Nhà sấy năng lượng mặt trời - Ưu nhược điểm và nguyên tắc lựa chọn

Thứ ba - 11/08/2020 22:04
Từ ngàn xưa, ông bà ta đã biết cách "sấy" bằng cách sử dụng ánh nắng mặt trời làm khô sản phẩm để lưu trữ sử dụng cho những ngày đông, có thể được xem ngành sấy là ngành ra đời đầu tiên của nhân loại gắn liền từ thuở sơ khai. Mặt trời luôn đồng hành với sự phát triển của loài người, cùng với sự phát triển đó, việc ứng dụng năng lượng mặt trời ngày càng phổ biến với nhiều thiết bị được tạo ra. Trong bài viết này, SUNSAY Việt Nam sẽ giới thiệu đến các bạn về chủ đề ứng dụng năng lượng mặt trời trong việc chế tạo thiết bị nhà sấy, nguyên lý, ưu nhược điểm và các tiêu chí lựa chọn giải pháp sấy phù hợp.
Nhà sấy năng lượng mặt trời - Ưu nhược điểm và nguyên tắc lựa chọn

Nguyên lý hoạt động

Nhà sấy năng lượng mặt trời có tên gọi khác hay được sử dụng là máy sấy sử dụng năng lượng mặt trời. Thiết bị được sử dụng làm khô sản phẩm hoa quả, nông sản, thủy sản,... dựa trên nguyên lý hiệu ứng nhà kính.

Chúng ta cùng review lại hiệu ứng nhà kính là gì?
Hiệu ứng nhà kính tiếng anh được gọi là Greenhouse Effect. Đây là hiệu ứng làm cho không khí trong nhà sấy nóng lên do bức xạ sóng ngắn của Mặt trời xuyên qua tấm sáng được bố trí phía trên mái nhà sấy, chiếu vào bên trong nhà sấy; các vật chất bên trong sẽ hấp thụ nhiệt và nhiệt được giữ lại làm cho không khí trong nhà sấy nóng lên. Chúng ta có thể hình dung mô hình hiệu ứng nhà kính trong nhà sấy thường được sử dụng bằng hình ảnh minh họa bên dưới.
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 02
Nguyên lý của hiệu trong nhà sấy năng lượng mặt trời
Để có thể dễ hiểu hơn, chúng ta hãy liên tưởng tới những ngôi nhà kính được hấp thụ ánh mặt trời. Khi năng lượng mặt trời xuyên qua cửa nhà hoặc mái nhà bằng kính. Nguồn năng lượng này hấp thụ và phân tán thành nhiệt lượng trong không gian. Khiến toàn bộ không gian bên trong ngôi nhà ấm lên.

Cấu tạo thiết bị nhà sấy sử dụng năng lượng mặt trời

Nhà sấy nông sản là thiết bị cho ánh sáng mặt trời đi vào và giữ lại lượng nhiệt sinh ra ở bên trong để phục vụ cho mục đích làm khô các sản phẩm nông sản. Thiết bị sấy này gồm các phần:
- Nền nhà sấy thường được đổ bể tông và lát gach men nhằm giữ sạch sẽ và dễ dàng vệ sinh.
- Khung nhà sấy thường được làm bằng thép mạ kẽm và sơn chống rỉ để giảm giá thành.
- Mái nhà sấy được thiết kế theo kiểu mái vòm nhằm tăng hiệu suất hấp thụ ánh sáng và hội tụ khí ẩm theo nguyên tắc đối xứng đều bên trong.
- Nhà sấy được phủ bằng tấm Polycarbonate đặc ruột giúp tạo hiệu ứng nhà kính, Các tấm nhựa thu nhiệt này sẽ hấp thu bức xạ nhiệt mặt trời. Và đưa lượng bức xạ này vào bên trong buồng sấy. Nhiệt độ trong nhà sấy có thể tăng thêm được từ 5ºC đến 25ºC so với nhiệt độ môi trường khi có nắng, cường độ ánh sáng cao tạo ra nhiệt độ cao.
- Tấm Polycarbonate đặc ruột có chiều dày thường được sử dụng là 3mm, vật liệu này sử dụng hàng nhập khẩu từ nước ngoài để tăng tuổi thọ sử dụng trong điều kiện chịu tác động liên tục ngoài trời mưa nắng.
- Bên trong nhà sấy, được lắp thêm các quạt đối lưu gió nhằm tăng khả năng trao đổi nhiệt với nông sản và quạt hút ẩm để hút lượng ẩm thoát ra từ sản phẩm sấy ra ngoài môi trường.
- Các xe goong chứa các khay sấy được chế tạo với số lượng tầng sấy cách xa nhau và ít tần để đảm bảo đủ nhiệt cấp cho sản phẩm và đủ không gian để ẩm hạn chế bị hút lại vào sản phẩm. Với các vận liệu có độ che sáng cao thường chỉ đặt sản phẩm 1 tầng cho hiệu quả sấy cao nhất.
- Các khay sấy được sử dụng bằng vật liệu inox hoặc nhựa tùy theo chi phí đầu tư.
- Hệ thống điện điều khiển các thiết bị trong nhà sấy.

Ứng dụng nhà sấy năng lượng mặt trời

- Nhà sấy năng lượng mặt trời là giải pháp được nâng cấp cao hơn từ việc phơi trực tiếp dưới ánh nắng nhằm làm khô sản phẩm nhưng tránh bị hư hỏng do thời tiết mưa nắng thất thường và cách ly với côn trùng, bụi bặm.
- Các sản phẩm ít hút ẩm có thể áp dụng được vì khi để qua đêm, nhiệt độ lạnh độ ẩm tăng cao, sản phẩm có xu hướng hút ẩm vào lại sản phẩm gây thâm đen hoặc hư hỏng. Những sản phẩm có thể phơi nắng vẫn cho chất lượng tốt thì áp dụng được trong nhà sấy này.
- Các sản phẩm có kích thước cồng kềnh như bún phở, miến được trên trên trên các thanh giá đỡ, tận dụng được không gia nhà sấy lớn.
- Các sản phẩm có thời gian làm khô nhanh như bánh tráng, các sản phẩm dạng bột.
- Các khu vực vùng nông thôn có đất rộng, tự làm nhà sấy để giảm giá thành và đảm bảo được việc làm khô sản phẩm so với phơi nắng, đảm bảo vệ sinh hơn trong khi chưa có phương án phù hợp hơn.
- Ứng dụng nhà sấy năng lượng mặt trời để tạo ý thức về việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường trong xã hội.
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 03
Ứng dụng năng lượng mặt trời làm khô sản phẩm
Tuy nhiên, không phải khi nào cũng nên ứng dụng nhà sấy năng lượng mặt trời.
- KHÔNG PHÙ HỢP với quy mô công nghiệp hoặc các sản phẩm cần sấy liên tục.
- KHÔNG PHÙ HỢP với các khu vực có số giờ nắng trong năm thấp, chênh lệnh nhiệt độ giữa ngày và đêm cao, độ ẩm môi trường lớn.
- KHÔNG PHÙ HỢP với quy mô sản xuất không thường xuyên.
- KHÔNG PHÙ HỢP với vùng hay có thiên tai, mưa bão lớn.

Ưu điểm nhà sấy năng lượng mặt trời

- Ưu điểm lớn nhất trong việc áp dụng nhà sấy là tránh được mưa gió, bụi và côn trùng so với phương pháp phơi nắng.
- Tăng được nhiệt độ sấy nhờ hiệu ứng nhà kính so với  phương án phơi nắng làm tăng khả năng bốc ẩm và làm khô sản phẩm.
- Không hoặc tiêu thụ ít năng lượng do không/chỉ sử dụng thiết bị đối lưu khí tuần hoàn trong nhà sấy.
- Trời có năng nhiệt được tạo ra dồi dào. Tiết kiệm được điện năng khi không lắp thêm các thiết bị điện hoặc gia nhiệt phụ trợ.
- Nhà sấy được thi công rất đơn giản, dễ làm giúp các khu vực vùng nông thôn dễ dàng tiếp cận.
- Đơn giản, dễ vận hành không yêu cầu kỹ thuật cao.
- Dễ sửa chữa hoặc thay thế linh kiện trong quá trình sử dụng.
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 04
Làm khô ớt bằng nhà sấy năng lượng mặt trời

Nhược điểm nhà sấy năng lượng mặt trời

- Phải thi công trực tiếp tại nới sử dụng, chủ đầu tư cần phải chuẩn bị mặt bằng và xử lý mặt bằng trước khi lắp đặt.
- Cần diện tích lắp đặt lớn (gấp 5 đến 10 lần so với máy sấy công nghiệp) và thường lắp ngoài trời, không có vật cản che nắng. 
- Dễ hư hại khi có bão lớn hoặc mưa nhiều.
- Phải vệ sinh bề mặt mái che thường xuyên để đảm bảo ánh sáng được xuyên thấu vào nhà sấy.
- Chỉ sử dụng được khi có thời tiết nắng và hiệu quả hơn ở các khu vực có số giờ nắng cao. Thường nhu cầu sấy lại yêu cầu liên tục và mùa mưa lại càng cần đến sấy, nhà sấy không hiệu quả.
- Không gian sấy rất lớn so với công suất nên chi phí điện năng dùng để đối lưu khối không khí nóng cho sấy phẩm khô đều cũng rất lớn.
- Sử dụng tấm nhựa Polycarbonate xuyên thấm nên không cách nhiệt tốt và ban đêm bị hấp thụ hơi lạnh ngoài khí trơi vào nhiều, dễ gây đọng sương và sản phẩm sấy bị hút ẩm ngược lại.
- Ban đêm không khí bên ngoài lạnh, làm sản phẩm bị hút ẩm trở lại gây thâm đen và giảm chất lượng.
- Một số mô hình có tích hợp thêm bộ gia nhiệt bằng điện hoặc than củi làm tăng chi phí đầu tư nhưng không hiệu quả về mặt cấp nhiệt. Không gian tiếp xúc môi trường lớn cần năng lượng rất cao để gia nhiệt phụ trợ thêm trong khi nhiệt độ môi trường ban đêm thường rất thấp. Đa số các nhà sấy không nên lắp thêm bộ gia nhiệt vì lý do trên.
- Vào mùa mưa nhiều, độ ẩm không khí cao gần như nhà sấy không phát huy tác dụng, dễ làm sản phẩm bị hư hỏng khi kéo dài thời gian làm khô.
- Nhiều sản phẩm phải trở mặt và trở khay giữa các tầng khi sấy. Sản phẩm khô không đều dễ hư hỏng khi bảo quản sản phẩm.
- Lượng nhiệt phụ thuộc vào ánh nắng nên quy trính sấy khó điều chỉnh và không đồng nhất, thời gian sấy cũng bị ảnh hưởng.
- Không phù hợp với các vật liệu yêu cầu nhiệt độ cao hơn trong quy trình sấy hoặc yêu cầu quy trình sấy chuẩn để đảm bảo độ đồng đều tất cả các mẻ sản phẩm.
- Nhà sấy đặt ngoài trời mưa nắng, trong buồng sấy chịu tác động nóng ẩm thường xuyên nên độ bền vật liệu không cao, dễ gây hiện tượng rỉ sắt và không thể vệ sinh gây mất an toàn vệ sinh thực phẩm, sản phẩm dễ bị nhiễm khuẩn khi chất lượng nhà sấy giảm xuống.
- Không gian rộng nên việc bố trí sản phẩm, đảo trộn và thu hồi sản phẩm phải đi lại nhiều gây mất khá nhiều thời gian. Chưa kể đến phải ở trong môi trường có nhiệt độ cao hơn bên ngoài cũng khiến cho điều kiện của người vận hành trở nên khó khăn hơn, ảnh hưởng đến sức khỏe.
- Không kết hợp được quy trình tự động hoặc sắp xếp theo quy trình sản xuất trong nhà máy. Nhà sấy phải đặt tách rời nhà xưởng để không bị cản nắng.
- Vì lắp cố định nên không thể cơ động di chuyển hoặc chuyển nhượng.
- Hiệu quả đầu tư cần xem xét kỹ lưỡng khi so sánh với máy sấy công nghiệp inox 304 hoàn toàn về chi phí đầu tư có khi lại cao hơn với cùng 1 công suất sấy. Chi phí sấy nếu cộng hết tất cả từ điện, nhân công, kháo hao , độ ổn định, an toàn và yêu cầu vận hành chưa chắc hiệu quả như kỳ vọng. Thậm chí giá trị sản phẩm sấy không đồng nhất trong 1 mẻ và các mẻ so với yêu cầu khiến việc đầu tư thất bại.
- Cuối cùng, cần lưu ý một vấn đề quan trọng là người vận hành cấp/đảo/lấy liệu không nên ở trong môi trường có nhiệt độ cao, độ ẩm cao và nhiều thành phần khí thoát ra từ sản phẩm và vật liệu nhựa chế tạo gây nguy hiểm cho hệ hô hấp. Chỉ vào nhà sấy khi các điều kiện môi trường đảm bảo cho sức khỏe con người.

Lời khuyên lựa chọn thiết bị phù hợp để đầu tư

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay, để ứng dụng năng lượng mặt trời là nhu cầu tất yếu. Tuy nhiên, việc ứng dụng như thế nào để tận dụng được các ưu thế là việc cần được xem xét, đấy cũng là lý do vì sao các doanh nghiệp sản xuất lớn khi áp dụng thiết bị sấy thường lựa chọn giải pháp máy sấy công nghiệp chuyên nghiệp thay vì đầu tư nhà sấy năng lượng mặt trời vì họ luôn chủ động có đủ thông tin phân tích cho việc quyết định đầu tư, không bị ảnh hưởng bởi số đông theo tâm lý chung mà không hiểu rõ được các góc cạnh lợi và hại khi lựa chọn. SUNSAY Việt Nam cung cấp 1 số lời khuyên cho việc đầu tư máy sấy ứng dụng năng lượng mặt trời hiệu quả.

Các tiêu chí đánh giá lựa chọn

Khi lựa chọn giải pháp sấy, chúng ta cần quan tâm đến các tiêu chí đánh giá sau:
- Khu vực lắp máy sấy: Số giờ nắng, nhiệt độ chênh lệch ngày/đêm, độ ẩm môi trường, thiên tai bão lũ lốc xoáy.
- Công suất sấy trong 1 ngày: liên quan đến phương án về lựa chọn quy mô đầu tư, tự động hóa và nhân công phục vụ.
- Thời gian sấy mỗi mẻ: trong ngày hay dài ngày.
- Tính chất vật liệu liên quan đến quy trình sấy: cần sấy khô liên tục hay không? dễ dàng hút ẩm trở lại hay không? có dễ dàng bị ảnh hưởng chất lượng khi quy trình sấy không được kiểm soát tốt hay không?
- Nhiệt độ sấy tối ưu trong quy trình: Nhiệt độ chỉ cần thấp, không cần đưa lên cao để diệt khuẩn hoặc làm chín hoặc sấy khô ở nhiệt độ cao.
- Yêu cầu về thi công: Cần thi công tại chỗ hay chuyển đến cấp điện là có thể vận hành.
- Chí phí đầu tư, vận hành, khấu hao.
- Tuổi thọ thiết bị: thiết bị inox tuổi thọ dài hơn vật liệu nhựa, sắt.
- Thay đổi vị trí đặt máy hoặc chuyển nhượng.

Đánh giá lựa chọn thiết bị sấy phù hợp

So sánh giữa các giải pháp sấy khác để đánh giá các tiêu chí trên nhằm có sự lựa chọn phù hợp.
Trong bài viết này, chúng tôi đưa ra các lời khuyên tổng thể về việc ứng dụng năng lượng mặt trời vào sấy như sau:
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 05
Ứng dụng nhà sấy tại những khu vực có số giờ nắng cao và độ ẩm môi trường thấp
- Ứng dụng nhà sấy năng lượng mặt trời đối với các khu vực có cường độ ánh sáng cao, số giờ nắng khi cần sấy nhiều để thay thế việc phơi nắng ngoài trời. Để đảm bảo đây là phương án hiệu quả hơn thì cần cân nhắc chi phí đầu tư, nếu tự thực hiện được với chi phí thấp có thể xem xét lực chọn.
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 06
Máy sấy lạnh sử dụng năng lượng điện mặt trời
- Ứng dụng máy sấy đối lưu công nghiệp được thiết kế chuyên nghiệp cùng với việc ứng dụng đầu tư hệ thống điện năng lượng mặt trời áp mái vừa làm mát mái che vừa sử dụng nguồn điện chủ động cho các thiết bị chiếu sáng, vừa chủ động cho quy trình sấy, sử dụng được nhiều loại công nghệ như sấy nóng, sấy lạnh hay sấy thăng hoa cùng một lúc. Đảm bảo quá trình sấy được diễn ra liên tục và chất lượng. Trong sản xuất, sự chủ động ổn định của quy trình sản xuất và quy trình sấy cần được chú trọng.
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 07
Máy sấy công nghiệp gia nhiệt bằng nước nóng và sử dụng điện mặt trời
- Ứng dụng máy sấy chuyên nghiệp cùng bộ thu điện năng lượng mặt trời và bộ thu nhiệt từ bức xạ năng lượng mặt trời để cấp nhiệt và cấp điện cho máy sấy cũng là giải pháp được quan tâm cho những hệ thống sấy có công suất lớn nhằm giảm chi phí sản xuất.
- Ứng dụng máy sấy chuyên nghiệp cùng máy nước nóng năng lượng mặt trời để cấp nhiệt cho máy sấy. Máy nước nóng năng lượng trời với chi phí hiện tại khá rẻ, hiệu suất nhiệt cao và ít tốn diện tích lắp đặt so với bộ thu khí - khí.
nha say nang luong mat troi uu nhuoc diem va nguyen tac lua chon 08
Máy sấy năng lượng mặt trời mini
- Ứng dụng các mô hình sấy mini có thể sản xuất sẵn với giá rẻ và công suất sấy nhỏ, cơ động để dễ dàng vận chuyển và sử dụng.

Tổng kết

Mỗi thiết bị sấy đều có ưu điểm và nhược điểm riêng của nó, nếu hiểu rõ và tận dụng được thế mạnh, khắc chế được nhược điểm sẽ phát huy được hiệu quả từ việc ứng dụng công nghệ mang lại trong giải pháp làm khô và bảo quản nông sản thực phẩm. Phương pháp làm khô sản phẩm bằng năng lượng mặt trời khi đầu tư đúng cách sẽ mang lại hiệu quả.

Tuy nhiên, khi các đơn vị cung cấp chỉ tập trung đưa ra những lợi ích bằng những so sách không chính xác và che lấp những hạn chế nhằm bán được máy, người tư vấn chỉ được đào tạo để bán được hàng, không có chuyên môn về lĩnh vực sấy và chủ đầu tư chỉ có thông tin 1 chiều từ đơn vị bán máy. Điều này sẽ dẫn đến huệ lụy cho xã hội bởi chi phí đầu tư nhà sấy không nhỏ và thường các cơ sở nhỏ vốn đầu tư hạn chế nên không còn cơ hội để sửa sai khi lựa chọn mô hình không phù hợp.

SUNSAY Việt Nam với mong muốn giúp lĩnh vực chế biến và bảo quản nông sản Việt Nam ngày càng phát triển, nâng cao giá trị và vị thế để sản phẩm Việt Nam có thể đi xa hơn trong môi trường giao thương toàn cầu. Những thông tin có thể sẽ giúp ích được cho những cá nhân hoặc tổ chức đang tìm hiểu về nhà sấy năng lượng mặt trời có thêm kênh thông tin tham khảo để đưa ra quyết định đầu tư phù hợp. 

Tác giả bài viết: ThS Phạm Hữu Tâm

Nguồn tin: SUNSAY Việt Nam

Tổng số điểm của bài viết là: 5 trong 1 đánh giá

Xếp hạng: 5 - 1 phiếu bầu
Click để đánh giá bài viết

  Ý kiến bạn đọc

Mã bảo mật   

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây