigant Consulting (December 19, LED còn cao. Tương lai, chi phí hàng năm 2012). EIA - Technology Forecast Updates giảm và giảm gấp nhiều lần so với các công - Residential and Commercial Building nghệ khác. Technologies – Reference Case, pp. 8-62. - Năm 2015, LED chiếm khoảng 1.7% [4] Pacific Northwest National laboratory thị trường và trong năm 2030 LED chiếm (june 2004), Methodological Framework 64.2% thị trường ánh sáng tiêu thụ tại VN. for analysis of building – related - Khi sử dụng công nghệ LED thay thế programs: The GPRA Metric effort, pp. các công nghệ thông thường khác, năm 2030, 3.1-3.5. ta có thể tiết kiệm điện năng lên đến 66.5 [5] Xinyu Cao (June 30, 2004). The future Twh, giảm 35.9 triệu tấn CO2, tiết kiệm được demand for alternative fuel passenger 133 nghìn tỷ đồng. vehicles: a diffusion of innovation approach, pp. 14-23. Trong quá trình thực hiện đề tài, do trình [6] Vo Cuong Viet et al. Optimum Structure độ và thời gian có hạn nên không thể tránh of Power Generation System with Biomas khỏi những mặt hạn chế và những mặt hạn in Vietnam. chế này chính là hướng đi mới cho các luận [7] Dương Ðức Duy (2012). Nghiên cứu và văn tiếp theo. xây dựng chiến luợc phát triển sản phẩm đèn LED của công ty cổ phần bóng đèn - Sử dụng các phương pháp mô hình phích nuớc Rạng Ðông. Luận văn thạc sỹ kinh tế khác tính toán xâm nhập thị trường. truờng Ðại học Bách khoa Hà Nội. - Dự báo nhu cầu tải chiếu sáng cho [8] Viện Năng Lượng Việt Nam (2011). Quy Việt Nam trong tương lai. hoạch phát triển điện Việt Nam giai đoạn - Tính toán tiết kiệm cho các công nghệ 2011-2020, tầm nhìn 2030. chiếu sáng phát triển khác. [9] TS. Trần Đình Bắc. Nguồn sáng LED: Ưu, nhược điểm và triển vọng phát triển. Hội chiếu sáng Việt Nam. XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tp. HCM, ngày tháng năm 2016 Giảng viên hướng dẫn
11. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2017-2018 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.