30 C
Hanoi
Thứ Sáu, 26 Tháng Bảy, 2024

Cơ sở khoa học chọn đèn LED 200w để thay cho đèn metal halide (M-H) 1000w trên tàu đánh bắt hải sản xa bờ

Print Friendly, PDF & Email

TÓM TẮT

Sử dụng đèn LED thay cho các loại đèn truyền thống là xu thế tất yếu trong hoạt động khai thác hải sản kết hợp ánh sáng (khai thác hải sản dùng đèn. Tuy nhiên, hiện tại vẫn còn rất nhiều câu hỏi cần được làm rõ. Ví dụ cần sử dụng đèn LED có nhiệt độ màu và công suất là bao nhiêu cho hợp lý, vị trí treo đèn như thế nào cho hiệu quả. Bài báo trình bầy một phương pháp khoa học để  lựa chọn các thông số quang học của bộ đèn LED công suất 200W thay cho đèn Metal Halide 1000W. Hy vọng bài báo sẽ ít nhiều giúp ngư dân và những người quan tâm có một cơ sở khoa học để lựa chọn đèn LED phù hợp để thay thế cho đèn Metal Halide cho tầu cá

ABSTRACT

Using LED lights instead of traditional lights is an inevitable trend in fishing activities combined with light (fishing using lights. However, at present, there are still many questions that need to be clarified. For example, it is necessary to use LED lights with a reasonable color temperature and power, how to effectively hang the lights, and present a scientific method to select optical parameters. of the LED light set with a capacity of 200W instead of the 1000W Metal Halide. The article will help fishermen and interested people have a scientific basis to choose the right LED to replace the Metal Halide lamp for fishing boat

THỰC TRẠNG VÀ NHỮNG HỆ LỤY

Trong kỹ thuật đánh cá kết hợp ánh sáng trên phạm vi toàn thế giới, đèn Metal Halide (M-H) công suất cao thường được dùng làm nguồn sáng có cường độ rất lớn để có thể “dụ cá” trong một diện tích mặt nước rộng và độ sâu lớn. Ở Việt Nam, ngư dân thường dùng các bộ đèn công suất 1000W trên các tàu chài chụp mực, tầu lưới vây và tầu câu mực, (Hình 1 và 2). Theo phản ánh của bà con ngư dân, biết rằng rất tốn dầu, nhưng họ buộc phải dùng loại đèn công suất lớn mới có thể “cạnh tranh” được với các tàu bạn. Như vậy đã có cuộc “chạy đua vũ trang ánh sáng” trên tầu cá. Chúng ta cần hiểu rằng ánh sáng không sinh ra cá, cho nên cuộc chạy đua này dẫn đến nhiều hệ lụy.

Thứ nhất: Tốn kém nhiều dầu:  Theo phản ánh của ngư dân, tiền mua dầu thường chiếm đến 75% tổng chi phí cho một chuyến biển. Vì vậy khi giá dầu tăng nhiều tầu xa bờ trở thành “nằm bờ” do cứ ra khơi là lỗ vốn

Thứ hai:  Do không được che chắn đèn dễ bị nổ, vỡ  khi có nước mưa, nước từ sóng biển hoặc nước từ ngư cụ rơi vào. Điều này không những gây nguy hiểm cho các ngư phủ mà còn làm giảm tuổi thọ của đèn.

Thứ ba: Cũng do không được che chắn, chỉ có khoảng 25 – 30 % ánh sáng của đèn chiếu xuống mặt nước để dụ cá, phần lớn ánh sáng cường độ cao lãng phí chiếu “lên trời” hoặc chiếu trực tiếp lên mặt tàu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và thị lực của ngư dân. Nhiều ngư dân đã mất khả năng lao động do thị lực bị suy giảm nghiêm trọng sau vài năm đi biển do tiếp xúc thường xuyên với nguồn sáng cường độ lớn.

Đèn M-H 1000W (Hải Phòng)
Các dàn chấn lưu trên tàu cá

 LỰA CHỌN BỘ ĐỀN LED 200W THAY THẾ ĐÈN M-H 1000W

Một vài dữ liệu:

Đèn M-H: Quang thông 85.000lm, cường độ sáng phân bố đều theo tất các phương trong không gian.

Đèn LED góc mở khoảng 1200, biểu đồ cường độ sáng trong tọa độ cực (Hình 3), mặt đèn tạo với phương thẳng đứng góc 300, (Hình 4). Hai bộ đèn đều được treo cùng một vị trí trên thành tàu, độ cao  h = 4,0 m.

Đường cong phân bố cường độ sáng của bộ LED 200W trên tọa độ cực
Mô tả vị trí mắc đèn

 Cách tính toán độ rọi tại một điểm trên mặt nước

Đối với đèn M-H:

 Cường độ sáng trung bình của bộ đèn:

Độ rọi tại một điểm trên mặt nước: . Trong đó  là góc nghiêng của tia sáng so với phương thẳng đứng tại điểm tính độ rọi trên mặt nước

– Tọa độ của điểm tính độ rọi:  X = h.tan@

Ví dụ: Đối với điểm X trên mặt nước mà tia sáng tạo góc @ = 600, ta tính được:

  • Tọa độ của điểm tính độ rọi: X = h.tan@ = 4tan600 = 6,93m
  • Độ rọi:

Đối với đèn LED: Cách tính cũng giống như đối với đèn M-H nhưng chú ý rằng, cường độ sáng theo các phương khác nhau là khác nhau. Căn cứ vào file ies ta lập được bảng phân bố cường độ sáng theo góc của đèn LED trên mặt nước (Bảng 1)

Bảng 1. Phân bố cường độ sáng của bộ đèn LED trên mặt nước

Ta vẽ được giản đồ phân bố độ rọi trên mặt nước của hai bộ đèn (Hình 5). Vùng sáng trên mặt nước được mô tả trên hình 6

So sánh phân bố độ rọi của bộ LED 200W tại góc nghiêng 30 độ và M-H 1100W, mắc cùng một vị trí (trục tung ghi độ rọi (lux), trục hoành ghi tọa độ của điểm tính độ rọi (m))
Vùng sáng của đèn LED và đèn Metal Halide trên mặt nước (Hình bán nguyệt là của đèn M-H, Hình nửa ellip là của đèn LED)

 

Nhận xét:

– Độ rọi cao nhất của M-H lên tới 420lux là rất cao nhưng phần này là lãng phí vì chỉ được chiếu lên thành tàu và lòng tàu.

– Độ rọi cao nhất của đèn LED cũng tương đương với đèn M-H nhưng ở trên mặt nước cách thành tàu khoản 3 – 4 m.

– Từ vị trí cách mạn tàu khoảng 1.5m trở ra, độ rọi trên mặt nước của đèn LED 200W lớn hơn chút ít so với đèn M-H 1000W và cúng xấp xỉ nhau ở khoáng cách chừng 45 -50 m so với thành tàu

– Toàn bộ ánh sáng của đèn LED đề được chiếu xuống mặt nước tăng hiệu quả chiếu sáng để dụ cá

– Phân bố độ rọi của đèn M-H là cố định, trong khi đối với đèn LED, bằng cách thay đổi độ nghiêng, ta có thể thay đổi vùng mặt nước được chiếu sáng. Điều này là có lợi khi phải thay đổi cự li chiếu sáng để dụ cá

– Căn cứ vào vùng sáng khác nhau trên mặt nước của hai đèn ta thấy rằng đèn LED non hơn về chiều rộng. Như vậy, để tạo trường sáng có độ rọi tương đương ta phải bù bằng cách dùng 12 bộ đèn LED 200W thay cho 10 bộ đèn M-H 1000W. Trong trường hợp này, tỷ lệ công suất giữa hệ thống đèn LED và M-H khoảng 24%. Tuy nhiên trên thực tế, tuỳ vào nhu cầu của vùng nước và loại hình đánh bắt, tỷ lệ này có thể dao động, ví dụ 15 bộ đèn LED 200W thay cho 10 bộ đèn MH. Khi đó tỷ lệ công suất khoảng 30%. Khi đó ta có trường sáng trên mặt nước của hệ thống LED chắc chắn tốt hơn nhiều so với M-H

CÁC LỢI ÍCH

Trong trường hợp dùng 15 LED 200W thay cho 10 M-H, tính cho tàu mang 200 bộ đèn M-H, tức là phải dùng 300 bộ đèn LED 200W. Ta tính được tổng công suất của hệ thống chiếu sáng sẽ cắt giảm được 140kW. Nếu biết rằng:

– Giả sử mỗi đêm tầu thắp sáng 10 giờ, mỗi tháng tầu đi biển 22 ngày, mỗi năm tàu đi biển 11 tháng thì ta tính được mỗi năm tàu tiết kiệm được 338.800 kWh

– Để tạo ra 1 kWh thì trung bình, máy phát điện chạy dầu sẽ tiêu tốn khoảng 0,35 lít dầu diesel thì lượng dầu tiết kiệm được trong một năm là 118.580 lít, tương đương 94.864 kg dầu diesel

– Biết rằng mỗi kg dầu diesel cháy hết sẽ phát ra khoảng 3 kg khí nhà kính CO2 thỉ ta tính được trong một năm con tàu mang đèn LED sẽ cắt giảm được 284.592 kg hay 284,6 tấn khí nhà kính CO2.

Đây là một con số ấn tượng trong mục tiêu tiến tới phát thải ròng bằng 0 trong ngành khai thác hải sản Việt Nam

KẾT LUẬN

Các kết quả tính toán hy vọng sẽ tư vấn cho mọi người cách tính toán phân bố độ rọi của các bộ đèn đẻ làm cơ sở cho việc lựa chọn hệ thống đèn LED hợp lý để thay thế cho hệ thống đèn Metal Halide trên tầu cá. Công việc này luôn luôn mang lại nhiều lợi ích, đó là không những giảm chi phí nhiên liệu, tăng hiệu quả sản xuất, cải thiện đời sống của ngư dân mà còn góp phần bảo vệ môi trường, xây dựng một ngành khai thác thủy hải sản bền vững.

Hình 7. Đo phân bố cường độ sáng của bộ đèn LED bằng góc kế quang học  (Goniophotometer) tại PTN Vật lý và Kỹ thuật ánh sáng, Viện Vật lý kỹ thuật, trường ĐHBK Hà Nội

———————

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. TCVN 11843: 2017 “Đèn điện LED, bóng đèn LED và modul LED – Phương pháp thử”
  2. Lê Hải Hưng, “Thí điểm sử dụng đèn LED thay thế các loại đèn truyền thống nhằm giảm phát thải khí nhà kính ”, Dự án UNDP, mã số VNM/SGP/OP5/Y4/STAR/2014/03

Tác giả: Lê Đình Phong – Tập đoàn Viễn Đông. Emailphongld@feg.com.vn

Theo TC AS&CS số in tháng 03/2023

Bài viết liên quan

CÙNG CHUYÊN MỤC

XEM NHIỀU NHẤT