đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời ở việt nam theo số liệu quan trắc khí tượng thủy văn

Hiệu quả hoạt động của các hệ thống thiết bị này chủ yếu phụ thuộc vào cường độ tổng xạ và trực xạ, phân phối tần suất tổng xạ và trực xạ, phân phối phổ trực xạ và tán xạ, ngoài ra cũng

Tr-ờng đại học khoa học tự nhiên

Tr-ờng đại học khoa học tự nhiên

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời 3

1.1.1 Khái niệm chung 3

1.1.2 Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới 4

1.1.3 Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam 7

1.1.3.1 Cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời 7

1.1.3.2 Cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời 11

1.1.3.3 Các ứng dụng khác 13

1.2 Tổng quan về các khu vực nghiên cứu 14

1.2.1 Tổng quan vùng Tây Bắc 14

1.2.2 Tổng quan vùng Việt Bắc 15

1.2.3 Tổng quan vùng Đông Bắc 15

1.2.4 Tổng quan vùng Đồng Bằng Bắc Bộ 16

1.2.5 Tổng quan vùng Bắc Trung Bộ 17

1.2.6 Tổng quan vùng Trung Trung Bộ 19

1.2.7 Tổng quan vùng Nam Trung Bộ 20

1.2.8 Tổng quan vùng Nam Bộ 21

1.2.9 Tổng quan vùng Tây Nguyên 22

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.1 Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng 25

2.1.1.1 Tổng quát chung về quan trắc khí tượng 25

2.1.1.2 Các cơ sở phát triển mạng lưới trạm quan trắc trong quy hoạch từng giai đoạn: 26

2.1.1.3 Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng hiện tại 28

2.1.2 Thời gian nắng 29

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Phương pháp đo thời gian nắng 29

2.2.2 Phương pháp thu thập, chiết xuất, thống kê, tổng hợp số liệu 30

2.2.3 Phương pháp xây dựng bản đồ bằng phần mềm ArcView GIS 3.2 30

2.2.3.1 Khái niệm 30

2.2.3.2 Cấu trúc dữ liệu trong ArcView 31

2.2.3.3 Lập bản đồ 32

2.2.4 Phương pháp đánh giá tiềm năng 33

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34

3.1 Tiềm năng năng lượng mặt trời theo từng khu vực trên lãnh thổ Việt Nam 34

3.1.1.2 Đánh giá tiềm năng 38

3.1.2 Khu vực Việt Bắc 38

3.1.2.1 Đặc điểm phân bố nắng 38

3.1.2.2 Đánh giá tiềm năng 42

3.1.3 Khu vực Đông Bắc 42

3.1.3.1 Đặc điểm phân bố nắng 42

3.1.3.2 Thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng năng lượng mặt trời 46

3.1.4 Khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ 47

3.1.4.1 Đặc điểm phân bố nắng 47

3.1.4.2 Đánh giá tiềm năng 51

3.1.5 Khu vực Bắc Trung Bộ 52

3.1.5.1 Đặc điểm phân bố nắng 52

3.1.5.2 Đánh giá tiềm năng 55

3.1.6 Khu vực Trung Trung Bộ 56

3.1.6.1 Đặc điểm phân bố nắng 56

3.1.6.2 Đánh giá tiềm năng 60

3.1.7 Khu vực Nam Trung Bộ 60

3.1.7.1 Đặc điểm phân bố nắng 60

3.1.7.2 Đánh giá tiềm năng 64

3.1.8 Khu vực Nam Bộ 64

3.1.8.1 Đặc điểm phân bố nắng 64

3.1.8.2 Đánh giá tiềm năng 68

3.1.9 Khu vực Tây Nguyên 68

3.1.9.1 Đặc điểm phân bố nắng 68

3.2 Đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời trên lãnh thổ Việt Nam 72 3.2.1 Số giờ nắng trong năm 72

3.2.1.1 Đánh giá, so sánh các khu vực trên toàn quốc 72

3.2.1.2 Bản đồ số giờ nắng 73

3.2.2 Số ngày có nắng 75

3.2.2.1 Đánh giá, so sánh các khu vực trên toàn quốc 75

3.2.2.2 Bản đồ số ngày nắng 75

3.2.4 Chênh lệch số giờ nắng giữa các tháng trong năm 79

3.2.5 Đánh giá tổng hợp 80

3.2.5.1 Đánh giá, so sánh tiềm năng 80

3.2.5.2 Bản đồ đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời Việt Nam 82 KẾT LUẬN 84

KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các số liệu về nước nóng mặt trời đã lắp đặt (cho đến cuối năm

2005) 5

Bảng 1.2 Các số liệu về công suất pin mặt trời đã lắp đặt 5

Bảng 1.3 Lộ trình phát triến nước nóng mặt trời 10

Bảng 3.1 Phân chia các mức giờ nắng năm 72

Bảng 3.2 Điểm đánh giá số giờ nắng 73

Bảng 3.3 Điểm đánh giá số ngày có nắng 75

Bảng 3.4 Đánh giá độ chênh số giờ nắng giữa các trạm 79

Bảng 3.5 Đánh giá độ chênh số giờ nắng giữa các tháng 80

Bảng 3.6 Đánh giá tổng hợp 81

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời theo kiểu

đối lưu tự nhiên 9

Biểu đồ 3.1 Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 khu vực Tây Bắc

Biểu đồ 3.21 Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2009 trạm Sơn Tây 49 Biểu đồ 3.22 Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 trạm Láng 49 Biểu đồ 3.23 Phân bố số giờ nắng các trạm trong năm 2009 khu vực Đồng

Biểu đồ 3.44 Phân bố số giờ nắng các tháng trong năm 2010 khu vực Nam

MỞ ĐẦU

Con người đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng về năng lượng do các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm Khai thác năng lượng tái tạo là chiến lược của cả thế giới, là giải pháp hữu hiệu nhằm giải quyết vấn đề an ninh năng lượng

Theo ước tính đến năm 2015, Việt Nam sẽ thiếu nguồn cung cấp năng lượng

từ nhiên liệu hóa thạch truyền thống, cần được bổ sung từ nguồn năng lượng tái tạo Theo kế hoạch, đến năm 2020, Việt Nam sẽ sản xuất 5% điện năng từ năng lượng tái tạo Cho dù đến nay, cả nước mới chỉ có 20 turbine gió với công suất 1.5 MW/ turbine đặt tại Ninh Thuận, còn nguồn năng lượng mặt trời vẫn còn là tiềm năng bị

bỏ ngỏ ở Việt Nam

Tiềm năng năng lượng mặt trời được phản ánh qua số giờ nắng Trung bình năm ở nước ta có khoảng 1400 – 3000 giờ nắng Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới Với dải bờ biển dài hơn 3.000km, có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới đến được Việc sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của dân cư các đảo là một giải pháp có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng Tuy nhiên, việc ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam cho đến nay còn có nhiều hạn chế, cho dù giải pháp này có tác dụng giảm nhẹ hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu toàn cầu Trong các khó khăn hạn chế khả năng sử dụng rộng rãi năng lượng mặt trời trong cuộc sống người dân là: giá thành đầu tư và chi phí sản xuất điện mặt trời còn khá cao, trang thiết bị sử dụng còn chưa phổ biến ở Việt Nam; hơn thế nữa đó là thiếu các thông tin khoa học cần thiết để đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời

Với mục đích góp phần vào việc cung cấp thông tin khoa học cho việc nghiên

chọn đề tài theo tiêu đề: “Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam theo

số liệu quan trắc khí tượng thủy văn” Số liệu đặc trưng nhất có thể phản ánh được tiềm năng năng lượng mặt trời là số liệu về số giờ nắng và số ngày có nắng Trong phạm vi luận văn thạc sỹ tôi tập trung đánh giá theo số liệu số giờ nắng và số ngày

có nắng trong hai năm 2009 và 2010 Nhiệm vụ đầu tiên của đề tài là xử lý các số liệu hiện có thu được từ các trạm khí tượng trong phạm vi toàn quốc để đánh giá và xây dựng bản đồ về số giờ nắng chi tiết cho từng vùng ở Việt Nam Hy vọng rằng, luận văn sẽ là đóng góp nhỏ cho phương hướng phát triển năng lượng mặt trời nói riêng và năng lượng tái tạo nói chung ở Việt Nam

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về năng lượng mặt trời

1.1.1 Khái niệm chung

Mặt trời là quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình khoảng 1,36 triệu km

ở cách Trái đất khoảng 150 triệu km Theo các số liệu hiện có, nhiệt độ bề mặt của

Mặt trời vào khoảng 6000 0 K, trong khi đó nhiệt độ ở vùng trung tâm của Mặt trời

rất lớn, vào khoảng 8x106 0 K đến 40x10 6 0 K Mặt trời được xem là một lò phản ứng

nhiệt hạch hoạt động liên tục Do luôn luôn bức xạ năng lượng vào trong Vũ trụ nên khối lượng của Mặt trời sẽ giảm dần Điều này dẫn đến kết quả là đến một ngày nào

đó Mặt trời sẽ thôi không tồn tại nữa Tuy nhiên, do khối lượng của Mặt trời vô cùng lớn, vào khoảng 1,991x1030

kg, nên thời gian để Mặt trời còn tồn tại được tính

hang tỷ năm Bên cạnh sự biến đổi nhiệt độ rất đáng kể theo bán kính, một điểm đặc biệt khác của Mặt trời là sự phân bố khối lượng rất không đồng đều Ví dụ, khối

lượng riêng ở vị trí gần tâm Mặt trời vào khoảng 100g/cm 3, trong khi đó khối lượng

riêng trung bình của Mặt trời chỉ vào khoảng 1,41g/cm 3

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất không hoàn toàn ổn định mà dao động trong khoảng ±1,7% xoay quanh giá trị trung bình

đã trình bày ở trên Trong kỹ thuật năng lượng mặt trời, người ta rất chú ý đến khái

niệm hằng số mặt trời (Solar Constant) Về mặt định nghĩa, hằng số mặt trời được hiểu là lượng bức xạ mặt trời nhận được trên bề mặt có diện tích 1m 2 đặt bên ngoài bầu khí quyển và thẳng góc với tia tới Tại khoảng cách trung bình từ trái đất đến mặt trời (1.5x1011

m), hằng số mặt trời là S0 = 1367 W/m2 Mặt trời phát ra dòng năng lượng gần như không đổi được gọi là độ chói của mặt trời, có giá trị: L0 = 3.9x1026 W

Trong tự nhiên, bức xạ mặt trời là dòng vật chất và năng lượng của quá trình phong hóa, bóc mòn, vận chuyển, bồi tụ cũng như chiếu sáng và sưởi ấm cho các hành tinh trong hệ mặt trời Ngày nay, con người đã có thể biến đổi năng lượng bức

xạ mặt trời ra nhiều dạng năng lượng khác để sử dụng:

- Biến đổi ra nhiệt năng rồi từ nhiệt năng thành cơ năng bằng các quá trình nhiệt động lực và từ cơ năng thành điện năng

- Biến đổi trực tiếp ra điện năng nhờ các pin quang điện

- Biến đổi ra nhiệt năng rồi từ nhiệt năng ra hóa năng nhờ các phản ứng nhiệt hóa

- Tạo ra sinh khối bằng quá trình quang hợp rồi từ sinh khối thu được hóa năng nhờ các quá trình lên men và nhiệt phân

Ngoài ra, người ta dự đoán trong tương lai còn có thể biến đổi trực tiếp năng lượng mặt trời ra hóa năng nhờ các phản ứng quang hóa Tuy nhiên, hiện nay năng lượng mặt trời khai thác chủ yếu dưới dạng nhiệt năng và quang năng Các phương tiện kỹ thuật được sử dụng để biến đổi năng lượng mặt trời ra các dạng năng lượng khác bao gồm nhiều thứ khác nhau, từ các dàn đun nước đơn giản đến các lò mặt trời, các nhà máy điện mặt trời Nói chung các hệ thống thiết bị mặt trời có 2 loại khác nhau về tính năng sử dụng năng lượng mặt trời:

- Loại không tập trung năng lượng mặt trời, loại này hoạt động do tác dụng của tổng xạ, tức là có thể sử dụng được cả trực xạ lẫn tán xạ mặt trời

- Loại hội tụ năng lượng mặt trời, loại này hầu như chỉ sử dụng được trực xạ mặt trời

Hiệu quả hoạt động của các hệ thống thiết bị này chủ yếu phụ thuộc vào cường

độ tổng xạ và trực xạ, phân phối tần suất tổng xạ và trực xạ, phân phối phổ trực xạ

và tán xạ, ngoài ra cũng còn chịu ảnh hưởng của một số yếu tố khí tượng khác như nhiệt độ, gió, độ ẩm v v… Trong phạm vi luận văn cao học này, tác giả chỉ sử dụng thông số số giờ nắng là thông số đặc trưng nhất để đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời

1.1.2 Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới

Các số liệu từ REN 21: Renewables Global Status Report 2006 Update, 18.7.2006 cho thấy: đến cuối năm 2005, tổng công suất lắp đặt các hệ thống nước nóng mặt trời trên toàn thế giới vào khoảng 88GW th, trong đó phần lớn được lắp đặt

ở Trung Quốc và các nước thuộc khối EU Bảng 1.1 trình bày cụ thể các số liệu đó

ở một vài nước tiêu biểu Đặc biệt, trong những năm gần đây, tốc độ lắp đặt các hệ thống nước nóng mặt trời ở các nước đứng đầu trong bảng gia tăng rất đáng kể Cụ

thể, nếu vào năm 2005 các nước EU có 11,2GW th đã lắp đặt, thì vào năm 2007 con

số đó đã tăng lên đến 15,37GW th

Bảng 1.1 Các số liệu về nước nóng mặt trời đã lắp đặt (cho đến cuối năm 2005)

Nước Số liệu đã lắp đặt, 10 6 m 2 collector Số liệu đã lắp đặt, GW th

55,5 11,2 5,7

5 3,3 1,6 1,6 1,2 1,1

Ghi chú: 1m 2 collector có thể được qui đổi thành 0,7kW th

Theo Renewables 2007, Global Status Report, công suất lắp đặt pin mặt trời trên toàn thế giới đến năm 2007 là 10.300 MW p, trong đó Đức hiện đang dẫn đầu với

3.862MW p Bảng 2 trình bày các số liệu về công suất pin mặt trời đã được lắp đặt ở một số nước

Bảng 1.2 Các số liệu về công suất pin mặt trời đã lắp đặt

Nước Công suất pin mặt trời đã lắp đặt, MW p

Các bảng 1.1 và 1.2 cho thấy, các nước đang thi đua khai thác nguồn năng lượng vô tận từ Mặt trời để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu của con người Trong đó,

có thể nói tốc độ khai thác sử dụng năng lượng mặt trời ở Trung Quốc là rất ấn tượng Các nước trong khu vực cũng đang có cuộc cạnh tranh rất quyết liệt trong lĩnh vực này

Ngoài ra, trong cuộc chạy đua tìm kiếm những nguồn năng lượng mới nhằm thay thế cho nguồn năng lượng đang dần cạn kiệt trên trái đất, giới khoa học đã tìm mọi cách tận dụng nguồn năng lượng vô tận từ vũ trụ, mà đặc biệt là năng lượng mặt trời Nguồn năng lượng đó đã giúp các nhà khoa học ứng dụng và vận hành thành công nhiều phát minh khoa học độc đáo, đồng thời mở ra những cơ hội khai thác năng lượng mới cho toàn nhân loại:

- Máy bay sử dụng năng lượng mặt trời từ lâu đã được một số quốc gia như Anh, Mỹ, Nhật Bản tìm cách phát triển và đã thu được thành công lớn Chiếc máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời hiện đại nhất hiện nay của Mỹ là loại máy bay với sải cánh dài 70 m, trọng lượng khoảng 1,6 tấn đã thực hiện thành công nhiều chuyến bay không cần đến bất kỳ một nhiên liệu nào khác Theo dự tính của các nhà khoa học Mỹ, đến năm 2011, nước này sẽ hoàn tất việc chế tạo máy bay sử dụng năng lượng mặt trời và thực hiện chuyến bay vòng quanh thế giới

- Thành công đầu tiên trong ứng dụng năng lượng mặt trời vào việc cung cấp năng lượng cho điện thoại di động thuộc về nhà cung cấp điện thoại di động Samsung, sau khi hãng này cho ra đời loại điện thoại di động thân thiện với môi trường được chế tạo từ nhựa tái chế, và đặc biệt là có thể gọi, hoặc nghe liên tục mà không cần sạc pin Thay vào đó, người sử dụng chỉ việc để mặt sau chiếc điện thoại tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, và nó sẽ tự nạp năng lượng thông qua pin năng lượng mặt trời Chiếc điện thoại này của Samsung được đánh giá là điểm nhấn của khoa học công nghệ trong thế kỷ XXI

- Ý tưởng trạm xe buýt chiếu sáng tự động bắt đầu được đưa ra thực hiện tại Florence - Italia Vào ban đêm, những trạm xe buýt này trở thành những công trình chiếu sáng công cộng hết sức thu hút và sang trọng Ngoài ra, trong trạm xe buýt,

còn cài đặt thêm hệ thống cho phép người đợi xe kết nối wifi và sử dụng điện thoại truy cập Internet miễn phí trong lúc chờ đợi

- Ô tô chạy bằng năng lượng mặt trời là sản phẩm của các nhà sản xuất ôtô Thụy Sĩ từng được trưng bày trong triển lãm xe ôtô tại Geneva Chiếc ôtô này được phủ bởi một lớp film quang điện mỏng cho phép hấp thụ năng lượng từ mặt trời và

có thể giúp nó vận hành liên tục trong 20 phút Tuy chỉ có thể tích trữ và cung cấp năng lượng trong một thời gian ngắn, song loại xe được đánh giá là thân thiện với môi trường này đang được các nhà khoa học tại nhiều quốc gia trên thế giới nghiên cứu phát triển

1.1.3 Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam

Mặc dù được đánh giá là có tiềm năng rất đáng kể về năng lượng mặt trời, nhưng do nhiều nguyên nhân khác nhau, tỉ trọng của năng lượng mặt trời trong cán cân năng lượng sử dụng chung của toàn đất nước vẫn còn rất bé Tuy vậy, có thể thấy rõ năng lượng mặt trời đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng từ rất lâu ở Việt Nam Bên cạnh các phương thức khai thác truyền thống, đơn giản, mang tính dân gian như phơi lúa và sấy khô các loại thủy hải sản, các hoạt động nghiên cứu và

sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam cho đến hiện nay thường tập trung vào các

lĩnh vực như cung cấp nước nóng dùng trong sinh hoạt và phát điện ở qui mô nhỏ

Các hoạt động khác như sấy, nấu ăn, chưng cất nước, làm lạnh,…có được chú ý đến nhưng vẫn còn ở qui mô lẻ tẻ, chưa đáng kể

1.1.3.1 Cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời

Đây là lĩnh vực có sự phát triển rất đáng kể trong những năm gần đây, nhất là ở các tỉnh phía nam Về nguyên tắc, có thể có hai loại phương án sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp nước nóng dùng trong sinh hoạt gia đình (dùng để tắm hoặc rửa chén bát):

- Phương án 1: kết hợp với điện, có bơm nước để thực hiện quá trình trao đổi

nhiệt theo kiểu đối lưu cưỡng bức

- Phương án 2: chỉ sử dụng năng lượng mặt trời, quá trình trao đổi nhiệt theo

Hiện nay trên thị trường đều có cả hai loại phương án đã nêu ở trên Tuy nhiên, do các hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời thuộc phương

án 1 thường đắt hơn rất nhiều lần so với phương án 2, cho nên trong thực tế thường gặp hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời theo phương án 2 nhiều hơn phương án 1

Hình 1.1 dưới đây trình bày sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời theo phương án 2 Từ hình vẽ ta thấy, dưới tác động của các tia bức xạ mặt trời, nước trong collector mặt trời 1 sẽ gia tăng nhiệt độ và dần dần đi lên theo đường ống dẫn nước nóng 2 Tương ứng, nước có nhiệt độ thấp hơn sẽ chảy từ bình chứa 3 đặt ở phía trên để đi vào collector 1 theo đường ống dẫn nước lạnh tuần hoàn 4 và tạo nên vòng tuần hoàn khép kín Trong trường hợp này

chuyển động của nước là hoàn toàn tự nhiên, có nghĩa là không do tác động của

bơm, chuyển động này được tạo nên là do sự sụt giảm khối lượng riêng của nước khi nhiệt độ nước gia tăng Cứ tiếp tục như thế nhiệt độ của nước trong bình chứa sẽ tăng dần Khi bức xạ mặt trời ở mức còn đủ để làm nóng nước thì nước trong bình chứa bị phân lớp khá đáng kể theo nhiệt độ, theo đó nhiệt độ của nước ở vị trí cao hơn sẽ có giá trị lớn hơn Khi nước không còn chuyển động nữa thì nhiệt độ của nước trong bình chứa cũng không hoàn toàn đồng đều, tuy nhiên mức sai biệt nhiệt

độ sẽ giảm bớt

1- Collector mặt trời 2- Ống nước nóng tuần hoàn

3- Bình chứa nước nóng 4- Ống nước lạnh tuần hoàn

Hình 1.1 Hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời theo kiểu đối

lưu tự nhiên Nguyên tắc làm việc cơ bản của các hệ thống loại này là sự tích lũy dần dần

nhiệt lượng nhận được từ các tia bức xạ mặt trời từ sáng cho đến chiều, do vậy thường chỉ nên sử dụng nước nóng mặt trời từ cuối buổi chiều trở đi

Thực tế cho thấy, ở các tỉnh phía nam, gần như có thể sử dụng nước nóng mặt trời trong suốt cả năm Tùy vào đặc điểm của từng hệ thống cụ thể, và tùy vào tình hình thời tiết cụ thể, mà nhiệt độ trung bình của nước vào cuối mỗi buổi chiều

có thể biến đổi trong khoảng từ 45o

C cho đến khoảng gần 70 o C

Với các hệ thống thuộc phương án 1, do có sử dụng điện trở cho nên chắc chắn nhiệt độ của nước khá ổn định, có thể kiểm soát được, có nghĩa là không phụ thuộc vào thời tiết Trong hệ thống này ngoài điện trở sẽ có thêm rơ le kiểm soát nhiệt độ và bơm nước

Do chưa có các số liệu thống kê đáng tin cậy cho nên thật khó có thể xác

định số lượng các hệ thống nước nóng mặt trời đã được lắp đặt trong phạm vi cả nước Tuy nhiên, một điều rõ ràng là nước nóng mặt trời ngày càng được nhiều người quan tâm Hiện nay ở Thành phố Hồ Chí Minh có khoảng hơn 30 công ty

còn rất xa lạ với mọi người, thì ngày nay nước nóng mặt trời đã trở nên quen thuộc hơn, các sản phẩm nước nóng mặt trời đã và đang trở thành mặt hàng cạnh tranh quyết liệt giữa các công ty kinh doanh cùng ngành hàng này Ở Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay có khá nhiều gia đình và một số khách sạn đang sử dụng nước nóng mặt trời, đặc biệt ở khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng (Quận 7, TP Hồ Chí Minh) hầu như nhà nào cũng sử dụng nước nóng mặt trời Nhiều người vẫn ái ngại, liệu các tỉnh ở phía bắc có thể sử dụng nước nóng mặt trời được hay không? Có thể nhìn vào tốc độ tăng trưởng các sản phẩm nước nóng mặt trời ở Trung Quốc trong những năm gần đây để tìm ra câu trả lời cho câu hỏi này Tuy nhiên, nếu lắp đặt ở các tỉnh phía bắc, cần chú ý lựa chọn chủng loại hợp lý của collector mặt trời để có thể đạt được mức hiệu quả như mong muốn So với collector tấm phẳng loại thông thường,

tổn thất nhiệt của collector ống thủy tinh chân không hầu như không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh Chính vì vậy, collector ống thủy tinh chân không

được xem là phương án thích hợp với điều kiện khí hậu của các tỉnh phía bắc, nơi

mà nhiệt độ môi trường xung quanh thường giảm khá thấp vào mùa đông

Nhằm mục đích đẩy mạnh việc sử dụng nước nóng mặt trời, bắt đầu từ ngày 01.8.2008 Thành phố Hồ Chí Minh thực hiện chương trình “Hỗ trợ sản xuất và tiêu dùng máy nước nóng năng lượng mặt trời”, theo đó, khi mua một sản phẩm nước

nóng mặt trời người dân sẽ được hỗ trợ một triệu đồng, chương trình này dự kiến sẽ

được kéo dài trong 5 năm

Như đã trình bày ở trên, trong điều kiện Việt Nam, tính khả thi của việc ứng dụng nước nóng mặt trời là rất cao, đặc biệt các tỉnh ở phía nam Bảng 1.3 dưới đây trình bày lộ trình phát triển nước nóng mặt trời trong những năm sắp tới Các số liệu trong bảng tương ứng với lượng nước nóng mặt trời dự kiến khai thác đã được qui

đổi sang đơn vị TOE (tấn dầu tương đương), đây là lộ trình ứng với chỉ tiêu ở mức

cao

Bảng 1.3 Lộ trình phát triến nước nóng mặt trời

Năm 2010 2015 2020 2025

TOE 8600 21500 43000 107500

Ghi chú: TOE (The tonne of oil equivalent) là đơn vị được sử dụng để đo năng lượng, đó là lượng nhiệt sinh ra khi đốt một tấn dầu thô, có giá trị xấp xỉ khoảng 42GJ

1.1.3.2 Cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời

Cho đến nay, tổng công suất điện mặt trời đã được lắp đặt trên phạm vi toàn

quốc chỉ vào khoảng 1,2MW p Trong tất cả các trường hợp, theo ngôn ngữ thông

dụng, thiết bị dùng để biến đổi trực tiếp bức xạ mặt trời thành điện là pin mặt trời

Đây là những hệ thống nhỏ lẻ, không nối lưới, thường được sử dụng trực tiếp ở dạng điện một chiều để thắp sáng, trong một số trường hợp có thể được biến thành điện xoay chiều để sử dụng cho các nhu cầu khác Trong vài năm trở lại đây, theo

xu thế chung, đã có một số cố gắng nghiên cứu nối lưới điện mặt trời Tuy nhiên, các hoạt động này hiện chỉ đang dừng ở mức thử nghiệm, chưa ứng dụng được trong đời sống xã hội

Về mặt nguyên lý, pin mặt trời được tạo nên từ những chất bán dẫn Dưới

tác động của các tia bức xạ mặt trời, các điện tử sẽ được tách ra khỏi các nguyên tử,

sự chuyển động của các điện tử khi được đấu nối qua vật dẫn điện sẽ tạo nên dòng điện Quá trình biến đổi từ các tia sáng mặt trời (Photons) thành điện (Voltage) được gọi là hiệu ứng quang điện (Photovoltaic Effect) Cho đến hiện nay, về mặt thị trường, vật liệu thường được sử dụng trong công nghiệp chế tạo pin mặt trời là Silic tinh thể và Silic vô định hình Trong những năm gần đây, một số nhà nghiên cứu có

xu hướng chuyển sang chế tạo pin mặt trời trên cơ sở nano-TiO2 tẩm chất nhạy quang (Dye-Sensitized Nanocrystalline TiO2 Solar Cell) Tùy theo cấu tạo và loại vật liệu được sử dụng mà hiệu suất pin mặt trời có thể biến đổi trong khoảng từ

11,1% cho đến 27,3% Thông thường mỗi tấm pin mặt trời được tạo nên từ nhiều module giống nhau, bằng cách ghép các module theo một cách nào đó người ta có thể chế tạo ra các tấm pin mặt trời có mức điện áp và công suất khác nhau Do khả

năng cung cấp điện của pin mặt trời có quan hệ chặt chẽ với cường độ bức xạ mặt trời, mà cường độ bức xạ mặt trời lại thường xuyên biến đổi, cho nên không thể

Theo định nghĩa, Wp là công suất điện một chiều của pin mặt trời được đo đạc trong

các điều kiện tiêu chuẩn như sau:

đã xuất hiện một vài công ty chuyên kinh doanh về pin mặt trời, đã có một số dự án thành lập các nhà máy sản xuất pin mặt trời, và trong thực tế đã và đang xây dựng nhà máy sản xuất pin mặt trời Có thể xem SELCO-Vietnam là công ty chuyên kinh doanh về pin mặt trời đầu tiên ở Việt Nam, đây là công ty 100% vốn nước ngoài, được thành lập vào năm 1997 Nhà máy pin mặt trời thuộc Công ty cổ phần Năng lượng Mặt trời đỏ được xem là nhà máy đầu tiên ở Việt Nam trong lĩnh vực này, nhà máy được khởi công vào ngày 20.3.2008 tại huyện Đức Hòa, tỉnh Long An,

công suất dự kiến của giai đoạn 1 là 3MWp/năm và của giai đoạn 2 là 5MWp/năm

Cũng như các nước khác trong khu vực, việc sử dụng pin mặt trời ở Việt Nam có tính khả thi rất cao và có nhu cầu tiềm năng rất lớn Bằng cách triển khai rộng rãi pin mặt trời, có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện cho các hộ gia đình, các tổ chức và các đơn vị trú đóng ở các vùng sâu, vùng xa Ưu điểm cơ bản của pin mặt trời là tuổi thọ rất lâu, nhưng nhược điểm cơ bản của pin mặt trời là giá thành vẫn còn cao, chưa phù hợp với phần lớn các hộ gia đình nghèo thật sự có nhu cầu Chính vì vậy, trong những năm sắp tới, nên tập trung đẩy mạnh việc sử dụng pin mặt trời ở các đơn vị thuộc khu vực nhà nước trú đóng ở các vùng xa xôi như các đơn vị bộ đội, các trạm bưu điện, các trạm y tế, các trường học và hệ thống đèn báo hiệu giao thông,…Riêng đối với đồng bào ở các vùng sâu, vùng xa, nhà nước cần

có chính sách hỗ trợ tài chính thích hợp mới hy vọng thúc đẩy được việc sử dụng pin mặt trời

Các số liệu khảo sát sơ bộ cho thấy, nhu cầu lắp đặt pin mặt trời cho các tổ chức,

đơn vị thuộc khu vực nhà nước trú đóng ở các vùng xa xôi không ít hơn 450MW p Riêng với các hộ gia đình ở vùng sâu, vùng xa, thật khó xác định chính xác nhu cầu lắp đặt Mặc dù vậy, trong vòng 10 năm sắp tới, với sự hỗ trợ của Ngân hàng thế

giới, Chính phủ đang xây dựng dự án 30000 hệ điện mặt trời cho các hộ gia đình với tổng công suất lắp đặt dự kiến khoảng 1,4MW p

1.1.3.3 Các ứng dụng khác

Như đã trình bày ở trên, ngoại trừ nước nóng mặt trời và pin mặt trời, ở Việt Nam việc ứng dụng năng lượng mặt trời vào các lĩnh vực khác được xem là không

đáng kể Tuy nhiên, trong số các ứng dụng ít ỏi còn lại, sấy và nấu ăn bằng năng

lượng mặt trời có vẻ vẫn được chú ý nhiều hơn do giá thành rẻ và công nghệ chế tạo đơn giản Hiện nay, ở một số nơi người ta ứng dụng năng lượng mặt trời để sấy nông hải sản, chủ yếu là nông sản Phương pháp sấy thường được ứng dụng là làm nóng không khí trực tiếp bằng năng lượng mặt trời, có nghĩa là không thông qua trung gian của những chất tải nhiệt khác Tuy nhiên, do cấu tạo của hệ thống sấy thô

sơ cho nên hiệu quả vẫn còn khá thấp Để làm nóng không khí người ta thường dùng collector mặt trời dạng phẳng, trong trường hợp này không khí có thể được cho đi phía trên hay phía dưới của bề mặt hấp thụ Trong một số trường hợp khác, việc làm nóng không khí có thể được thực hiện bởi các ống 2 lớp bọc bằng plastic

có tiết diện tròn Cùng với sấy, hiện đang có một vài dự án triển khai các bếp mặt trời cho đồng bào ở các vùng sâu, vùng xa Phương án thường được sử dụng là chảo parabol Trong trường hợp này người ta đặt vật cần nhận nhiệt ở tiêu điểm của parabol Nói chung công nghệ sản xuất chảo parabol khá đơn giản Thỉnh thoảng

cũng xuất hiện các bếp mặt trời dạng hình hộp Nhìn chung bếp mặt trời vẫn chưa

hấp dẫn được nhiều người do vận hành không ổn định và do những bất tiện khác

1.2 Tổng quan về các khu vực nghiên cứu

1.2.1 Tổng quan vùng Tây Bắc

Khu vực Tây Bắc gồm các tỉnh: Lai Châu, Sơn La, Hòa Bình, Điện Biên Các trạm trong khu vực Tây Bắc nằm trong dải kinh độ từ 102050 đến 105047, vĩ độ từ

20027 đến 220

25 với địa hình đặc trưng là vùng núi cao, điểm cao nhất là trạm Sìn

Hồ nằm trên độ cao 1533,73 m , sau đó là trạm Pha Đin nằm trên độ cao 1377,7 m Tây Bắc là vùng kinh tế còn nhiều khó khăn, dân cư sống không tập trung thường rải rác do đặc điểm địa hình là vùng núi Tây Bắc là vùng núi cao hiểm trở, có địa hình sắp xếp gần theo một hướng từ Tây Bắc đến Đông Nam, gồm những dãy núi chạy dài xen kẽ những thung lũng sông hẹp và những cao nguyên khá rộng Vùng Tây Bắc có địa hình phân tầng lớn, chia cắt mạnh

Sự hình thành những đặc điểm riêng biệt của khí hậu Tây Bắc là một trong những trường hợp thể hiện rõ rệt nhất tác dụng của địa hình trong sự kết hợp với hoàn lưu khí quyển Đặc điểm quan trọng nhất của khí hậu Tây Bắc là có một mùa đông tương đối ấm và suốt mùa duy trì tình trạng khô hanh điển hình cho khí hậu gió mùa Đặc biệt, hiện tượng mưa phùn rất quen thuộc ở Đồng Bằng Bắc Bộ đã giảm sút đột ngột khi lên tới vùng núi Tây Bắc Toàn mùa chỉ quan sát được trên dưới 10 ngày mưa phùn (so với 30-40 ngày ở Đồng Bằng Bắc Bộ và 50-70 ngày ở vùng núi Việt Bắc)

Tây Bắc là vùng có xuất phát điểm thấp trong cả nước, hầu hết là đều thuộc địa bàn có điều kiện kinh tế - xã hội đặc biệt khó khăn, đồng bào dân tộc thiểu số chiếm tỷ lệ cao, nên đời sống của người dân còn khó khăn, tỷ lệ hộ đói nghèo cao so với các vùng trong cả nước (năm 2009 là 24%), nên sức mua thấp Cơ cấu dân số cũng đã phần nào phản ánh sự bất cập về nguồn nhân lực Ở Vùng, thiếu trầm trọng lao động qua đào tạo; chất lượng lao động giản đơn cũng thấp hơn các Vùng khác trong cả nước Vùng Tây Bắc trong những năm qua cũng đã nhận được sự quan tâm chung của Đảng và Nhà nước, đã có lưới điện quốc gia cũng như chương trình nước sạch…tuy nhiên cùng với những khó khăn chung thì Tây Bắc thường xuyên thiếu điện, thiếu nước sạch sinh hoạt

1.2.2 Tổng quan vùng Việt Bắc

Khu vực Việt Bắc gồm các tỉnh: Bắc Cạn, Yên Bái, Lào Cai, Hà Giang, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Vĩnh Yên Vị trí địa lý các trạm có kinh độ từ

103049 đến 105050, vĩ độ từ 21010 đến 22049, là khu vực có địa hình phức tạp, gồm những dãy núi chiều hướng khác nhau, xen giữa là những thung lũng của những con sông lớn (sông Hồng, sông Lô) và các phụ lưu của chúng Đại bộ phận là vùng núi thấp có độ cao từ 100m đến 500m, địa hình nâng lên vùng thượng nguồn sông Chảy (1000- 1500m), nổi bật là ở phía Tây là dãy Hoàng Liên Sơn có một số đỉnh vượt quá 2500-3000m Trong mạng lưới trạm thuộc khu vực Việt Bắc thì cao nhất

là trạm Sapa ở độ cao trên 1.584m, thấp nhất là trạm Vĩnh Yên có độ cao 9,941m Trong chiến tranh, Việt Bắc được gọi là “thủ đô kháng chiến” với nhiều di tích lịch

sử cách mạng còn được lưu giữ đến ngày nay

Vùng núi Việt Bắc là vùng có khí hậu khắc nghiệt, lạnh buốt về mùa đông có khả năng băng giá và sương muối, còn về mùa hè lại oi bức Các tháng thường có khoảng từ 15 đến 20 ngày có dông, tổng số giờ nắng trung bình trong cả vùng thường chỉ khoảng 1450 giờ / năm

Vùng Việt Bắc có nhiều điều kiện trong phát triển kinh tế, như kinh tế cửa khẩu (Lào Cai, Hà Giang), có tiềm năng trong phát tiển công nghiệp với nguồn lực khoáng sản do đặc điểm địa chất của vùng Tuy nhiên, vùng Việt Bắc vẫn chưa phát huy hết các thế mạnh của mình trong phát triển kinh tế xã hội Với phần lớn người dân tộc thiếu số sống ở vùng này, Việt Băc có sự khác biệt lớn về kinh tế giữa các địa phương trong vùng Quan tâm, đầu tư phát triển kinh tế cho vùng dân tộc thiểu

đến kinh độ 107058 (Móng Cái), từ vĩ độ 20008 (Bạch Long Vĩ) đến vĩ độ 22057 (Bảo Lạc)

Đông Bắc là vùng đồi núi và cao nguyên thấp, xen giữa có những mẳng trũng và những thung lũng rộng Ngoài biển, gần sát đất liền là cả một vùng quần đảo chi chít hàng ngàn cù lao lớn nhỏ kéo dài thành một cánh cung song song với cánh cung Đông Triều trong đó có một số đảo khá lớn như Cái Bàu, Côtô …So với các vùng núi khác thì vùng Đông Bắc có địa hình ít chia cắt, ngay trên lưng chừng núi cũng có những mặt bằng khá rộng

Đặc điểm nổi bật nhất của khí hậu vùng núi Đông Bắc là có mùa đông lạnh nhất

so với tất cả các vùng khác trên toàn quốc Do có vị trí ở địa đầu Đông Bắc của lãnh thổ, vùng núi Đông Bắc tiếp nhận sớm nhất gió mùa Đông Bắc tràn xuống Việt Nam, cho nên đây là nơi chịu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất của gió mùa cực đới Mùa bão ở bờ biển Đông Bắc đến sớm hơn các vùng bờ biển phía Nam, hai tháng nhiều bão nhất ở đây là tháng tháng 7 và tháng 8

Đông Bắc là vùng có nền kinh tế khá phát triển, nằm trong khu vực tam giác kinh

tế phía Bắc là Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh Ngoài ra, còn có sự thông thương với nước ngoài bằng cả đường biển và đất liền, là vùng có cơ sở hạ tầng tương đối tốt so với các khu vực miền núi khác của cả nước, Đông Bắc tập trung nhiều tiềm lực phát triển kinh tế: khai thác khoáng sản, xuất nhập khẩu, thương mại, du lịch… Giống như các vùng khác của miền Bắc, miền núi và trung du Đông Bắc chưa phát triển các ứng dụng công nghệ năng lượng mặt trời

1.2.4 Tổng quan vùng Đồng Bằng Bắc Bộ

Khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ là một khu vực gồm các tỉnh: Hà Nội, Thái Bình,

Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dương, Hưng Yên Các trạm thuộc Đài Khí tượng thủy văn Đồng Bằng Bắc Bộ có vị trí địa lý kinh độ từ 105025 ( Ba Vì) đến

106023 (Chí Linh) có vĩ độ từ 20007 (Văn Lý) đến 21009 (Ba Vì)

Đồng Bằng Bắc Bộ bao gồm toàn bộ châu thổ và trung du Bắc Bộ, đại bộ phận

có địa hình bằng phẳng, độ dốc nhỏ, trừ một vài ngọn núi sót, độ cao của địa hình không quá 100m Đồng Bằng Bắc Bộ có hệ thống sông ngòi dày đặc, ruộng đất phì

nhiêu, thực vật phong phú, thích hợp với đời sống và sản xuất Nhờ có những thuận lợi đó nên từ lâu, Đồng Bằng Bắc Bộ đã trở thành một trung tâm kinh tế phát triển, nơi tập trung đông dân cư nhất của Bắc Bộ

Là một vùng trung tâm của Miền khí hậu phía Bắc, Đồng Bằng Bắc Bộ có khí hậu mang đầy đủ những đặc điểm của khí hậu miền: có một mùa đông lạnh hơn nhiều so với điều kiện trung bình vĩ tuyến; mùa đông chỉ có thời kỳ đầu tương đối khô, còn nửa cuối thì cực kỳ ẩm ướt; mùa hạ mưa nhiều; khí hậu biến động mạnh Tính đến cuối năm 2009 vùng Đồng bằng sông Hồng có 61 Khu công nghiệp được thành lập với tổng diện tích đất tự nhiên trên 13.800 ha, trong đó có 9.400 ha đất công nghiệp có thể cho thuê So với cả nước, vùng Đồng Bằng Bắc Bộ chiếm 26% về số lượng khu công nghiệp và 23% về diện tích đất tự nhiên các khu công nghiệp Đồng bằng sông Hồng là khu vực có đất đai trù phú, phù sa màu mỡ, sản lượng lúa của khu vực tăng từ 44,4 tạ/ha ( 1995 ) lên là 58,9 tạ /ha ( 2008 ) Không chỉ có sản lượng lúa tăng mà còn có một số lương thực khác như ngô, khoai tây, cà chua, cây ăn quả cũng tăng về mặt sản lượng và cả chất lượng, đem lại hiệu quả cho ngành kinh tế của vùng Vụ đông trở thành vụ sản xuất chính Nuôi lợn , bò và gia cầm cũng phát triển mạnh của vùng Vùng duyên hải Bắc Bộ gồm Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình nằm giáp biển, có nhiều cửa sông lớn đổ ra, thuận lợi phát triển nghề nuôi trồng và đánh bắt thủy hải sản Đồng bằng sông Hồng là vùng có hạ tầng giao thông đồng bộ và thuận lợi, hoạt động vận tải sôi nổi nhất Có nhiều đường sắt nhất đi qua các nơi khác nhau trong vùng Đồng Bằng Bắc Bộ có nhiều tiềm năng thuận lợi cho phát triển kinh tế Vùng Đồng Bằng Bắc Bộ sớm có những ứng dụng và nghiên cứu sử dụng tiềm năng năng lượng mặt trời, tuy nhiên nó chưa thực sự được phát triển và quan tâm đúng mức

1.2.5 Tổng quan vùng Bắc Trung Bộ

Khu vực Bắc Trung Bộ gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh 20 trạm thuộc đài có tọa độ địa lý, kinh độ từ 104026 (Tương Dương) đến 106017 (Kỳ Anh), vĩ độ từ 18005 (Kỳ Anh) đến 20022 (Hồi Xuân)

Phía Đông giáp biển là những đồng bằng tương đối rộng châu thổ sông Mã, sông Chu và sông Cả Địa hình nâng cao về phía Tây từ 100 đến 200m ở vùng đồi chuyển tiếp tới vùng núi giáp biên giới Việt – Lào, mà từ phía Nam sông Cả đã bắt đầu dãy Trường Sơn Vùng núi phía Tây có những đỉnh vượt quá 1000-1500m, địa hình phức tạp bị chia cắt sâu bởi những thung lũng sông bắt nguồn từ bên Lào và có chỗ hạ thấp độ cao thành đèo cắt ngang Trường Sơn (đèo Noọng Dẻ, đèo Keo Nưa) Đặc biệt ở phía Nam của vùng có dãy Hoành Sơn là một dãy núi ngang từ Trường Sơn tiến ra biển

Đặc điểm quan trọng nhất của vùng Bắc Trung Bộ là sự xuất hiện một thời kỳ khô nóng gió Tây (gió Lào) vào đầu mùa Hạ, liên quan với hiệu ứng fochn của Trường Sơn đối với luồng gió mùa Tây Nam Đặc biệt ở đồng bằng Nghệ An – Hà Tĩnh và trong thung lũng sông Cả, thời tiết gió Tây phát triển rất mạnh (hàng năm

có tời 20-30 ngày gió Tây và trên nữa)

Về sự phân hóa khí hậu trong phạm vi vùng trước hết có thể nhận xét đến sự biến thiên khí hậu khá mạnh theo chiều từ Bắc xuống Nam Khí hậu khu vực Thanh Hóa

có tính chất chuyển tiếp với khí hậu đồng bằng Bắc Bộ: mùa Đông lạnh hơn, gió Tây khô nóng ít hơn Khí hậu khu vực Nghệ An đặc trưng bằng sự hoạt động mạnh của gió Tây khô nóng, đem lại một thời kỳ khô nóng gay gắt đầu mùa Hạ và một tình trạng ít mưa nói chung Khu vực Hà Tĩnh có khí hậu khô ẩm đặc biệt phong phú liên quan với tác dụng chắn gió của dãy Hoành Sơn Lượng mưa ở đây lớn gấp

2 lần lượng mưa ở khu vực Nghệ An và khu vực này đã trở thành một trong những trung tâm mưa lớn ở nước ta với lượng mưa năm đạt tới 2500-3000mm

Nhiều năm qua, Chính phủ có những chính sách đầu tư, kể cả khoa học – công nghệ nhằm phát triển nông nghiệp, nông thôn vùng ven biển Trung Bộ nói chung và Bắc Trung Bộ nói riêng Do vậy giai đoạn từ năm 1991 đến 2002, kinh tế Bắc Trung Bộ tăng trưởng ở mức khá, đạt 8,4%/năm; ngành nông – lâm- thuỷ sản tăng 5,29%/năm Tuy nhiên, đến nay Bắc Trung Bộ vẫn là vùng kinh tế còn nhiều khó khăn GDP bình quân đầu người chỉ đạt 3,5 triệu đồng/người/năm 2002, bằng 52% mức trung bình cả nước Cơ cấu kinh tế vùng có sự chuyển dịch theo hướng tích

cực Tỷ trọng nông nghiệp trong các năm giảm 14,3% (trung bình mỗi năm giảm 1,3%) Tuy nhiên, trong cơ cấu kinh tế của vùng, ngành nông, lâm nghiệp, thuỷ sản vẫn chiếm tỷ trọng lớn (37,8%) Quá trình chuyển dịch cơ cấu kinh tế diễn ra chậm, giá trị sản phẩm tính trên một ha canh tác còn thấp, chỉ đạt trung bình 15-17 triệu đồng/ha Lao động nông thôn thiếu việc làm, thu nhập thấp, đời sống khó khăn Ảnh hưởng khắc nghiệt khô nóng của khí hậu cộng thêm phải gánh chịu hầu hết các cơn bão từ biển Đông đổ vào Việt Nam khiến khu vực Bắc Trung Bộ có nền kinh tế khó khăn, nông nghiệp kém phát triển do chịu ảnh hưởng lớn từ thiên tai Để

có thể phát huy tiềm năng năng lượng mặt trời ở khu vực này cần sự hỗ trợ chính sách lớn của Chính phủ

1.2.6 Tổng quan vùng Trung Trung Bộ

Khu vực Trung Trung Bộ gồm các tỉnh Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Đà Nẵng 15 trạm thuộc Đài khu vực có kinh độ từ

106001 (Tuyên Hóa) đến 109009 (Lý Sơn), vĩ độ từ 14046 (Ba Tơ) đến 170

53 (Tuyên Hóa)

Khu vực Trung Trung Bộ là một dải hẹp uốn theo hình vòng cung phù hợp với đường bờ biển, bao gồm một vùng núi nằm gọn bên sườn đông dốc đứng của dãy Trường Sơn cùng với dải đồng bằng ven biển

Địa hình rất phức tạp với nhiều nhánh núi ngang nhô ra sát biển (dãy Bạch Mã, dãy Vọng Phu ) chia cắt dải đồng bằng thành nhiều cánh đồng nhỏ nối tiếp từ Bắc xuống Nam Trên dải ven biển đâu đâu cũng hiện lên một quang cảnh giống nhau: sát bờ biển là những cồn cát trắng xóa, xen giữa có những đầm phá đang bồi đắp dở, phần giữa là những cánh đồng phù sa

Nếu khí hậu Miền khí hậu phía Bắc đặc sắc vì sự tồn tại một mùa đông lạnh hơn nhiều so với điều kiện nhiệt đới thì khí hậu Miền vùng Trung Trung Bộ lại độc đáo

vì những nét dị thường với khí hậu gió mùa trong sự phân hóa mùa mưa ẩm, mùa mưa ẩm bắt đầy từ giữa mùa hạ kéo dài đến giữa mùa đông Sự sai lệch đó trong diễn biến gió mùa đã từng được nhắc đến như một trường hợp dị thường của khí

Tây thổi tới bị dãy Trường Sơn ngăn cản Sau khi để lại một lượng ấm đáng kể dưới dạng mưa bên sườn Tây, vượt qua núi dưới tác dụng của “fochn”, đã đem lại cho sườn Đông và vùng đồng bằng ven biển Trung Trung Bộ một kiểu thời tiết khô nóng rất đặc trưng (thời tiết gió Tây)

Mặc dù chịu sự phân hóa về địa hình cũng như khí hậu, nhưng thiên nhiên đã ban tặng cho vùng đất Trung Trung Bộ nhiều tài nguyên khoáng sản cũng như những vùng đất với phong cảnh đẹp Trung Trung Bộ là vùng có kinh tế phát triển, tuy nhiên các ứng dụng trong công nghệ năng lượng mặt trời chưa được sử dụng nhiều

ở khu vực này

1.2.7 Tổng quan vùng Nam Trung Bộ

Khu vực Nam Trung Bộ gồm các tỉnh Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bình Thuận Các trạm thuộc Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ có vị trí địa lý, kinh độ từ 107046(La Gi) đến 114020 (Song Tử Tây), vĩ

độ từ 8039 (Trường Sa) đến 14031 (Hoài Nhơn)

Nam Trung Bộ có núi tiến ra gần biển nên đồng bằng bị thu hẹp Đằng sau những cồn cát trắng xóa chạy dài hàng chục kilomet là những cánh đồng phù sa có nhiều sông nhỏ chạy qua Vùng cửa sông thường bị cát chắn, nước ứ lại tạo ra những bãi lầy sú vẹt và những cây nước mặn mọc Phần sát núi là những dãy đồi hoa cương Phía Tây của vùng là khối núi Nam Trung Bộ đồ sộ cao vượt 1500 – 2000m nằm án ngữ, với những nhánh núi ngang tiến ra sát biển ôm lấy cánh đồng Khánh Hòa và cánh đồng Phan Rang

Đặc điểm quan trọng nhất và rất độc đáo của khí hậu vùng Nam Trung Bộ là tình trạng khô hạn cao trong toàn bộ chế độ mưa - ẩm, liên quan với vị trí che khuất của vùng này bởi các vòng cung núi bao bọc khắp các phía Bắc, Tây, Nam với các luồng gió trong cả hai mùa

Lượng mưa năm chỉ vào khoảng 1300 – 1400mm ở vùng Bắc (Khánh Hòa), giảm xuống dưới 1000mm ở phía Nam (Ninh Thuận) với trung tâm khô hạn nhất toàn quốc là Phan Rang với lượng mưa trung bình năm không tới 700mm Độ ẩm

rất thấp, mưa ít nắng nhiều, nhiều nhất toàn quốc với số giờ nắng năm lên tới 2500 giờ

Khí hậu khô hạn, số giờ nắng cao vùng Nam Trung Bộ rất phù hợp cho việc ứng dụng các thiết bị năng lượng mặt trời Ninh Thuận, Bình Thuận cũng là vùng được đầu tư nghiên cứu các loại hình năng lượng khác như, năng lượng gió (phong điện), năng lượng hạt nhân

1.2.8 Tổng quan vùng Nam Bộ

Khu vực Nam Bộ gồm các tỉnh Bình Phước, Tây Ninh, thành phố Hồ Chí Minh,

Bà Rịa Vũng Tàu, Long An, Bến Tre, Trà Vinh, Mỹ Tho 23 trạm thuộc Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ có vị trí địa lý, kinh độ từ 103058 (Phú Quốc) đến

Trừ phần phía Bắc tiếp liền với khối núi Nam trung Bộ là những bậc thềm phù sa

ở độ cao 100-200m, đại bộ phận Nam Bộ thuộc châu thổ sông Cửu Long, xưa là vịnh, nay được phù sa của con sông lớn nhất Đông Nam Á này bồi đắp mà thành, nên địa hình rất bằng phẳng và chỉ thấp sàn sàn mực nước biển Đôi chỗ còn là đất trũng lầy bùn, mưa thường bị ngập sâu Thấp hơn cả là miền Tây đồng bằng, từ Cần Thơ đến mũi Cà Mau và vịnh Thái Lan, ở đây có những bãi lầy mênh mông, rừng được vẹt mọc đầy

Về phía An Giang – Kiên Giang, lẻ tẻ nhô lên vài ngọn núi thấp từ dãy Con Voi bên Campuchia lấn sang.[10]

Đất đai Nam Bộ phì nhiêu, mạng lưới sông rạch chằng chịt, lại thêm chế độ khí hậu và thủy văn điều hòa, đó là những điều kiện thiên nhiên rất thuận lợi cho đời sống và sản xuất nông nghiệp Cho nên từ lâu, đồng bằng Nam Bộ đã trở thành nơi trung tâm kinh tế quan trọng nhất của phần phía Nam đất nước

Trong những đặc điểm chung của khí hậu Miền khí hậu phía Nam là có một nền nhiệt độ cao và hầu như không thay đổi trong năm và có sự phân hóa theo mùa sâu sắc trong chế độ mưa-ẩm phù hợp với mùa gió, khí hậu đồng bằng Nam Bộ biểu hiện những nét riêng rất đáng chú ý của môi trường địa lý đặc biệt ở vùng này Một là do ở gần xích đạo hơn cả, lại có địa hình bằng phẳng và thấp sàn sàn mực nước biển, nên đồng bằng Nam Bộ có một nền nhiệt độ cao và đồng đều trên toàn vùng Ở hầu khắp các nơi trong vùng, nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 26-27oC đảm bảo tổng nhiệt độ năm lên tới 9.500-10.000oC Đó là những giá trị cao nhất mà không một vùng nào khác ở nước ta đạt được Thêm vào đấy, do gần xích đạo trên đường diễn biến hàng năm của nhiệt độ, đã xuất hiện hai cực đại (cực đại chính vào tháng 4, phụ vào tháng 8) và hai cực tiểu (cực tiểu chính vào tháng 12, phụ vào tháng 7) chênh lệch nhiệt độ trung bình tháng cực đại và cực tiểu rất nhỏ chỉ khoảng 3-40C (biên độ nhỏ nhất so với cả nước)

Điều kiện tự nhiên thuận lợi, hiện nay bộ mặt kinh tế của Nam Bộ rất khởi sắc, là vựa lúa lớn, trung tâm kinh tế lớn của cả nước

Các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời được ứng dụng khá nhiều ở vùng này, nhiều nhất cả nước

1.2.9 Tổng quan vùng Tây Nguyên

Khu vực Tây nguyên gồm các tỉnh: Lâm Đồng, Đắc Lắk, Gia Lai, Kon Tum, Đắk Nông 17 trạm thuộc đài khu vực Tây Nguyên có vị trí địa lý, kinh độ từ 107041 (Đắk Nông) đến 108046 (M’ Đrak), vĩ độ từ 11032 (Bảo Lộc) đến 14039 (Đắk Tô) Tâu Nguyên là vùng cao nguyên có độ cao trung bình các trạm 641,918m Cao nhất

là trạm Đà Lạt với độ cao 1508,563m Thấp nhất là trạm A Jun Pa với đọ cao 159,697m

Trên nền chung của khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo của Miền khí hậu phía Nam, khí hậu Tây Nguyên biểu hiện những nét đặc sắc liên quan với ảnh hưởng của độ cao địa hình và ảnh hưởng chắn gió của dãy Trường Sơn Khí hậu Tây Nguyên có sự hạ thấp nền nhiệt độ nói chung theo quy luật giảm nhiệt độ theo

độ cao địa hình Tuy nhiên hàng năm giữa mùa nóng và lạnh không có sự chênh

lệch nhiệt độ đáng kể bên cạnh đó một yếu tố khác cũng tạo nên nét đặc sắc của khí hậu vùng này đó chính là phân hóa rõ rệt hai mùa khô - ẩm Tình trạng khô hạn trong mùa khô ở đây còn trầm trọng hơn mùa khô ở Nam Bộ, nhiều nơi, có từ 1 đến

3 tháng lượng mưa trung bình không quá 2 -3mm Trái lại vào mùa hạ, quá trình hình thành mưa trong luồng gió Tây Nam bão hòa hơi nước lại được tăng cường thêm nhờ tác dụng của dãy Trường Sơn chắn ngang hướng gió Kết quả là lượng mưa mùa hạ ở đây rất lớn, đóng góp trên 90% lượng mưa toàn năm, năng lượng mưa toàn năm khoảng 1800- 2800mm vào loại cao ở nước ta [10]

Tây Nguyên có nhiều đặc điểm kinh tế xã hội, môi trường đặc biệt vào loại bậc nhất ở nước ta Dân cư có nhiều dân tộc sinh sống: Ba Na, Gia Rai, Ê đê, Cơ Ho,

Mạ, Xơ Đăng, Mơ Nông So với các vùng khác trong cả nước, điều kiện kinh tế -

xã hội của Tây Nguyên có nhiều khó khăn, như là thiếu lao động lành nghề, cơ sở

hạ tầng kém phát triển, sự chung đụng của nhiều sắc dân trong một vùng đất nhỏ và với mức sống còn thấp Tuy nhiên, Tây Nguyên có lợi điểm về tài nguyên thiên nhiên Tây Nguyên có đến 2 triệu hecta đất bazan màu mỡ, tức chiếm đến 60% đất bazan cả nước, rất phù hợp với những cây công nghiệp như cà phê, ca cao, hồ tiêu, dâu tằm, trà Cà phê là cây công nghiệp quan trọng số một ở Tây Nguyên Diện tích

cà phê ở Tây Nguyên hiện nay là hơn 290 nghìn ha, chiếm 4/5 diện tích cà phê cả nước Đắk Lắk là tỉnh có diện tích cà phê lớn nhất (170 nghìn ha) và cà phê Buôn

Ma Thuột nổi tiếng có chất lượng cao Tây Nguyên cũng là vùng trồng cao su lớn thứ hai sau Đông Nam Bộ, chủ yếu tại Gia Lai và Đắk Lắk Tây Nguyên còn là vùng trồng dâu tằm, nuôi tằm tập trung lớn nhất nước ta, nhiều nhất là ở Bảo Lộc Lâm Đồng Ở đây có liên hiệp các xí nghiệp ươm tơ xuất khẩu lớn nhất Việt Nam Việc phân bổ đất đai và tài nguyên không đồng đều cũng gây ra nhiều tranh chấp Trước đây, chính quyền có chủ trương khai thác Tây Nguyên bằng hệ thống các nông lâm trường quốc doanh (thời kỳ trước năm 1993 là các Liên hiệp xí nghiệp nông lâm công nghiệp lớn, đến sau năm 1993 chuyển thành các nông, lâm trường thuộc trung ương hoặc thuộc tỉnh) Các tổ chức kinh tế này trong thực tế bao chiếm gần hết đất đai Tây Nguyên Ở Đắk Lắak, đến năm 1985, ba xí nghiệp Liên hiệp

với 1.600.000 hecta cao su quốc doanh, tính chung quốc doanh quản lý 90% đất đai toàn tỉnh Ở Gia Lai-Kon Tum con số đó là 60% Tính chung, đến năm 1985, quốc doanh đã quản lý 70% diện tích toàn Tây Nguyên Sau năm 1993, đã có sự chuyển đổi cơ chế quản lý, nhưng con số này cũng chỉ giảm đi được 26% Tài nguyên rừng

và diện tích đất lâm nghiệp ở Tây Nguyên đang đứng trước nguy cơ ngày càng suy giảm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khác nhau, như là một phần nhỏ diện tích rừng sâu chưa có chủ và dân di cư mới đến lập nghiệp xâm lấn rừng để ở và sản xuất (đất nông nghiệp toàn vùng tăng rất nhanh) cũng như nạn phá rừng, khai thác lâm sản trái phép chưa kiểm soát được Do sự suy giảm tài nguyên rừng nên sản lượng khai thác gỗ giảm không ngừng, từ 600 – 700 nghìn m3 vào cuối thập kỉ 80 - đầu thập kỉ 90, nay chỉ còn khoảng 200 – 300 nghìn m3/năm Hiện nay, chính quyền địa phương đang có thử nghiệm giao đất, cho thuê đất lâm nghiệp cho các tổ chức, hộ gia đình, cá nhân sử dụng ổn định và giao rừng, khoán bảo vệ rừng cho hộ gia đình và cộng đồng trong buôn, làng Nhờ địa thế cao nguyên và nhiều thác nước, nên tài nguyên thủy năng của vùng lớn và được sử dụng ngày càng có hiệu quả hơn Trước đây đã xây dựng các nhà máy thủy điện Đa Nhim (160.000 kW) trên sông Đa Nhim (thượng nguồn sông Đồng Nai), Đray H'inh (12.000 kW) trên sông [Serepôk] Mới đây, công trình thủy điện Ya ly (700.000 kW) đưa điện lên lưới từ năm 2000 và đang có dự kiến xây dựng các công trình thủy điện khác như Bon Ron - Đại Ninh, Plây Krông Tây Nguyên không giàu tài nguyên khoáng sản, chỉ có bôxit với trữ lượng hàng tỉ tấn là đáng kể Theo tài liệu cũ của Liên Xô để lại, Tây Nguyên có trữ lượng Bô xít khoảng 8 tỉ tấn Ngày 1 tháng 11 năm 2007, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định 167 phê duyệt quy hoạch phân vùng, thăm dò, khai thác, chế biến, sử dụng quặng bô xít từ giai đoạn 2007-2015, có xét đến năm

2025 và hiện nay, Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam cũng đã thăm dò, đầu tư một số công trình khai thác bô-xít, luyện alumin tại Tây Nguyên Tuy nhiên, việc làm này đã vấp phải sự phản đối quyết liệt của các nhà khoa học và dân cư bản địa

vì nguy cơ hủy hoại môi trường và tác động tiêu cực đến văn hóa - xã hội Tây Nguyên và có thể tổn thương cả một nền văn hóa bản địa Ngoài ra, tiềm năng lớn

về năng lượng mặt trời ở Tây Nguyên chưa được phát huy

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng

2.1.1.1 Tổng quát chung về quan trắc khí tượng

Đặc điểm của quan trắc khí tượng là đo đạc, quan sát, theo dõi sự biến đổi các quá trình vật lý, các hiện tượng khí tượng xảy ra trong khí quyển và trên mặt đất như: nhiệt độ, mây, khí áp, gió, mưa, độ ẩm, số giờ nắng, tổng lượng bức xạ mặt trời, bốc hơi nước, các hiện tượng khí tượng như: dông, bão, lốc, tố, vòi rồng, sương

mù Truyền các kết quả số liệu quan trắc về các trung tâm dự báo khí tượng thuỷ văn để phục vụ cho công tác dự báo, đồng thời số liệu kết quả quan trắc khí tượng cũng được lưu trữ lâu dài để nghiên cứu khí hậu phục vụ các ngành kinh tế quốc dân và cho toàn xã hội Phần lớn các hoạt động của con người đều chịu ảnh hưởng của thời tiết, để giảm bớt tới mức tối thiểu các ảnh hưởng không thuận lợi của các hiện tượng khí quyển đối với các hoạt động đó, con người ngay từ đầu dã sớm nghiên cứu các định luật chi phối thời tiết

Thu thập các kiến thức về thời tiết là mục tiêu của ngành khoa học được gọi

là khí tượng học Người ta nghiên cứu các hiện tượng thông qua quan trắc, các thực nghiệm và các phương pháp phân tích khoa học Quan trắc khí tượng là đánh giá hoặc đo một hay nhiều yếu tố khí tượng bằng các dụng cụ đo qua đó các quan trắc khí tượng ghi nhận và bản thân quan trắc viên tiến hành công việc không dùng dụng

cụ mà người ta gọi là các phép đo khí tượng không thực hiện bằng các dụng cụ khí tượng Địa điểm mà tại đó tiến hành đánh giá một hay nhiều yếu tố khí tượng được tiến hành đều đặn gọi là trạm khí tượng Các trạm quan trắc khí tượng được thiết lập một cách lý tưởng trên mặt đất hoặc trên biển và cách xa nhau một khoàng sao cho đáp ứng được các các tiêu chuẩn của khí tượng được gọi là mạng lưới quan trắc khí tượng Khoảng cách hợp lý giữa các trạm quan trắc là khoảng cách mà chi phí cần thiết phụ thuộc vào mục đích sử dụng số liệu, vào khả năng biến đổi theo không gian và thời gian của yếu tố khí tượng quan sát được và vào bản chất địa hình của

bề mặt trái đất tại vùng nơi đặt trạm tại các trạm khí tượng thì các dụng cụ đo đạc lắp đặt tại trạm phải tuân thủ chặt chẽ mọi yêu cầu về mặt kỹ thuật chung

2.1.1.2 Các cơ sở phát triển mạng lưới trạm quan trắc trong quy hoạch từng giai đoạn:

* Quy hoạch lưới trạm khí tượng thủy văn (KTTV)

Là một trong những công tác quan trọng của Ngành Khí tượng thủy văn nhằm góp phần giữ vững, củng cố và phát triển mạng lưới quan trắc KTTV, nâng cao hiệu quả của việc đầu tư nhân lực, vật lực cho lưới trạm KTTV, không ngừng hoàn thiện chất lượng của mọi công việc nghiên cứu và nghiệp vụ KTTV, thiết thực phục vụ sản xuất, đời sống và an ninh quốc phòng Quy hoạch lưới trạm KTTV là bước chuẩn bị cần thiết cho việc kiểm kê đánh giá tài nguyên và điều kiện KTTV, phục vụ đắc lực cho dự báo, cảnh báo các hiện tượng thiên tai phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, phục vụ các ngành kinh tế quốc dân, trước hết là sản xuất nông nghiệp

và khai thác năng lượng trong những năm tới và lâu dài về sau

*Tổ chức Lưới trạm KTTV

Lưới trạm KTTV đang hoạt động có tổ chức, có hiệu quả như ngày nay là thành quả to lớn của Ngành KTTV, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ cao có thể và cần thiết phải có một số thay đổi trong cơ cấu lưới trạm, từng bước hợp lý hóa hợp lý hóa lưới trạm

* Quá trình hợp lý hóa lưới trạm KTTV đã, đang và sẽ tiến hành trên cơ sở những nguyên tắc sau đây:

- Đảm bảo đầy đủ tính khoa học của lưới trạm

- Phục vụ đắc lực cho các ngành khoa học, phát triển kinh tế quốc dân và an ninh quốc phòng

- Kế thừa và bảo vệ cơ cấu chủ yếu và tính hợp lý của lưới trạm đã có

- Tôn trọng hoàn cảnh thực tế, trước hết là điều kiện kinh tế, khoa học công nghệ và

kỹ thuật có liên quan với việc duy trì hoạt động của các trạm

* Quá trình quy hoạch lưới trạm KTTV

Là quá trình điều chỉnh lưới trạm trên cơ sở các kết quả nghiên cứu vừa đạt được về các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới trạm Công việc này được tiến hành theo các bước sau đây:

- Kiểm điểm những ưu điểm, khuyết điểm của công tác hợp lý hóa lưới trạm trước đó Kiểm tra các kết quả nghiên cứu và vận dụng kết quả nghiên cứu vào hoàn cảnh thực tế

- Phát hiện những tồn tại trong lưới trạm KTTV hiện tại

- Phân định các loại trạm và các hạng trạm trong lưới trạm KTTV Xác định chức năng nhiệm vụ quan trắc và nhiệm vụ phát báo của mỗi hạng trạm

- Kiến nghị giải thể một số trạm không đủ tiêu chuẩn tồn tại

- Kiến nghị thành lập một số trạm cần thiết

* Lưới trạm KTTV này được chia thành 7 loại

Căn cứ vào bản chất vật lý của đối tượng quan trắc, vào nội dung trang thiết

bị quan trắc và mục đích thu thập số liệu đó là: (trạm khí tượng bề mặt, trạm khí tượng cao không, trạm khí tượng nông nghiệp, trạm hải văn, trạm thủy văn, trạm quan trắc môi trường)

* Quá trình phát triển

Mỗi một loại trạm được chia thành nhiều hạng, căn cứ vào trang thiết bị quan trắc và vai trò của trạm trong quá trình nghiên cứu đặc tính thống kê của từng yếu tố KTTV và trong công tác chỉnh lý số liệu

Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn của nước ta đã có lịch sử trên 100 năm xây dựng và phát triển, gắn liền với sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc Năm

1867, trạm khí tượng đầu tiên được xây dựng tại Việt Nam là trạm Sài gòn Hospital Đến năm 1902, khi Toàn quyền Đông Dương ban hành Nghị định thành lập Đài Quan sát Từ trường và Khí tượng Trung ương Đông Dương -Cơ quan quản lý mạng lưới trạm khí tượng đầu tiên tại Việt Nam, nước ta mới chỉ có 51 trạm (khí tượng 38 trạm, thủy văn 13 trạm) Đến nay, mạng lưới trạm khí tượng thủy văn nước ta bao

đo mưa (dưới đây gọi chung là mạng lưới trạm khí tượng thủy văn) đã có trên 1200 trạm và điểm đo các loại Các trạm này được phân bố rộng khắp trên lãnh thổ Việt Nam từ Bắc vào Nam, từ miền núi cao đến đồng bằng ven biển, các hải đảo xa xôi

và thực hiện quan trắc tương đối càng đầy đủ các yếu tố về khí tượng thủy văn Mạng lưới đó đã hòa nhập vào mạng lưới trạm khí tượng thủy văn toàn cầu và thực hiện tốt nhiệm vụ không chỉ đối với quốc gia mà còn cả đối với quốc tế

Để có được mạng lưới trạm như hiện nay, Nhà nước đã đầu tư cho nghiên cứu quy hoạch và đầu tư xây dựng mạng lưới một cách khá cơ bản và toàn diện:

- Năm 1960, Nha khí tượng đã có quy hoạch mạng lưới trạm khí tượng

- Năm 1961, Bộ Thủy lợi với sự giúp đỡ của các chuyên gia Trung Quốc đã

có quy hoạch mạng lưới trạm thủy văn cơ bản Miền Bắc Việt Nam

- Năm 1976 sau khi thống nhất đất nước, Bộ Thủy lợi đã có quy hoạch mạng lưới trạm thủy văn cơ bản tối thiểu từ Nam Bình Trị Thiên trở vào

- Năm 1987, Tổng cục KTTV đã ban hành Quyết định số 85 KTTV/QĐ ngày 1-4-1987 về quy hoạch mạng lưới trạm khí tượng thủy văn cơ bản, năm 1991 ban hành Quyết định số 88 KTTV/QĐ ngày 1-3-1991 về quy hạch mạng lưới trạm đo mưa cơ bản và năm 1998 ban hành Quyết định số 176 KTTV/QĐ ngày 17-3-1998

về qui hoạch mạng lưới rađa thời tiết thuộc bộ môn khí tượng cao không

- Năm 2007 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số TTg ngày 29 tháng 01 năm 2007 về việc Quy hoạch tổng thể mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường quốc gia đến năm 2020.[8]

16/2007/QĐ-2.1.1.3 Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng hiện tại

Mạng lưới các trạm quan trắc khí tượng thuộc trung tâm khí tượng thủy văn quốc gia, Bộ Tài nguyên và môi trường gồm 176 trạm Trong đó được phân ra các hạng trạm, hạng I, hạng II và hạng III Được phân bố rộng khắp trên lãnh thổ Việt Nam, đại diện cho nhiều địa hình khác nhau ở từng khu vực: đồng bằng, miền núi, hải đảo… Các trạm được quản lý theo các đài Khí tượng thủy văn khu vực, có 9 đài:

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Bắc

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Việt Bắc

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Đông Bắc

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Trung Trung Bộ

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Nguyên

- Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ

2.1.2 Thời gian nắng

Thời gian nắng là một trong những yếu tố quan trắc cơ bản tại tất cả các trạm quan trắc khí tượng Thuật ngữ “nắng” liên quan với năng lượng bức xạ mặt trời, chủ yếu ở phần bức xạ nhìn thấy, với ánh sáng khuếch tán của bầu trời, mây và một số hiện tượng khí tượng khác Thời gian nắng được tính đến 0,1 giờ và đường ghi bắt đầu từ lúc cường độ trực xạ của bức xạ mặt trời đạt tới ≥ 0,1 KW/m2 (≥ 0,2 calo/cm2ph)

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp đo thời gian nắng

Các trạm khí tượng đo thời gian nắng bằng nhật quang ký Campell Stokes

Bộ phận cảm ứng của nhật quang ký là một quả cầu thủy tinh có tác dụng hội tụ các tia nắng chiếu tới tiêu điểm Khi đặt quả cầu hướng về phía mặt trời, trên “mặt tiêu” của cầu đặt một giản đồ chuyên dùng bằng giấy, một vệt cháy sẽ tự in trên giản đồ

từ Tây sang Đông, khi mặt trời đi từ Đông sang Tây

Nhật quang ký được đặt trong vườn khí tượng, tại vị trí quang đãng, quanh năm các tia sáng mặt trời từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn đều có thể chiếu tới Nhật quang ký đặt trên cột gỗ, cột sắt… cách mặt đất 1m50, phía Bắc cột xây bậc

đủ để quan trắc viên đứng thay giản đồ, lau chùi bảo quản máy Máy đặt đúng quy cách phải đạt 3 yêu cầu:

- Máy ngang bằng

- Trục cầu thủy tinh đúng hướng Bắc Nam

Giản đồ lắp đặt vào 5 giờ sáng hằng ngày, được ghi tên trạm, ngày tháng thay giản đồ, tên người thay và lấy giản đồ ra vào 19 giờ [2]

2.2.2 Phương pháp thu thập, chiết xuất, thống kê, tổng hợp số liệu

Thu thập các nguồn tài liệu từ kho lưu trữ của Trung tâm tư liệu khí tượng thủy văn và môi trường thuộc Trung tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia, chiết xuất riêng

số liệu về giờ nắng trong các bảng, biểu quan trắc khí tượng Công tác này tác giả làm hoàn toàn bằng ghi chép thủ công do chưa có phần mềm hay dữ liệu số nào về vấn đề này Từ các số liệu thô do quan trắc viên các trạm khí tượng chuyển về, dùng phương pháp quy toán giản đồ để tính số giờ nắng trong ngày Cách quy toán giản

đồ nhật quang ký Campell:

Quy toán giản đồ nắng chính xác tới 1/10 giờ

Nếu cả giờ có nắng, ghi 1,0; kéo dài 1/10 ghi 0,1; kéo dài 5/10 ghi 0,5…

Nếu phần lẻ ≥ 0,5 của 0,1 giờ (≥3 phút )quy thành 0,1 giờ; <0,5 của 0,1 giờ thì

bỏ đi

Vết nắng gồm vết cháy đen, vết vàng và cả những vết đổi màu do nắng tạo nên Nếu cả ngày chỉ có 1 chấm, dù chấm rất bé vẫn tính 0,1 giờ Nếu trong một khoảng giờ có từ hai chấm trở lên, phải tính gộp lại và căn cứ vào độ dài tổng cộng để xác định thời gian có nắng Nếu những chấm nhỏ (< 0,5 của 0,1 giờ) nằm rải rác trong một số khoảng giờ mà tổng lượng vẫn chỉ ≤ 0,1 giờ, thì tính là 0,1 giờ và ghi 0,1 vào trong các khoảng đó

(Nguồn: Quy phạm quan trắc khí tượng bề mặt)

Thống kê, phân loại các tài liệu thu được sau đó tổng hợp các số liệu theo trật tự

và logic, dùng các phầm mềm tính toán đưa ra các số liệu về tổng số giờ nắng trong các tháng, các ngày có nắng trong năm…

2.2.3 Phương pháp xây dựng bản đồ bằng phần mềm ArcView GIS 3.2

2.2.3.1 Khái niệm

ArcView là một phần mềm ứng dụng công nghệ Hệ Thông Tin Địa Lý (GIS) với một giao diện đồ hoạ thân thiện, tiện lợi, cho phép làm việc với các dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính, hiển thị dữ liệu này dưới dạng bản đồ, bảng biểu

và đồ thị ArcView cung cấp những công cụ truy vấn và phân tích dữ liệu, cho phép trình bày kết quả cuối cùng dưới dạng các bản đồ có chất lượng cao

2.2.3.2 Cấu trúc dữ liệu trong ArcView

Các dữ liệu trong hệ GIS thường rất nhiều và lưu trữ trong các tệp tin khác nhau Tập hợp các tệp dữ liệu như vậy gọi là cơ sở dữ liệu Làm việc với các tệp dữ liệu lớn như vậy rất phức tạp nên người ta phải xây dựng cấu trúc chặt chẽ cho các

cơ sở dữ liệu để thuận tiện cho việc quản lý

Trong ArcView cũng như các hệ thông tin địa lý khác : cơ sở dữ liệu có hai dạng cấu trúc cơ bản sau : cấu trúc dạng raster và cấu trúc dạng vector

Cấu trúc Raster

Trong cấu trúc này, thực thể được biểu diễn thông qua các ô (cell) hoặc ô ảnh (pixel) của một lưới các ô và mỗi pixel đều mang giá trị của thông số đặc trưng cho đối tượng Trong máy tính, lưới ô này được lưu trữ dưới dạng ma trận trong đó mỗi

ô là giao điểm của một hàng, một cột trong ma trận Ở cấu trúc này, điểm được xác định bởi một pixel, đường được xác định bởi một số các pixel kề nhau theo một hướng, vùng được xác định bởi số các pixel mà trên đó thực thể phủ lên Biểu diễn raster được xây dựng trên cơ sở hình học phẳng Ơcơlit Mỗi một ô sẽ tương ứng với một diện tích vuông trên thực tế Ðộ lớn của cạnh của ô vuông này còn được gọi là

độ phân giải của dữ liệu Trong cấu trúc này , mỗi một pixel được ấn định bởi một giá trị, do đó, những thuộc tính khác nhau của thế giới thực được lưu trữ trong các tệp tin riêng (Ví dụ : các kiểu đất được lưu vào 1tệp, các kiểu rừng được lưu vào 1 tệp khác)

ArcView lưu trữ dữ liệu raster trong Arc/Info grids, thường là các file ảnh (ảnh

vệ tinh, ảnh máy bay) theo cấu trúc mảng Đây là dạng cấu trúc đơn giản nhất trong đó ảnh được thể hiện bởi các điểm ảnh (pixel) tổ chức thành mảng có tọa độ tính theo các dòng, cột và có gốc toạ độ nằm ở góc trên bên trái Khi nhập ảnh vào ArcView sẽ chuyển từ hệ toạ độ ảnh sang hệ toạ độ thế giới thực(x,y) Kích thước pixel càng nhỏ thì khả năng thể hiện đối tượng càng chi tiết Thông thường các đối tượng có kích thước lớn hơn 1/2 pixel sẽ được mã hóa thành 1 pixel và nhỏ hơn 1/2 pixel thì sẽ

(VD : thể hiện đường giao thông, các sông ) + Vùng : bao gồm các đường khép kín, được biểu diễn bằng một dãy toạ độ có điểm đầu và điểm cuối trùng nhau (x1,y1 ; x2,y2 ; x3,y3 xn,yn ; x1,y1 )

(VD : thể hiện giới hạn của một khu rừng; ranh giới các xã, huyện )

- một vùng được giới hạn bởi các đường thẳng khép kín gọi là một polygon

Bản đồ chuyên đề là bản đồ thể hiện chuyên sâu một nội dung nào đó gọi là chuyên đề của bản đồ Một bản đồ chuyên đề thường có 2 phần chính :

- Phần bản đồ nền : bao gồm các lớp thông tin về thủy hệ, địa hình, thực vật, giao thông, dân cư tức là thông tin của một bản đồ địa lý Phần bản đồ nền trong bản đồ chuyên đề thường khá đơn giản, mang tính chất định hướng

- Phần chuyên đề:gồm các lớp đi sâu vào chuyên đề (ví dụ phân vùng số giờ nắng, bức xạ, mây, mưa….)