Tìm hiểu năng lượng tái tạo; Phân tích, đánh giá hiệu quả khai thác sử dụng năng lượng mặt trời

Tìm hiểu năng lượng tái tạo; Phân tích, đánh giá hiệu quả khai thác sử dụng năng lượng mặt trời

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng là một trong những yếu tố thiết yếu cho sự tồn tại và pháttriển của xã hội cũng như duy trì mọi sự sống trên trái đất Trong nhiều thập

kỷ vừa qua, việc tiêu thụ năng lượng trên thế giới tăng lên cùng với sự pháttriển kinh tế, trong đó nhiên liệu hóa thạch như dầu thô, than đá và khí tựnhiên chiếm phần lớn nguồn năng lượng tiêu thụ Do sự khai thác và sửdụng mạnh mẽ, nguồn năng lượng hoá thạch quý giá, nguồn năng lượngkhông tái tạo, đang cạn dần, dẫn đến nguy cơ mất an ninh năng lượng ởnhiều quốc gia, khu vực và quốc tế Việc phát triển và khai thác năng lượngtái tạo là một hướng đi quan trọng và rất được quan tâm trên thế giới và ViệtNam

Nhiều năm qua, Đảng và Chính phủ đã quan tâm đầu tư cao nhất chongành năng lượng so với các ngành công nghiệp khác Các doanhnghiệp điện, dầu khí, than đá có đóng góp lớn để đảm bảo năng lượng chophát triển kinh tế và sinh hoạt nhân dân Tuy nhiên hiện tại đã có nhữngcảnh báo về mất an ninh năng lượng Nếu ngành năng lượng nước ta không

đi trước thì không thể đáp ứng đủ năng lượng cho tăng trưởng kinh tế bềnvững, nước ta khó trở thành nước công nghệp vào năm 2020 như nghị quyết

TW đã đề ra Nếu chỉ dựa vào năng lượng hóa thạch như hiện nay mà khôngquan tâm phát triển các dạng năng lượng sạch, tái tạo thì cũng khó đảm bảo

an ninh năng lượng dài hạn khi nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn dần.Hơn nữa, nếu sử dụng quá nhiều năng lượng khoáng sẽ gây ô nhiễm lớn

Việt Nam là nước được đánh giá rất dồi dào tiềm năng về năng lượng tái

tạo (như năng lượng gió, thuỷ điện, mặt trời ) Năng lượng tái tạo có thể tạo

ra nguồn điện ngoài lưới tại chỗ, rẻ tiền, góp phần đảm bảo an ninh nănglượng Nếu được đầu tư phát triển nguồn năng lượng tái tạo đúng hướng,nguồn năng lượng này có thể góp phần quan trọng vào giải quyết vấn đềnăng lượng, khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường, gópphần đảm bảo sự phát triển kinh tế bền vững của Việt Nam

Xuất phát từ những thực tế trên, em đã chọn đề tài “Tìm hiểu năng lượng tái tạo; Phân tích, đánh giá hiệu quả khai thác sử dụng năng lượng mặt trời ” Nhằm giúp cho mọi người hiểu rõ lợi ích khi sử dụng và đặc biệt

là hiệu quả cụ thể về kinh tế mà thiết bị đun nước nóng năng lượng mặt trờiđem lại

Mục tiêu của báo cáo là nhằm tìm hiểu đánh giá tình hình phát triển và

ứng dụng năng lượng mặt trời vào đời sống Qua quá trình làm đồ án, emmong muốn có thể vận dụng kiến thức của mình để tư vấn và phân tích chongười sử dụng hiểu rõ về lợi ích kinh tế - môi trường khi họ sử dụng thiết bịđun nước nóng năng lượng mặt trời Đồng thời em hy vọng đồ án có thể trởthành tư liệu tuyên truyền giúp cho người dân hiểu chi tiết hơn về công nghệsản xuất và lợi ích mà thiết bị đem lại Từ việc phân tích hiệu quả kinh tế -môi trường ở quy mô nhỏ ( hộ gia đình), em muốn chỉ ra một điều với hiệuquả như vậy nếu như năng lượng mặt trời được phát triển cả về chiều rộng

và chiều sâu thì hiệu qua mà năng lượng mặt trời đem lại là hết sức to lớnkhông chỉ đối với người sử dụng mà còn đối với toàn thể xã hội, góp phầnvào việc tạo ra một môi trường trong lành cho nhân loại

Kết cấu báo cáo gồm 3 phần chính:

CHƯƠNG 1: Giới thiệu cơ quan thực tập

CHƯƠNG 2: Tổng quan về năng lượng tái tạo

CHƯƠNG 3: Khảo sát, đánh giá tình hình sử dụng năng lượng mặt trời.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP

1.1 TÌM HIỂU CHUNG VỀ VIỆN KHOA HỌC NĂNG LƯỢNG

1.1.1 Quá trình thành lập

Viện Khoa học năng lượng là Viện nghiên cứu cấp quốc gia trực thuộcViện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Viện Khoa học năng lượng có chứcnăng nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và đào tạo cán bộ trình độcao về năng lượng

Tiền thân của Viện Khoa học năng lượng ngày nay là Tổ Năng lượngthuộc Ủy Ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nước, nước Việt Nam Dân chủ Cộnghòa

Tới năm 1975, Viện Khoa học Việt Nam được thành lập, Tổ Năng lượngtrước đây được chuyển và nâng cấp nhiều lần thành phòng Năng lượng,Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Năng lượng thuộc Viện Khoa học

Việt Nam Do nhiều lần sắp xếp lại tổ chức, ngày 12 tháng 5 năm 2008, Thủ

tướng Chính phủ ký ban hành Nghị định số 62/2008/NĐ-CP quy định chứcnăng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Viện Khoa học và Côngnghệ Việt Nam, trong đó có việc thành lập Viện Khoa học năng lượng ngàynay

- Tên giao dịch bằng tiếng Anh: Institute of Energy Science

- Tên viết tắt bằng tiếng Anh: IES

1.1.2 Cơ cấu tổ chức

- Các phòng ban:

1 Phòng quản lý Phụ trách phòng: KS Trần Thế Vinh Tổng hợp

2.TT nghiên cứu hệ thống Giám đốc: Th.s Đoàn Văn Bình Năng lượng

3.TT năng lượng mới và tái tạo Giám đốc: KSC: Trần Khắc Tuyến

4.TT công nghệ năng lượng Giám đốc: TS Nguyễn Đình Quang

Và vật liệu

5 TT tư vấn phát triển P.Giám đốc: Th.s Nguyễn Bình Khánh Năng lượng

6 Trung tâm Nghiên cứu Giám đốc: TS: Ngô Tuấn Kiệt

ứng dụng và Triển khai công nghệ

- Cơ cấu tổ chức:

Phó viện trưởng

Phó viện trưởng Trung

Trung tâm công nghệ

NL và vật liệu mới

Trung tâm tư vấn và phát triển năng lượng

Trung tâm nghiên cứu ứng dụng và TKCN

Phòng quản lý tổng hợp

1.1.3 Chức năng và nhiệm vụ

Viện có các nhiệm vụ chủ yếu sau:

- Nghiên cứu tổng hợp các nguồn tài nguyên năng lượng, điều kiện

tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường để cung cấp cơ sở khoahọc cho việc xây dựng chính sách, chiến lược, quy hoạch kế hoạchphát triển hệ thống năng lượng và an ninh quốc gia

- Điều tra, đánh giá tiềm năng, nghiên cứu công nghệ khai thác và sửdụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo ở Việt Nam

- Nghiên cứu phát triển công nghệ khai thác, biến đổi, truyền tải,phân phối và sử dụng hiệu quả, tiết kiệm nhiên liệu – năng lượng

- Nghiên cứu chế taọ các thiết bị và vật liệu mới trong năng lượng,

tổ chức sản xuất, kinh doanh, xuất nhập khẩu thiết bị, công nghệ vàđầu tư trong lĩnh vực năng lượng

- Triển khai, ứng dụng và chuyển giao các kết quả nghiên cứu khoahọc và công nghệ mới, tổ chức sản xuất, kinh doanh, tư vấn dịch

vụ trong điều tra, khảo sát, lập kế hoạch, thiết kế và giám sát đầu

tư xây dựng các công trình năng lượng và cơ sở hạ tầng liên quan

- Thẩm định trình độ công nghệ, thẩm định đầu tư các công trìnhnăng lượng

- Thực hiện hợp tác quốc tế về nghiên cứu khoa học và phát triểncông nghệ năng lượng

Ngày nay, Viện Khoa học năng lượng có đội ngũ cán bộ trên 90 ngườigồm GS, TS, các nhà khoa học và chuyên gia có trình độ chuyên môn cao,nhiều kinh nghiệm nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và ứng dụngtriển khai trong lĩnh vực năng lượng trên mọi miền của đất nước

1.1.4 Quan hệ hợp tác với các tổ chức trong và ngoài nước

Viện đã có quan hệ hợp tác với nhiều chuyên gia và tổ chức nghiên cứutriển khai trong và ngoài nước về lĩnh vực khai thác, sử dụng nghiên cứu vàtriển khai các dự án về năng lượng, thủy lợi, thủy điện.

1.1.5 Kết quả và năng lực sở trường của Viện

1.1.5.1 Một số kết quả nghiên cứu khoa học và triển khai công nghệ

Trong thời gian vừa qua,lực lượng các bộ nghiên cứu năng lượng đã thựchiện nhiều đề tài NCKH và ứng dụng phát triển công nghệ năng lượng baogồm:

- Các đề tài NCKH, nhiệm vụ thuộc Chương trình mục tiêu quốc gia cấpViện Khoa học và công nghệ Việt Nam, cấp Bộ và cấp tỉnh

1.1.5.2 Các dự án triển khai công nghệ và HTQT

Triển khai công nghệ

- Tham gia thẩm định các công trình năng lượng

- Tư vấn thiết kế quy hoạch, lập báo cáo NCKH và TKNL các côngtrình năng lượng

- Tư vấn lập hồ sơ mời thầu và xét thầu, giám sát thi công các côngtrình năng lượng

1.2 TÌM HIỂU VỀ TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

VÀ VẬT LIỆU MỚI 1.2.1.Quá trình thành lập và cơ cấu tổ chức

Trung tâm Công nghệ năng lượng và Vật liệu mới là đơn vị trực thuộcViện Khoa học năng lượng (tương đương cấp Phòng của Viện nghiên cứukhoa học thuộc Chính Phủ) trên cơ sở sắp xếp lại Phòng Biến đổi nănglượng và vật liệu mới, Phòng Công nghệ tiết kiệm năng lượng theo quyết

định số 137/QĐ-VKHNL ngày 14 tháng 7 năm 2008 của Viện Khoa họcnăng lượng.

Hiện nay, Trung tâm gồm có 14 cán bộ nghiên cứu, do TS NguyễnĐình Quang là giám đốc, KSC Trương Quốc Thành là Phó Giám đốc PhóViện trưởng Đỗ Bình Yên được giao nhiệm vụ theo dõi hoạt động của Trungtâm và phụ trách hướng nghiên cứu, phát triển công nghệ sử dụng nănglượng tiết kiệm và hiệu quả của Viện Khoa học năng lượng

+ Thực hiện công tác đào tạo và hợp tác quốc tế trong lĩnh vực nghiêncứu được giao.

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO 2.1.Các nguồn năng lượng tái tạo

2.1.2 Sự cần thiết phát triển năng lượng tái tạo

Trong quá trình phát triển, các quốc gia luôn đặt vấn đề an toàn nănglượng lên hàng đầu Cùng với sự phát triển kinh tế, đời sống nhân dân tăngcao nên nhu cầu sử dụng năng lượng càng tăng Nguồn năng lượng sử dụngchủ yếu ngày nay là dầu, than đá, khí gas

Trong khi đó sự khai thác và sử dụng mạnh mẽ nên nguồn năng lượng hoáthạch quý giá (không tái tạo) đang cạn dần, dẫn đến nguy cơ mất an ninhnăng lượng ở nhiều quốc gia, khu vực và quốc tế Vì vậy, việc phát triển vàkhai thác năng lượng tái tạo rất được các nước trên thế giới quan tâm pháttriển

Năng lượng tái tạo có thể tạo ra nguồn điện ngoài lưới tại chỗ, rẻ tiền, gópphần đảm bảo an ninh năng lượng Nếu được đầu tư phát triển nguồn nănglượng tái tạo đúng hướng, nguồn năng lượng này có thể góp phần quan trọngvào giải quyết vấn đề năng lượng, khai thác hợp lý tài nguyên thiên nhiên,

bảo vệ môi trường góp phần đảm bảo sự phát triển kinh tế bền vững Vì vậyphát triển năng lượng tái tạo là hết sức cần thiết

2.1.3 Sự phát triển năng lượng tái tạo trên thế giới

Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang hối hả phát triển, ứng dụngnguồn năng lượng tái tạo, chẳng hạn như Trung Quốc, Đức và NhậtBản Nguyên nhân chính là năng lượng truyền thống (than, dầu,khí ) sắp cạn kiệt, nguồn cung cấp biến động về giá cả, chịu ảnhhưởng của chính trị và việc sử dụng chúng làm phát thải khí nhàkính, gây hiệu ứng nóng lên toàn cầu

Thế giới dường như đang đứng trước sự kết thúc của thời đại "vàng đen"giá rẻ Đã từ không chỉ một năm nay giá dầu mỏ trên thị trường quốc tếkhông ngừng tăng với tốc độ phi mã, lập hết kỷ lục kinh hồn này đến kỷ lụckinh hồn khác Và không có dấu hiệu là tiến trình này sẽ sớm kết thúc Điều

đó đang buộc không ít quốc gia phải suy nghĩ tới những đề án tìm kiếm cácnguồn năng lượng khác

Tính trung bình, các nước muốn thoát khỏi sự lệ thuộc vào dầu mỏ, khíđốt và than đá dự tính tới năm 2010 sẽ nhận được từ 5% tới 30% lượng điệnnăng nhờ sử dụng thủy điện, năng lượng mặt trời, gió, các chất sinh học…Những quốc gia có kế hoạch giàu tham vọng nhất theo hướng này là Áo (dựtính tới năm 2010 sẽ đáp ứng khoảng 78% nhu cầu về nhiên liệu của mìnhnhờ các nguồn năng lượng tái tạo), Thụy Điển (60%) và Latvia (49,3%) Nguồn "điện xanh" dồi dào nhất hiện nay là gió Năm 2007, tổng sảnlượng điện sản xuất từ gió trên thế giới đã tăng 28% so với năm 2006 và đạtmức 95 gigaoát Lĩnh vực có tốc độ phát triển nhanh hơn cả là năng lượngmặt trời: năm 2007, tỉ lệ tăng trưởng của lĩnh vực này là 50% và đạt 7,7gigaoát

Hiện nay, nguồn điện mặt trời cung cấp năng lượng cho chiếu sáng, sưởi

ấm và các nhu cầu nhiêu liệu khác của khoảng 50 triệu căn nhà trên thế giới.Năm 2007 đã sản xuất 53 tỉ lít nhiên liệu sinh học (cồn và diezel sinh học),tăng 43% so với năm 2005

Năm 2007, các nhà đầu tư quan tâm hơn cả tới năng lượng gió và mặttrời: hai lĩnh vực này chiếm 47% và 30% tổng số tiền đầu tư Năm 2006, tạicác nhà máy "năng lượng xanh" có tới hơn 2,4 triệu người làm việc

Hiện nay, tại không dưới 60 quốc gia có các chương trình nhà nước nhằmgia tăng sản xuất năng lượng tái tạo 48 quốc gia sử dụng chính sách cungcấp các ưu đãi khác nhau cho công nghiệp sản xuất "năng lượng sạch", tức làbằng cách đó khuyến khích sự từ chối nguồn năng lượng điện hạt nhân vàhyđrôcácbon

Những nước tiêu thụ và sản xuất chính yếu nguồn nhiên liệu sinh học

sẽ vẫn là Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu và Brazil Dự đoán, etanol sẽ là thànhphần chính tạo nên sự gia tăng sử dụng nhiên liệu sinh học vì chi phí sảnxuất của nó sẽ ngày càng giảm nhanh hơn so với chi phí sản xuất diezel sinhhọc Nhu cầu ngày một tăng của lương thực là một yếu tố hạn chế sản xuấtnhiên liệu sinh học Hiện nay, để sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giớiđang sử dụng gần 14 triệu ha hay 1% diện tích ruộng canh tác

2.1.4 Phát triển năng lượng tái tạo ở Việt Nam

Trong thời đại ngày nay khi mà nguồn tài nguyên năng lượng trên thếgiới đang ngày càng cạn kiệt (theo dự đoán của nhiều chuyên gia, trữ lượngdầu mỏ trên thế giới sẽ được sử dụng hết vào năm 2050) thì việc tìm kiếm,phát triển các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) là rất quan trọng NLTT lànăng lượng từ những nguồn liên tục mà theo chuẩn mực của con người là vôhạn Các dạng NLTT rất đa dạng bao gồm là năng lượng mặt trời, địa nhiệt,năng lượng sinh ra khi sinh khối được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực ViệtNam được đánh giá có tiềm năng dồi dào về NLTT, nhưng việc phát hiện,khai thác và sử dụng NLTT đang còn là vấn đề mới được quan tâm, và tấtnhiên chưa có vị trí xứng tầm với tiềm năng của nó

Việt Nam có nhiều tiềm năng về phát triển thủy điện, phong điện, điệnmặt trời, địa nhiệt… Do cấu trúc địa lý, Việt Nam là một trong số 14 nướctrên thế giới đứng đầu về tiềm năng thuỷ điện

Sở hữu nguồn năng lượng gió tốt nhất khu vực Đông Nam Á và 2.500 giờ nắng mỗi năm tương đương gần 44 triệu tấn dầu quy đổi, nhưnglâu nay Việt Nam lại chưa khai thác hợp lý nguồn tài nguyên này

Theo Viện Năng lượng, Việt Nam có tiềm năng năng lượng gió khá lớn(1.800 MW), đường biển trải dài khiến lưu lượng gió dồi dào Hiện tại, Công

ty Fuhrlaender (Đức) đã hỗ trợ công nghệ cho Việt Nam, đưa 6 tổ turbinegió công suất mỗi tổ 1,5 MW vào vận hành tại Bình Thuận và cung cấp điệnvào hệ thống điện quốc gia.

Về năng lượng mặt trời, nhiều nước trên thế giới đã ra thác hiệu quảnhưng ở Việt Nam vẫn chưa tận dụng được hết nguồn năng lượng sạch vàtiết kiệm này Năng lượng mặt trời dùng để sản xuất điện ở Việt Nam chủyếu là công nghệ nguồn điện pin mặt trời được ứng dụng ở khu vực nôngthôn, miền núi, vùng sâu, vùng xa và hải đảo

Ngoài phong điện, tiềm năng sinh khối trong phát triển năng lượng bềnvững ở Việt Nam cũng khá lớn Nguồn sinh khối chủ yếu ở Việt Nam

là trấu, bã mía, sắn, ngô, quả có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đôthị và phụ phẩm nông nghiệp Trong đó, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía

là 200-250MW, trong khi trấu có tiềm năng tối đa là 100 MW Hiện cả nước

có khoảng 43 nhà máy mía đường, trong đó 33 nhà máy sử dụng hệ thốngđồng phát nhiệt điện bằng bã mía với tổng công suất lắp đặt 130MW

Tháng 12/2009, nước ta đã nhận được 250 triệu đôla từ Quỹ Công nghệsạch (CTF) để thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo (thủy điện, địa nhiệt,gió, mặt trời….) đạt mức 5% vào năm 2020 Các nguồn năng lượng mới vàtái tạo này sẽ góp phần tiết kiệm 10% năng lượng tiêu thụ của quốc gia

2.1.5 Các dạng năng lượng tái tạo

2.1.5.1 Năng lượng gió

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khíquyển trái đất

Tiềm năng gió tại Việt Nam không bằng các nước châu Âu, song sovới Đông Nam Á thì lại có tiềm năng nhất bởi vì nước ta có bờ biển dài, lạinằm giữa chí tuyến Bắc và xích đạo, nơi có gió thổi điều hòa nhất: tại bánđảo là 860-1410 kWh/m2/năm; khu vực duyên hải là 800 - 1000 kWh/

m2/năm; một số khu vực nội địa là 500-800 kWh/m2/năm Đây là nguồn tiềmnăng lớn cung cấp điện cho những khu dân cư ven biển và đảo xa bờ, đápứng nhu cầu năng lượng cho dân sự và quân sự

Hiện nay có Nhà máy điện gió Tuy Phong hoạt động với công suất 120

MW ở Bình Thuận sắp phát điện với 5 tuabin với công suất phát 1,5MW/tuabin Trong tương lai gần có dự án đầu tư xây dựng nhà máy điện gióvới công suất 30 MW tại Khánh Hòa, dự án điện gió tại đảo Lý Sơn ở QuảngNgãi và dự án xây dựng 20 cột gió với tổng công suất 15 MW tại Quy Nhơn

Tính đến cuối năm 2003 Việt Nam đã có khoảng 1300 máy phát điệngió phát điện cỡ gia đình (Công suất từ 150 W đến 200 W) đã được lắp đặt

sử dụng, chủ yếu ở vùng ven biển từ Đà nẵng trở vào

2.1.5.2 Năng lượng sinh khối

Năng lượng sinh khối là năng lượng cung cấp từ thực vật và các chất thảicủa sinh vật bị phân huỷ Nếu được xử lý trong các hầm ủ đặc biệt, từ sinhkhối ta có thể lấy ra một loại khí có thể cháy được, gọi là "khí sinh học" hay

"biogas", trong đó thành phần chủ yếu là khí metan

Các nguồn sinh khối khá đa dạng gồm cả các chất thải, dư lượng từ nôngnghiệp và lâm nghiệp cũng như các cây trồng dùng cho đun nấu, nhiên liệu

và phát điện Sinh khối cung cấp khoảng 9-13 % năng lượng cấp trên toànthế giới Sinh khối được cung cấp lớn nhất ở các nước đang phát triển vớikhoảng 1/3 -1/5 tiêu thụ năng lượng Sử dụng sinh khối truyền thống nhất là

ở các nước đang phát triển là nhiên liệu cho đun nấu và sưởi ấm

Năng lượng sinh khối có nhiều dạng: gỗ, sản phẩm phụ của ngành lâmnghiệp như mùn cưa, chất thải nông nghiệp như rơm, phân chuồng, cây nănglượng (mía, liễu) Ngoài ra, còn có chất thải thực vật từ công viên, vườn, lềđường…

Tiềm năng sinh khối ở Việt Nam khá lớn, chủ yếu là trấu, bã mía, sắn,ngô, quả có dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị và phụ phẩm nôngnghiệp Theo một nghiên cứu, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía là 200-250

MW, trấu có tiềm năng là 100MW Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy míađường, trong đó 33 nhà máy đã sử dụng hệ thống phát nhiệt điện bằng bãmía với tổng công suất lắp đặt 130 MW Tuy nhiên, nếu thừa điện thì cácnhà máy này cũng không bán được Ngoại trừ mía đường, các nguồn sinhkhối khác vẫn chưa được khai thác để sản xuất điện một cách triệt để

2.1.5.3 Thủy điện

Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số năng lượngthuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quaymột tuốc bin nước và máy phát điện Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụngnăng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng cácđập nước như năng lượng thuỷ triều.

Thuỷ điện, sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sônghiện nay chiếm 20% lượng điện của thế giới.Nauy sản xuất toàn bộ lượngđiện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầucủa họ (2004),Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70%nhu cầu của họ) Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhấtthế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ

Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũngthường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vàogiờ thấp điểm, trên thực tế các hồ chứa thuỷ điện bằng bơm thỉnh thoảngđược dùng để tích trữ điện được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện để dành

sử dụng vào giờ cao điểm Thuỷ điện không phải là một sự lựa chọn chủchốt tại cácnước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó

có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay khôngthể khai thác được vì các lý do khác như môi trường

Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu Các

nhà máy thuỷ điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạchnhư dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu.Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một

số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến

100 năm trước Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tựđộng hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường

Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ýnhất để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấpvào giờ thấp điểm (điều này xảy ra bởi vì các nhà máy nhiệt điện không thểdừng lại hoàn toàn hàng ngày) để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điệnvào giờ cao điểm hàng ngày Việc vận hành cách nhà máy thuỷ điện hồ chứabằng bơm cải thiện hệ số tải điên của hệ thống phát điện

Những hồ chứa được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện thường lànhững địa điểm thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, và trở thànhđiểm thu hút khách du lịch Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới

tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, có thể xây thêm một nhà máy thuỷ điện vớigiá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập.

2.2 Năng lượng mặt trời

2.2.2.Tiềm năng và tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới

NLMT chiếu trên mặt đất ở những nơi khác nhau là không giống nhau,trung bình khoảng 100 W/m2, cao nhất khoảng 1000 W/m2 Trong thực tế trữlượng NLMT có thể sử dụng là khoảng 170 TOE/năm, ở quy mô toàn cầuthì năng lượng này không lớn lắm, nhưng nó lại có ý nghĩa đối với các quốcgia mạng lưới phân phối điện năng vẫn còn thưa thớt như: Ấn Độ, TrungQuốc hoặc Châu Phi

Khả năng ứng dụng NLMT thay đổi theo từng vùng miền, điều kiện thờitiết Nếu tính trung bình cho toàn bộ diện tích trái đất, trong vòng 24 giờ,một ngày, trung bình 1m2 nhận được 4,2 kWh Ở sa mạc, không khí rất khô

và có ít mây che phủ,nguồn NLMT là nhiều nhất, hơn 6,0 kWh/ngày/m2.Ánh sáng mặt trời cũng thay đổi theo mùa, có những vùng nhận được rất ítnguồn NLMT vào mùa đông chỉ khoảng 0,7 kWh/ ngày

Năng lượng mặt trời có tiềm năng lớn, nhưng trong năm 2008 chỉ cungcấp 0,02% của tổng cung cấp năng lượng của thế giới Tuy nhiên, việc sửdụng đã tăng lên gấp đôi mỗi năm, trong đó có tiềm năng cung cấp hơn 1000lần tổng tiêu thụ năng lượng, sẽ trở thành nguồn năng lượng thống trị trongvòng một vài thập kỷ tới

Trên thế giới, nhiều nước đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giảipháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống Tại Đan Mạch, năm

2000 hơn 30% hộ dân sử dụng tấm thu năng lượng mặt trời, có tác dụng làmnóng nước Ở Brazil, những vùng xa xôi hiểm trở điện năng lượng mặt trờiluôn chiếm vị trí hàng đầu

Vào năm 2009, tổng công suất lắp đặt hệ thống nước nóng năng lượngmặt trời là khoảng 184GW Ngày nay thế giới đang đẩy mạnh ứng dụngcông nghệ mặt trời nhằm giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng các nguồnnăng lượng hóa thạch như than dầu…

2.3.Tiềm năng và tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 2.3.1 Tiềm năng

Việt Nam có nguồn NLMT dồi dào cường độ bức xạ mặt trời trungbình ngày trong năm ở phía bắc là 3,69 kWh/m2 và phía nam là 5,9 kWh/m2.Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từngđịa phương, giữa các địa phương ở nước ta có sự chêng lệch đáng kể về bức

xạ mặt trời Cường độ bức xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc Trongđó:

+ Vùng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ

- Ở Bắc Bộ, nắng nhiều vào tháng 5 Còn ở Bắc Trung bộ càng đi sâu

về phía Nam thời gian nắng lại càng sớm, nhiều vào tháng 4

- Tổng bức xạ trung bình cao nhất ở Bắc Bộ khoảng từ thàng 5, ởBắc Trung Bộ tù tháng 4 Số giờ nắng trung bình thấp nhất là trongtháng 2 3 khoảng 2h/ngày, nhiều nhất vào tháng 5 với khoảng 6 –7h/ngày và duy trì ở mức cao từ tháng 7

+ Vùng Trung Bộ:

- Từ Quảng Trị đến Tuy Hòa, thời gian nắng nhiều nhất vào các thánggiữa năm với khoảng 8 - 10h/ngày Trung bình từ tháng 3 đến tháng 9, thờigian nắng từ 5 - 6 h/ngày với lượng tổng xạ trung bình trên 3,489 kWh/

m2/ngày (có ngày đạt 5,815 kWh/m2/ngày)

m2/ngày trong thời gian 8 tháng/năm

- Dưới đây là bảng số liệu về lượng bức xạ mặt trời tại các vùng miềnnước ta

- Bảng2.1 : Số liệu về bức xạ mặt trời tại VN

năm

Bức xạ (kcal/cm 2 /năm)

Nam Bộ 2200 – 2500 130 – 150 Rất tốtTrung bình cả nước 1700 – 2500 100 – 175 Tốt

Qua bảng trên cho ta thấy nước ta có lượng bức xạ mặt trời rất tốt, đặcbiệt là khu vuc phía Nam, ở khu vực phía bắc thì lượng bức xạ mặt trời nhậnđược là ít hơn

Lượng bức xạ mặt trời giữa các vùng miền là khác nhau và nó cũng phụthuộc vào từng tháng khác nhau Dưới đây là bảng số liệu lượng bức xạtrung bình các tháng ở các địa phương

Bảng2.2 : Lượng tổng xạ bức xạ mặt trời trung bình ngày của các tháng trong năm ở một số địa phương của nước ta, (đơn vị: MJ/m 2 ngày)

TT Địa phương Tổng xạ Bức xạ Mặt Trời của các tháng trong năm

(đơn vị: MJ/m 2 ngày)

1 7

2 8

3 9

4 10

5 11

6 12

Như vậy lượng tổng xạ nhận được ở mỗi vùng miền cũng khác nhau ởmỗi tháng Ta nhận thấy rằng các tháng nhận được nhiều nắng hơn là tháng

4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 Nếu sử dụng bình năng lượng mặt trời vào các tháng này

sẽ cho hiệu suất rất cao

2.3.2 Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ vĩ độ 8’’ Bắc đến23’’ Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, vớitrị số tổng xạ khá lớn từ 100 – 175 kcal/cm2.năm, do đó việc sử dụng NLMT

ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn.Giải pháp sử dụng năng lượng mặttrời hiện đang được cho là giải pháp tối ưu nhất Đây là nguồn năng lượngsạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn do tính táitạo cao Đồng thời, phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽgóp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhàkính, bảo vệ môi trường Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá,

có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt Từ lâu,nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải phápthay thế những nguồn tài nguyên truyền thống

Là một nước có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng tái tạo, năng lượngbức xạ mặt trời trung bình đạt 4 đến 5kWh/m2 mỗi ngày, Việt Nam có nhiềulợi thế phát triển hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời Trong đó, hiệu quảnhất là sử dụng năng lượng mặt trời vào đun nước nóng Tuy vậy, Việt Nammới chỉ khai thác được 25% nguồn năng lượng tái tạo (trong đó có nănglượng mặt trời) và còn lại 75% vẫn chưa được khai thác

Với sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ của Việt Nam trong hơn thập kỷqua đã khiến cho nhu cầu về điện năng tăng thêm khoảng 15% mỗi năm.Tuy nhiên, lĩnh vực điện năng đang chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện.Thiếu hụt nguồn cung cấp điện của Việt Nam cũng đang gia tăng, đặc biệt làvào mùa khô do sự phụ thuộc quá lớn vào thủy điện Trong điều kiện khíhậu nhiệt đới như Việt Nam, nguồn năng lượng mặt trời sử dụng hầu nhưquanh năm … Tiềm năng điện mặt trời tốt nhất ở các vùng Thừa Thiên Huếtrở vào Nam và vùng Tây Bắc Vùng Tây Bắc gồm các tỉnh Lai Châu, Sơn

La, Lào Cai… và vùng Bắc Trung bộ gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An,

Hà Tĩnh… có năng lượng mặt trời khá lớn Mật độ năng lượng mặt trời biến

đổi trong khoảng 300 đến 500 cal/cm2.ngày Số giờ nắng trung bình cả nămtrong khoảng 1800 đến 2100 giờ Như vậy, các tỉnh thành ở miền Bắc nước

ta đều có thể sử dụng hiệu quả Tuy nhiên, do có sự bức xạ mặt trời nhiềuhơn mùa đông nên mùa hè sử dụng thiết bị đun nước nóng bằng năng lượngmặt trời đạt hiệu quả cao hơn Còn ở miền Nam, từ Đà Nẵng trở vào, nănglượng mặt trời rất tốt và phân bố tương đối điều hòa trong suốt cả năm Trừnhững ngày có mưa rào, có thể nói trên 90% số ngày trong năm đều có thể

sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng dùng cho sinh hoạt Số giờnắng trung bình cả năm trong khoảng 2000 đến 2600 giờ Đây là khu vựcứng dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả

Tuy nhiên, cả nước mới có khoảng 600 hệ thống đun nước nóng bằngnăng lượng mặt trời tập thể và trên 5000 hệ thống cho gia đình đã đượclắp đặt Trong đó, khoảng 95% được lắp đặt sử dụng ở khu vực thành thị,5% đươc sử dụng ở các huyện hoặc một số hộ nông thôn Đối tượng lắp đặt

và sử dụng chủ yếu là các hộ gia đình chiếm khoảng 99%, 1% cho các đốitượng khác như: nhà trẻ, trường mẫu giáo,bệnh xá, khách sạn, trường học,nhà hàng,…

Cả nước hiện có khoảng 2,5 triệu bình đun nước nóng bằng điện

có công suất trong khoảng 2 đến 5 kW, hàng năm tiêu tốn khoảng 3,6

tỷ kWh điện năng và sẽ tăng nhanh theo tốc độ xây dựng nhà ở, dịch

vụ và du lịch Khi thay thế toàn bộ bằng thiết bị năng lượng mặt trời, mỗinăm sẽ tiết kiệm được khoảng hơn 1 tỷ kWh điện, tương đương một nửalượng điện nhập khẩu 11 tháng đầu năm 2009 từ Trung Quốc, chiếm khoảng1,5% lượng điện tiêu thụ trên toàn quốc Đây là một con số rất lớn cho thấymột thị trường đầy tiềm năng đối với thiết bị bình đun nước nóng nănglượng mặt trời

Trên tổng thể, điện mặt trời chiếm 0,009% tổng lượng điện toàn quốc.Gần đây có dự án phát điện ghép giữa pin mặt trời và thuỷ điện nhỏ, côngsuất 125 kW được lắp đặt tại xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, và

dự án phát điện lai ghép giữa pin mặt trời và động cơ gió với công suất 9 kWđặt tại làng Kongu 2, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum, do Viện Năng lượng(EVN) thực hiện, góp phần cung cấp điện cho khu vực đồng bào dân tộcthiểu số Từ thành công của Dự án này, Viện Năng lượng (EVN) và Trungtâm Năng lượng mới tiếp tục triển khai ứng dụng giàn pin mặt trời nhằmcung cấp điện cho một số hộ gia đình và các trạm biên phòng ở đảo Cô Tô(Quảng Ninh), đồng thời thực hiện dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời

cho vùng sâu, vùng xa” tại xã Ái Quốc, tỉnh Lạng Sơn Dự án được hoànthành vào tháng 11/2002

Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng thời gian qua, các sản phẩm sử dụngnăng lượng mặt trời vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ tập trung tạinông thôn, miền núi – nơi mức sống tương đối thấp Hiện nước ta có hơn3.000 hộ dân vùng sâu, vùng xa được điện khí hóa bằng hệ điện mặt trời giađình, 8.500 hộ sử dụng điện mặt trời qua các trạm sạc ắc quy, … nhưng tại

khu vực nội thành như thành phố Hồ Chí Minh, chỉ có duy nhất ngôi nhà sửdụng điện mặt trời (của kỹ sư Trịnh Quang Dũng do tổ chức SIDA ThụyĐiển tài trợ) Ở Hà Nội, số công trình sử dụng pin mặt trời mới chỉ đếm trênđầu ngón tay như: Hệ thống pin mặt trời hòa vào mạng điện chung củaTrung tâm Hội nghị Quốc gia, trạm pin mặt trời nối lưới lắp đặt trên mái nhàlàm việc Bộ Công Thương, hai cột đèn năng lượng mặt trời kết hợp nănglượng gió đầu tiên được lắp đặt tại Ban quản lý dự án Công nghệ cao HòaLạc…

Khó khăn lớn nhất của lớn nhất của vấn đề này bắt nguồn từ kinh phí

Dù năng lượng mặt trời ở dạng “nguyên liệu thô”, nhưng chi phí đầu tư đểkhai thác, sử dụng lại rất cao do công nghệ, thiết bị sản xuất đều nhập từnước ngoài Phần lớn những dự án điện mặt trời đã và đang triển khai đều sửdụng nguồn vốn tài trợ hoặc vốn vay nước ngoài Do đó, mới chỉ có một vài

tổ chức, viện nghiên cứu và các trường đại học tham gia, còn phía doanhnghiệp, cá nhân vẫn chưa “mặn mà” với việc ứng dụng, sản xuất cũng như

sử dụng các thiết bị năng lượng mặt trời

2.4 Một số công nghệ ứng dụng pin mặt trời hiện nay

2.4.1 Bình nước nóng năng lượng mặt trời

2.4.1.1 Ứng dụng

Tận dụng nhiệt từ năng lượng mặt trời là một ứng dụng có quy mô lớnnhất trong các ứng dụng năng lượng mặt trời Những thiết bị thu hoặc tậptrung năng lượng đạt hiệu suất rất cao, do đó nó được ứng dụng rộng rãi đểphục vụ cho các hộ gia đình, phục vụ cho các ngành công nghiệp khác nhau

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của năng lượngmặt trời là dùng để đun nước nóng Các hệ thống thiết bị cung cấp nướcnóng dùng nănglượng mặt trời ngày nay được sử dụng ngày càng nhiều lĩnh

vực khác nhau trên thế giới Ở Việt Nam trong những năm gần đây thiết bịcung cấp nước nóng với qui mô hộ gia đình đã được nhiều cơ sở sản xuất và

đã thương mại hoá, với giá thành có thể chấp nhận được nên người dân sửdụng ngày càng nhiều

2.4.1.2 Công nghệ

a) Dạng tấm phẳng

Ưu điểm:

+ Hiệu suất và tuổi thọ cao: Việc truyền nhiệt được thực hiện gián tiếp

thông qua dung dịch truyền nhiệt Nước lạnh cần làm nóng để sử dụngkhông luân chuyển trong tấm hấp thụ năng lượng mặt trời Điều này giúpcho tấm hấp thụ trong mọi trường hợp không bị đóng cặn canxi và bị ăn mòndẫn tới hiệu suất hấp thụ nhiệt bị giảm sút hoặc trong một số trường hợp làmthủng tấm hấp thụ sau một thời gian sử dụng như vẫn thường gặp ở các sảnphẩm cùng loại sử dụng công nghệ truyền nhiệt trực tiếp từ tấm hấp thụ vàonước lạnh chứa trong bình bảo ôn khi cho nước lạnh này luân chuyển quatấm hấp thụ Nhờ đó hiệu số hấp thụ nhiệt của bình luôn đượcduy trì ổn định ở mức cao nhất (95,3%), đồng thời tuổi thọ của bìnhcũng được kéo dài tới trên 15 năm

+ Ứng dụng luân chuyển kép và chịu áp lực kép: Dung dịch truyền nhiệtluân chuyển độc lập với nước nóng tạo ra để sử dụng Hệ thống van bảo vệgiúp cho bình USolar tấm phẳng có độ tin cậy cao, hoạt động ổn định

+ Sử dụng thuận tiện: Bình bảo ôn chịu được áp lực cao, cấp nước tự

động, điều khiển tự động, đảm bảo cung cấp nước nóng cho toàn bộ thờigian trong năm khi sử dụng kết hợp năng lượng mặt trời và hỗ trợ điện

+ Dễ lắp đặt: Tấm hấp thu năng lượng mặt trời và bình bảo ôn có thể

được lắp đặt tích hợp hoặc tách rời nhau tùy theo yêu cầu lắp đặt và sử dụng.Bên cạnh đó, hệ thống chân giá được thiết kế điều chỉnh linh hoạt nên vớicùng một chân giá có thể lắp đặt bình trên mái phẳng hoặc mái nghiêng màkhông cần phải gia công thêm