Nlmt mattroi nhom9 nhavy

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm lượng mặt trời Sinh từ phản ứng nhiệt hạch (tổng hợp H thành He) lõi Mặt Trời (MT) Đến Trái Đất sau khoảng phút 19 giây (thực cần khoảng thời gian lâu từ sinh lõi khỏi khí mặt trời để đến Trái Đất) Năng lượng (NL) từ mặt trời năm khoảng 173.000 terrawatts (khoảng 10.000 lần lượng sử dụng Trái Đất) Bản chất lưỡng tính sóng hạt (các photon ánh sáng, mang theo lượng) Năng lượng từ mặt trời chuyển hóa thành nhiều dạng lượng khác Trái Đất 34% phản xạ lại không gian (4% sau đến bề mặt bị phản xạ lại), 19% khí hấp thụ, 47% bề mặt Trái Đất hấp thụ 1.2 Lịch sử khai thác Từ xa xưa người biết sử dụng lượng mặt trời (NLMT) phục vụ sống: canh tác, làm muối, phơi quần áo, sấy khô thực phẩm, theo dõi thời tiết, dựa vào mặt trời để định thời gian, tạo lịch,… tồn nhiều văn hóa tơn giáo Sử dụng NLMT dạng: tập trung theo kiểu tháp nhiệt đun sôi nước quay tua bin phát điện (solar thermal energy) pin quang điện (photovoltaic cell) Pin quang điện (photovoltaic cell) – biến đổi trực tiếp NLMT thành điện năng:  Hiệu ứng quang điện lần đầu phát Edmund Becquerel năm 1839 (mới 19 tuổi)  Năm 1883 chế tạo pin quang điện với hiệu suất 1% Charles Fritts  Năm 1905 Einstein giải thích thành cơng hiệu ứng quang điện  Năm 1946 Russell Ohl xem người tạo pin NLMT Hiện Charanka Solar Park (Ấn Độ) nhà máy điện (kiểu pin) mặt trời lớn giới với cơng suất 600MW (ngồi cịn có Solar Star I, II Hoa Kỳ (579MW), Longyangxia Dam Solar Park Trung Quốc (320MW)… Nhà máy Ivanpah Solar Power Facility Hoa Kỳ nhà máy điện (kiểu nhiệt) lớn giới với công suất 392 MW Chương 2: CÁC PHƯƠNG THỨC VÀ CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1 Các phương thức sử dụng lượng mặt trời Hai phương pháp phổ biến dùng để thu nhận trữ lượng Mặt Trời phương pháp thụ động phương pháp chủ động 2.1.1 Phương pháp chủ động Sử dụng nguyên tắc thu giữ nhiệt cấu trúc vật liệu công trình xây dựng Kỹ thuật lượng mặt trời thụ động bao gồm định hướng tịa nhà phía Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi ánh sáng được phân tán đều, thiết kế khơng gian hài hòa với khơng khí tự nhiên Kỹ thuật lượng mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng quang điện và năng lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác lượng 2.1.2 Phương pháp thụ động: sử dụng thiết bị đặc biệt để thu xạ nhiệt sử dụng hệ thống quạt máy bơm để phân phối nhiệt Hai ứng dụng NLMT là:   Nhiệt Mặt Trời: chuyển xạ Mặt Trời thành nhiệt năng, sử dụng hệ thống sưởi, để đun nước tạo quay turbin điện  Điện Mặt Trời: chuyển xạ Mặt Trời (dưới dạng ánh sáng) trực tiếp thành điện (hay gọi quang điện-photovoltaics)  Hai dạng hệ thống dân dụng sử dụng NLMT phổ biến hệ thống sưởi nhiệt Mặt Trời hệ thống Quang Điện cá nhân Các hệ thống khác bao gồm: hệ thống đun nước Mặt Trời, máy bơm NLMT, Điện MT dùng trạm truyền thông vô tuyến vùng xâu vùng xa 2.2 Các công nghệ sử dụng lượng mặt trời 2.2.1 Công nghệ điện mặt trời Quang điện Khi chiếu sáng lớp tiếp xúc bán dẫn pn lượng ánh sáng bíến đổi thành lượng dịng điện chiều Hiện tượng gọi hiệu ứng quang-điện (photovoltaic) ứng dụng đề chuyển đổi lượng mặt trời thành điện Trong công nghệ quang-điện người ta sử dụng mô đun pin mặt trời (PMT) mà thành phần lớp tiếp xúc bán dẫn Silic loại n loại p, nSi/pSi (Hình 1) Hình 1- Nguyên lý cấu tạo PMT (trên) môđun PMT  Hiệu suất biến đổi quang-điện môđun PMT Si thương mại khoảng 11-14% Công nghệ sản xuất điện hồn tồn khơng gây ô nhiễm môi trường 2.2.2 Công nghệ Nhiệt từ mặt trời Từ lâu nhiệt từ xạ mặt trời dùng để phơi sấy, sưởi ấm, cách tự nhiên Hiện nhờ thiết bị nên nhiệt mặt trời sử dụng hiệu Có công nghệ thông dụng khai thác nhiệt mặt trời dựa hiệu ứng nhà kính và hiệu ứng hội tụ bức xạ mặt trời Hiệu ứng nhà kính hiệu ứng sau: kính có đặc tính cho xạ mặt trời có bước sóng nhỏ khoảng 0,7x 10 -6m qua dễ dàng, lại ngăn không cho xạ MT có bước sóng lớn khoảng 0,7x 10 -6m Bức xạ MT có bước sóng lớn khoảng 0,7x 10 -6m xạ nhiệt nung nóng vật bị tia chiếu vào Lợi dụng đặc tính kính người ta tạo hộp thu NLMT hình để sản xuất nước nóng, sấy nơng sản phẩm, sưởi ấm… Hình 2- Cấu tạo nguyên lý thu NLMT nhờ hiệu ứng nhà kính Tia mặt trời xuyên qua kính (1) tới hấp thụ (2) bị hấp thụ phần lớn NL Các tia nhiệt thứ cấp từ hấp thụ có bước sóng λ > 0,7μm bị kính ngăng lại Như hộp thu cho ánh sáng MT vào mà không cho nên hấp thụ ngày nóng lên Nhiệt từ hấp thụ sử dụng để đun nước, sấy, sưởi ấm, Hiệu suất thu nhiệt của bộ thu có thể đạt đến 50% Để sản xuất điện từ nhiệt NLMT người ta sử dụng hệ thống gương cầu hay gương parabol để hội tụ tia mặt trời vào điểm hay trục hội tụ Tại điểm hội tụ nhiệt độ lên đến hàng trăm hay chí đến hàng nghìn độ Nếu cho chất lỏng nước, dầu, qua vùng hội tụ chất lỏng bị bay áp suất cao Cho qua tua bin phát điện Công nghệ gọi công nghệ nhiệt điện mặt trời Chương 3: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1 Trên giới Trong nhiều năm qua, tốc độ tăng trưởng lượng mặt trời toàn giới thúc đẩy, triển khai châu Âu sau sang châu Á, đặc biệt Trung Quốc Nhật Bản, số lượng ngày tăng nước vùng lãnh thổ giới Úc, Canada Chile, Ấn Độ, Israel, Mexico, Nam Phi, Hàn Quốc, Thái Lan, Hoa Kỳ Tăng trưởng toàn giới pin quang điện đạt mức trung bình 40% năm kể từ năm 2000 tổng công suất lắp đặt đạt 139 GW vào cuối năm 2013 Theo Hiệp hội Công nghiệp quang điện châu Âu, năm 2012 cột mốc quan trọng cho lĩnh vực phát triển ngành công nghiệp lượng mặt trời,  tổng công suất nhà máy điện lượng mặt trời giới vượt mốc 100 GW Và theo dự báo, vào năm 2020, toàn giới bùng nổ cách mạng lượng mặt trời, tổng công suất nhà máy điện lên tới 600 GW Phát điện từ lượng mặt trời Năm Năng lượng (TWh ) % Của Tổng 2004 2,6 0.01% 2005 3.7 0.02% 2006 5.0 0.03% 2007 6.8 0.03% 2008 11.4 Tổng công suất 19,3 0.06% 0,15% 38.200 0.27% 2013 31.4 Đức 60,6 96.7 Trung Quốc 134,5 2014 3.185,9 Nhật Bản 23.300 0,79% 2009 2010 2011 2012 0.10% 0.43% 28.199 0,58% Nguồn: BP -Statistical Đánh giá lượng Ý 18.460 giới năm 2015  Hoa Kỳ 18.280 Pháp 5660 Tây Ban Nha 5358 Anh 5.104 Châu Úc 4136 10 nước Bỉ 3.074 Top 10 quốc gia sử dụng lượng mặt trời vào năm 2014 (MW) (Nguồn: Dữ liệu: IEA-PVPS Snapshot Global PV 1992-2014 báo cáo, tháng ba năm 2015) 3.1.1 Đức Riêng năm 2009, Đức lắp đặt 3,8 GW PV cơng suất lượng mặt trời có thêm 3,3 GW công suất lượng mặt trời năm GW năm giai đoạn 2010 2012 Mặc dù có suy giảm năm 2013, Đức dự kiến thị trường lượng mặt trời hàng đầu châu Âu năm tới.Vào tháng hai năm 2014 công suất tổng thể đạt 36 gigawatt (GW) vào tháng hai năm 2014. Quang điện đóng góp gần 6% nhu cầu điện q́c gia Tuy nhiên, thời kỳ bùng nổ đã kết thúc vào năm 2012 3.1.2 Trung Quốc  Năng lượng mặt trời Trung Quốc ngành công nghiệp lớn đại lục Trung Quốc. Năm 2007 Trung Quốc sản xuất 1700 MW pin mặt trời, gần nửa giới sản xuất 3800 MW Sản xuất pin mặt trời Trung Quốc tăng gấp bốn lần báo cáo năm 2009 2011 để vượt qua toàn nhu cầu toàn cầu. Cuối tháng năm 2015 Trung Quốc có cơng suất lắp đặt 33,12 GW lượng mặt trời với mục tiêu 15GW lắp đặt bổ sung lượng mặt trời vào cuối năm 2015 15GW   3.1.3 Nhật Bản Năng lượng mặt trời ở Nhật Bản đã mở rộng từ năm cuối thập niên 1990. Đất nước nước hàng đầu sản xuất pin mặt trời nằm top bảng xếp hạng nước với PV hầu hết lượng mặt trời lắp đặt, với 4.914 MW lắp đặt cuối năm 2011  Đến cuối năm 2014, cơng suất tích lũy đạt 23,3 GW, vượt qua Italia (18,5 GW) trở thành nhà sản xuất điện pin mặt trời lớn thứ ba giới, sau Đức (38,2 GW) và Trung Quốc (28,2 GW). Công suất lắp đặt tổng thể ước tính đủ để cung cấp 2,5% nhu cầu điện hàng năm quốc gia 3.1.4 Ý Tính đến cuối năm 2010, có 155.977 nhà máy lượng mặt trời, với tổng công suất 3.469,9 MW.  Số lượng nhà máy có tổng cơng suất tăng mạnh năm 2009 2010 .Tổng công suất điện lắp đặt tăng gấp ba nhà máy cài đặt tăng gấp đôi năm 2010 so với năm 2009, với gia tăng kích thước trung bình nhà máy 3.1.5 Hoa kỳ Tính đến quý IV năm 2014, Mỹ có 18,3  (GW) cơng suất quang điện lắp thêm 1,7 GW năng lượng mặt trời tập trung . Trong mười hai tháng đến tháng 11 năm 2015, quy mơ tiện ích lượng mặt trời tạo 25,8 terawatt giờ (TWh), 0,63% tổng lượng điện Mỹ. Trong thời gian tổng hệ lượng mặt trời, bao gồm ước tính phân hệ quang điện lượng mặt trời 37,9 TWh, 0,92% tổng lượng điện Mỹ Đồng thời, năm 2015 32% tất hệ điện công suất Mỹ từ lượng mặt trời 3.1.6 Pháp Pháp tiếp tục hưởng lợi giá từ FiT thiết kế cho tồ nhà tích hợp pin quang điện (BIPV), tăng trưởng lượng mặt trời đất nước bị chậm lại thiếu hỗ trợ trị, Hiệp hội Cơng nghiệp quang điện châu Âu (EPIA) báo cáo cơng bố trước năm 2014 ( PDF ) công từ ngành công nghiệp hạt nhân lượng nhiên liệu hóa thạch Sản xuất lượng từ pin quang điện 1,905.7 GWh vào năm 2010 Tốc độ tăng trưởng hàng năm nhanh năm gần đây: 251% năm 2009 182% vào năm 2010.  10 Các công ty viễn thông quốc gia (VNPT) EVN sở hữu công ty cho việc thiết kế lắp đặt hệ thống điện lượng mặt trời cho nhu cầu nội họ Ở Việt Nam, ứng dụng lượng mặt trời ngày phát triển từ năm 1990.Hình cho thấy phát triển PV Việt Nam 10 năm qua từ năm 1998 đến năm 2008 Các ứng dụng bao gồm điện lượng mặt trời cho gia đình trung tâm dịch vụ, hệ thống sưởi ấm nước lượng mặt trời, lượng mặt trời PV điện, sấy lượng mặt trời ánh sáng Trong số ứng dụng khác nhau, cơng nghệ đun nước nóng lượng mặt trời sử dụng hiệu phổ biến Đến cuối năm 2014, khoảng 15.000 hệ thống ứng dụng PV quy mô nhỏ với tổng công suất 3.600 kWp, phần lớn