Tìm hiểu về năng lượng mặt trời

Mặt trời là ngôi sao ở trung tâm hệ mặt trời, cung cấp năng lượng cho trái đất dưới dạng ánh sáng. Trái đất nằm ở vị trí thứ 3 trong hệ mặt trời, khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất xấp xỉ 149,6 triệu km.  Trái đất nhận được 1 lượng nhiệt và ánh sáng trung bình đảm bảo cho sự sống phát sinh và tồn tại. Là hình cầu, đường kính 1,39 triệu km ( ≈ 110 lần trái đất

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN 1 Đề tài: Năng lượng mặt trời Giảng viên hướng dẫn: ths . Nguyễn Thị Phương Loan Nhóm thực hiện: Nguyễn Thị Thu Mai Hoàng Thị Hương Nguyễn Thị Vân Anh Nguyễn Thị Ngọc Ly Doãn Thị Thùy Linh Lớp: K56 A1 KHMT 1 Nội dung 1.Khái quát về mặt trời 1.1 Vị trí, cấu tạo, thành phần hóa học 1.2 Sự tạo thành của NLMT 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của trái đất 2. Ứng dụng năng lượng mặt trời 2.1 Những chức năng quan trọng của ánh sáng MT 2.2 Sử dụng NLMT của con người 2.2.1 Ưu điểm chung của các thiết bị sử dụng NLMT 2.2.2 Đánh giá về một số thiết bị sử dụng NLMT 3. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời 3.1 Trên thế giới 3.2 Tại Việt Nam Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 2 1. Khái quát về mặt trời 1.1 Vị trí, cấu trúc, thành phần hóa học  Mặt trời là ngôi sao ở trung tâm hệ mặt trời, cung cấp năng lượng cho trái đất dưới dạng ánh sáng.  Trái đất nằm ở vị trí thứ 3 trong hệ mặt trời, khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất xấp xỉ 149,6 triệu km.  Trái đất nhận được 1 lượng nhiệt và ánh sáng trung bình đảm bảo cho sự sống phát sinh và tồn tại.  Là hình cầu, đường kính 1,39 triệu km ( ≈ 110 lần trái đất ) Hình 1. Hệ mặt trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 3 1. Khái quát về mặt trời Cấu trúc 1. Lõi (core) 2. Vùng bức xạ(radiation zone) 3. Vùng đối lưu(convection zone) 4. Quang quyển(photosphere) Thành phần hóa học Hình 2. Cấu trúc các lớp của mặt trời Chủ yếu gồm H, He và 1 số nguyên tố khác đều có mặt ở trái đất Thành phần Hiđrô 73,46% Hêli 24,85% Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 4 1. Khái quát về mặt trời 1.2 Sự tạo thành của năng lượng mặt trời Năng lượng được tạo ra bởi phản ứng nhiệt hạch với điều kiện >107 oC chỉ có ở tâm mặt trời thông qua một loạt bước để biến 4 H  He + nhiệt. Nhiệt sinh ra làm nóng mặt trời  phát sáng. Hình 4. Vòng đời của mặt trời Hình 3. Phản ứng nhiệt hạch sinh nhiệt tại mặt trời Mặt trời sẽ đốt hết nhiên liệu Hydrogen của nó trong vòng 5 đến 7 tỉ năm nữa, lúc đó nó sẽ nuốt chửng Trái đất. Trái đất sẽ kết thúc bên trong lòng Mặt trời”-Lee Ann Willson của đại học Iowa. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 5 1. Khái quát về mặt trời 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất  Nguồn cung cấp nhiệt chủ yếu cho mặt đất là bức xạ Mặt Trời. Tổng bức xạ nhận được: 2,4.108 Cal/cm2/phút  Mỗi mét vuông ở Trái Đất nhận được chừng 5 kWh mỗi ngày Năng lượng này có thể cung cấp nhu cầu cho toàn bộ dân cư của Trái Đất trong ba thập kỉ. Hình 6. Phân tích ánh sáng mặt trời khi tới trái đất 6 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh Hình 5. Bức xạ tổng cộng năm 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời Phổ sóng của Mặt trời Năng lượng bức xạ Mặt trời ở gần Trái Đất ở vào khoảng 2 cal/cm².phút (hằng số mặt trời) ( từ 0,17-4 μm đến 0,475 μm). Toàn bộ Trái Đất nhận được từ Mặt Trời: gồm 48% năng lượng thuộc dải phổ ánh sáng khả kiến (λ = 0,4-0,76 μm), 7% tia cực tím (λ < 0,4 μm) và 45% thuộc dải phổ hồng ngoại và sóng vô tuyến (λ > 0,76 μm). Tầng điện ly Tầng giữa Tầng bình lưu Lớp ozon Tầng đối lưu Hình 7. Các lớp trong khí quyển và độ xuyên của bức xạ Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 7 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời 1.3.1 Chu kỳ Milankovitch Những biến đổi của quỹ đạo độ lệch tâm, độ nghiêng và tuế sai củaTrái Đất quanh Mặt trời gọi là chu kì Milankovitch. Làm thay đổi lượng và khu vực nhận bức xạ từ Mặt Trời của Trái Đấtbức xạ mặt trời tăng lên hoặc giảm xuống ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống khí hậu Trái Đất, làm tăng hoặc rút đi của các sông băng. Ba chu kỳ Milankovitch ảnh hưởng đến mùa và vị trí của năng lượng mặt trời quanh trái đất Hình 8. Milutin Milankovitch (1879 - 1958) Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 8 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời Độ lệch tâm trái đất: là hình dạng của quỹ đạo của Trái đất xung quanh     Mặt trời. Độ lệch tâm dao động từ gần như tròn tới hình elíp vừa phải (0 đến 5% elip) trên 1 chu kì 100.000 nămquyết định hàng đầu tới sự đóng băng Làm thay đổi khoảng cách từ Trái Đất đến MTthay đổi khoảng cách bức xạ sóng ngắn của mặt trời tới trái đấttăng hay giảm lượng phóng xạ nhận được của bề mặt trái đất trong các mùa khác nhau. Khi quỹ đạo là elíp nhiều hơn, lượng bức xạ Mặt Trời ở điểm cận nhật sẽ có thể lớn hơn tới 23% so với điểm viễn nhật. Hiện tại, chênh lệch của điểm cận nhật và điểm viễn nhật chỉ là 3,4% (5,1 triệu km) khoảng 6,8% chênh lệch bức xạ Mặt Trời tới Trái Đất Hình 9. Mô phỏng chu kì 100.000 năm Hình 10.Quỹ đạo với độ lệch tâm 0,5 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 9 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời độ nghiêng trục quay: là góc giữa phương tự quay của thiên thể với phương trực tuyến Bắc của mặt phẳng quỹ đạo.  Dao động trong mức độ nghiêng trục Trái đất xảy ra trên một chu kỳ 41.000 năm từ 21,5 đến 24,5 độ.  Độ nghiêng trục quay của Trái Đất làm lượng ánh sáng MT chạm tới một điểm cho trước trên bề mặt thay đổi liên tục trong một nămtạo ra hiện tượng mùa.  Khi cực Bắc hướng về phía Mặt Trời, mùa hè xuất hiện ở Bắc bán cầu, trong khi mùa đông xuất hiện ở cực Nam. Mùa hè, ngày dài hơn và Mặt Trời lên cao hơn, mùa đông, lạnh hơn, ngày ngắn hơn. Hình 11. Chu kì 41.000 năm của trục nghiêng Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 10 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời  Với độ nghiêng trục ít, bức xạ MT phân bố đồng đều hơn giữa mùa đông và mùa hè, nhưng cũng làm tăng sự khác biệt trong biên lai thu bức xạ giữa các vùng xích đạo và vùng cực.  Hiện tại, độ nghiêng trục quay Trái Đất khoảng 23,5°. Khi đạt tới 24,5°, mùa đông lạnh hơn và mùa hè nóng hơn so với khi độ nghiêng là 22,1 o , khi độ nghiêng nhỏ hơn thì mùa đông ấm hơn, mùa hè mát hơn. Hình 12. Độ nghiêng của Trái Đất Hình 13. Ảnh hưởng của độ nghiêng trục quay tới lượng NLMT nhận được 11 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời TUẾ SAI( tiến động)  Là hiện tượng trục của vật thể quay"lắc lư" khi mô men lực tác động lên nó  Lực hấp dẫn của MT tác dụng mômen lực lên Trái Đấtkéo các chỗ lồi xích đạo vào trong mặt phẳng quỹ đạo Trái Đấtgây hiện tượng tuế sai của trục quay Trái Đất.  Sự thay đổi về cường độ ánh sáng bức xạ của mặt trời đến mặt đất dựa theo chu kỳ xoay tuế sai của trục xoay trái đất (23000 năm) Hình 15.Tuế sai làm chậm thời điểm giao mùa từ năm này sang năm khác, do mùa phụ thuộc vào hướng và độ nghiêng của trục so với hệ tọa độ hoàng 12 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễnđạo. Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh Hình 14.Mô phỏng chu kì 23.000 năm của tuế sai 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời Chương động  Trục quay trái đất có một chuyển động nhiễu loạn nhỏ, ngắn kiểu “gật gù” được gọi là chương động.  Làm thay đổi độ nghiêng của trục xoay khoảng 9,2 (Hằng số chương động) quanh vị trí trung bình với chu kì 18.6 năm (= 18 năm 220 ngày)  Chương động và tuế sai làm cho trục xoay của Trái Đất chuyển động thành hình sin quay quanh một hình nón tuế sai.  Cũng tạo ra thay đổi nhỏ lượng NLMT nhận được của Trái Đất Hình 16. Tổng hợp sự tự quay, tuế sai, chương động. N( nutation- chương động P (precession- Tuế sai) R ( sự tự quay) 13 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời 1.3.2 Sự phân bố bức xạ mặt trời ở giới hạn trên của khí quyển Ngày/t háng Vĩ độ(°) 010 1020 2030 3040 4050 5060 6090 22/12 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,07 0,0 a. Xét sự phân bố theo vĩ độ 49 65 73 74 73 9 06 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,35 0,2 21/03 - Tổng xạ giảm dần từ xích đạo về 19 01 53 09 41 8 11 cực. Vì góc nhập xạ Mặt trời nhỏ 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,68 0,7 22/06 79 29 64 84 89 3 03 23/09 dần từ xích đạo về 2 cực. 0,6 0,5 0,5 0,5 0,4 0,35 0,2 10 62 56 03 53 3 08 - Nguyên nhân: do Trái đất nghiêng so với trục một góc 23°27’ nên có Bảng thông lượng bức xạ mặt trời vào các ngày xuân phân, hạ chí tại Bắc Bán cầu được tính sự phân bố theo vĩ độ trung bình ngày với đơn vị cal/cm2 phút - Sự phân bố này còn phụ thuộc vào độ dài ngày. Trong cùng một thời gian, tại các vĩ độ khác nhau, độ dài ngày khác nhau. Hình 17. độ dài ngày đêm Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 14 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời b. Phân bố theo độ cao - Cường độ bức xạ có tăng theo độ cao nhưng sự tăng đó không lớn. - Nguyên nhân: Khi độ cao tăng thì: +Quãng đường ánh sáng đi trong khí quyển giảm +không khí loãng hơn + lượng bụi và hơi nước giảm  sự hấp thụ và khuếch tán bức xạ trong khí quyển giảm cường độ bức xạ trên mặt đất tăng Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 15 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời 1.3.3.Phân bố theo đới của bức xạ mặt trời ở mặt đất Phân bố bức xạ mặt trời theo mùa - Nguyên nhân: do sự tự quay của Trái đất và quay quanh mặt trời nên các bán cầu ngả về phía mặt trời thay đổi tạo các mùa khác nhau. - Khi đến mặt đất thì bức xạ bị yếu đi do bức xạ và khuếch tán - Cường độ nhận được lớn nhất vào mùa hè, nhỏ nhất vào mùa đông - Vào mùa xuân và mùa thu lượng nhiệt nhận được trung bình Hình 18. Sự chuyển động tương đối giữa Trái Đất và Mặt Trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 16 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời Hình 19. Tổng lượng trung bình bức xạ Mặt Trời chiếu lên bề mặt Trái Đất theo từng mùa( nguồn Earth Observatory, NASA, Hoa Kì) Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 17 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1. Khái quát về mặt trời 1.3.4 Phân bố địa lý của tổng xạ  Ở miền nhiệt đới và cận nhiệt đới, lượng tổng xạ năm lớn hơn 140 kcal/cm2. Lượng tổng xạ này đặc biệt lớn ở miền cận nhiệt đới ít mây.  Trên đại dương, lượng tổng xạ nhỏ hơn trên lục địa.  Vào tháng 12 lượng tổng xạ lớn nhất. Nhưng ở các khu vực nhiều mây gần xích đạo lượng này giảm, vào mùa đông Bắc Bán Cầu, bức xạ giảm nhanh khi lên phía Bắc.  Mùa hè ở Bắc Bán Cầu, lượng tổng xạ giảm chậm từ miền cận nhiệt đới lên phía bắc, mùa đông ở Nam Bán Cầu, lượng tổng xạ giảm nhanh về phía nam và đạt tới 0 ở phía ngoài vành đai cực.  Sa mạc và các khu vực phủ băng tuyết phần tổng xạ mất đi do phản hồi lớn. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 18 3.1 Trên thế giới -Tình hình sử dụng NLMT Hình 20.Bản đồ tổng lượng bức xạ mặt trời toàn cầu trung bình/năm (KWh/m2) Theo sơ đồ ta nhận thấy rằng các nước càng gần phía xích đạo lượng tổng xạ nhận được càng lớn. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 19 2. Ứng dụng năng lượng mặt trời Quang học Hình 21. Sự quang hợp của lá cây Quang hợp 2.1 2.1 Chức Chức năng năng chính chính của của ánh ánh sáng sáng mặt mặt trời trời Hình 23. Mặt trời mọc Y tế (sức khỏe) Giá trị nhiệt Hình 22. Phơi lúa Hình 24. Em bé phơi nắng tổng hợp vitamin D vào sáng sớm Chức năng của ánh sáng mặt trời Chức năng quang hợp và tạo ra vòng tuần hoàn nước  Ánh sáng mặt trời giúp thực vật quang hợp  Tạo ra hầu như toàn bộ các hợp chất hữu cơ trên Trái Đất→Tích lũy năng lượng, giữ trong sạch bầu khí quyển Tạo ra vòng tuần hoàn nước  Vòng tuần hoàn nước bắt đầu khi NLMT làm bốc hơi nước → thế năng, từ đó thế năng của nước chuyển thành động năng khi mưa.  Năng lượng mặt trời được chuyển thành năng lượng hóa học chứa trong các nhiên liệu hóa thạch Hình 25. Cây quang hợp Hình 26. Vòng tuần hoàn nước Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 21 Chức năng của ánh sáng mặt trời Giá trị y tế Khỏe xương: Ánh sáng mặt trời giúp cơ thể tổng hợp vitaminD, tăng khả năng hấp thụ, vận chuyển Canxi Tăng cường hệ miễn dịch: Tăng số lượng bạch cầu, kháng thể miễn dịch Tốt cho tim mạch: giúp lưu thông máu, giảm cholesterol và nhu cầu tiêu thụ oxy ở cơ tim, giúp điều hòa huyết áp Khỏe da: ánh nắng giúp da khỏe mạnh, cải thiện các triệu chứng bệnh ngoài da. Giúp tinh thần vui tươi, sảng khoái, phòng ung thư, hệ tiêu hóa hoạt động tốt  tăng chuyển hóa, thận làm việc khỏe, tăng chức năng giải độc cho gan Tuy nhiên nó cũng ảnh hưởng đến sức khỏe: Đối với mắt: khi tiếp xúc nhiều với ánh sáng mạnh sẽ làm tăng nguy cơ đục thủy tinh thể, bỏng giác mạc, ung thư mi,… Đối với da: có thể gây unh thư da nếu tiếp xúc với lượng ánh sáng mạnh thường xuyên và liên tục Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 22 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT  Sạch và an toàn:  Các phản ứng nhiệt hạch, phóng xạ đều xảy ra trong vùng lõi của Mặt Trời, đi qua rất nhiều lớp rồi mới đi vào Trái Đất → Trong không gian sẽ không có sản phẩm độc hại của các quá trình xảy ra trong mặt trời  Không gây ra chất ô nhiễm môi trường, tác động có hại đến sức khỏe con người như các nguồn năng lượng hóa thạch.  An toàn trong quá trình khai thác.  Không gây tiếng ồn Ở Hoa Kỳ, hơn 90% lượng khí nhà kính thải vào môi trường từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch… Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 23 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT-Sử dụng NLMT của con người  Có hiệu quả kinh tế  Năng lượng Mặt Trời là miễn phí, các hoạt động sống bình thường sử dụng năng lượng Mặt Trời 1 cách tự do mà không phải trả phí  Các thiết bị sử dụng NLMT chỉ mất phí đầu tư ban đầu, sau đó thì dùng gần như miễn phí, chi phí bảo dưỡng nhỏ, độ bền thiết bị cao.  Nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt  giá cả ngày càng cao, trong khi NLMT không phải mất chi phí cho nhiên liệu đầu vào. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 24 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT-Sử dụng NLMT của con người  Là nguồn năng lượng vô tận ⇒ Vì mặt trời sẽ còn tiếp tục cung cấp năng lượng đến trên 5 tỉ năm nữa chính vì khoảng thời gian cực kì lâu dài này mà NLMT được coi như năng lượng vô tận  Không như các nguồn năng lượng khác: Theo số liệu (năm 1999) của MITI - Bộ Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản, Dầu mỏ được dự báo sẽ cạn kiệt trong vòng 50 năm tới, khí đốt 60 năm, than đá 230 năm, Uranium70 năm Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 25 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT-Sử dụng NLMT của con người  Là nguồn năng lượng khổng lồ, phân bố rộng khắp  Lượng năng lượng Trái Đất nhận được trong 1 năm là 3.850.000EJ(exajoules), 1370W/m2  Đủ điều kiện cho việc sử dụng điện năng cho mỗi người trên toàn thế giới  So với nguồn năng lượng hóa thạch thì NLMT gần như vô tận  NLMT còn có ưu điểm hơn các nguồn năng lượng khác là có mặt trên toàn bộ nơi cư dân sinh sống và hoạt động. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 26 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT-Sử dụng NLMT của con người Hạn chế: • Việc khai thác nguồn năng lượng này còn dựa nhiều vào điều kiện thời tiết: cường độ bức xạ cao hay thấp • Không sử dụng được vào ban đêm biến động theo thời tiết • Không hiệu quả đối với các nước xứ lạnh • Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời giá thành còn cao, đòi hỏi vốn đầu tư lớn. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 27 2.2 Sử dụng NLMT của con người 2.2.2 Đánh giá thiết bị NLMT Năng lượng mặt trời Điện năng Nhiệt năng Hiệu suất chuyển đổi nhỏ 13% - 15% Hiệu suất chuyển đổi lớn > 60% Thiết bị khó sản xuất Giá thành cao Thiết bị dễ sản xuất Giá rẻ hơn Kém an toàn so với thiết bị nhiệt năng An toàn hơn thiết bị điện năng Ít được người dân sử dụng hoặc sử dụng khi có chính quyền đầu tư Sử dụng phổ biến tại các hộ gia đình, khách sạn Nguồn http://www.nangluongmattroi.com/ung-dung/175-nang-luong-mat-troi-va-cac-ung-dung.html Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 28 2.2.2 Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người a) Điện năng: a1/ Trực tiếp bằng cách sử dụng quang điện (PV) a2/ Gián tiếp bằng cách sử dụng điện măt trời tập trung (CSP) a1) trực tiếp Cơ chế hoạt động: sử dụng hiện tượng hiệu ứng quang điện của kim loại bán dẫn, điển hình là pin mặt trời Hình 28. Cơ chế hoạt động của Pin mặt trời Hình 29. Pin mặt trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 29 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Hình 31. Đèn led 4w Hình 30. Bộ đèn tuýp Led dạng bóng dùng NLMT Giá: 260.000 VNĐ 140.000 - 330.000 VNĐ Hình 34. Đèn công cộng 12,5 triệu VNĐ Hình 33. Điện thoại: 59 USD Hình 32. Đèn vườn Một số thiết bị sử dụng pin mặt trời 99.000 VNĐ Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 30 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người * Ưu điểm - Gọn nhẹ, có thể lắp ở bất kì ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới, trong lĩnh vực tàu vũ trụ,… - Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ. - An toàn cho người sử dụng - Độ bền cao ~ 25 năm – 40 năm mà hầu như không cần bảo dưỡng * Nhược điểm - Giá thành khá đắt - Hiệu quả giảm do các yếu tố môi trường: ô nhiễm, khói mù, mưa.. - 1 số thiết bị pin mặt trời cần dùng bình acquy lưu trữ nhiệt ban đêm, chứa chì, 2, 3 năm hỏng sẽ thải ra môi trường. - Tại các khu vực sống trong các tòa nhà nhiều tầng, tấm pin mặt trời có thể không hiệu quả cài đặt cho mỗi hộ gia đình, cá nhân Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 31 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người a2) Gián tiếp (CSP) - Cơ chế hoạt động: sử dụng ống kính, gương… có khả năng phản chiếu để tập trung ánh sáng mặt trời  Nhiệt  tạo thành điện. - Thường được sử dụng trên quy mô lớn. Hình35. nhà máy điện dạng hình máng parabol Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 32 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người • Lượng nhiệt thu được sẽ được vận chuyển qua các bộ trao đổi nhiệt nơi tạo hơi quá nhiệt để sử dụng cho chu trình hơi nước. Hơi nước quay tuabin và chạy máy phát, tạo ra điện… Hình 36. Nguyên lý hoạt động Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 33 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người * Các công nghệ tập trung phát triển nhất là: máng parabol tập trung phản xạ tuyến tính Fresnel, đĩa Stirling và các tháp điện mặt trời… Tháp điện mặt trời Cơ chế: Hệ thống sử dụng gương parabol tròn xoay định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT vào một bộ thu đặt ở tiêu điểm của gương, nhiệt độ có thể đạt trên 15000C làm chạy tuabin sinh điện. Hình 37. Nhà máy điện mặt trời ở Tây Ban Nha Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 34 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Hình 38. Nhà máy điện tháp mặt trời đầu tiên và lớn nhất châu Âu năm 2006, tổng công suất 11 MW cung cấp điện cho 6000 gia đình tại Seville, Tây Ban Nha. Hình 39. Nhà máy điện Gemasolar gần Seville, miền nam Tây Ban Nha - nhà máy NLMT đầu tiên trên thế giới có khả năng tạo ra điện vào ban đêm nhờ lưu trữ nhiệt bằng muối được xây xong vào tháng 5-2011. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 35 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Nhà máy điện sử dụng động cơ Stirling (Dish-Stirling power plants) Cơ chế: Điện động cơ stirling tập trung nhiệt tại động cơ stirling làm quay tua bin  điện Hình 41. Sơ đồ cấu tạo động cơ stirling Hình 40.Nhà máy 10 kW ở Almeria Tây Ban Nha Nhà máy đầu tiên loại này đã được xây dựng tại Ả rập, Mỹ hay Tây Ban Nha. So với nhà máy điện máng và tháp, thì giá cho mỗi số điện loại này tương đối cao Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 36 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Nhà máy điện mặt trời có ống ( Solar chimney power plants) Cơ chế: dưới mái thu nhận là không khí không khí được nung nóng  tạo ra gió tập trung ở ống làm quay tuabin  điện Ưu điểm: Mặt đất dưới những mái kính có thể dự trữ nhiệt nên có thể tạo điện về đêm nhưng không lớn. Nhược điểm: cần có diện tích lớn, hiệu suất nhỏ hơn các loại nhà máy trên. Đầu thập niên 80, một nhà máy điện công suất định mức khoảng 50 kW đã được xây dựng gần Manzanares Tây Ban Nha. Hình 42.Nhà máy điện mặt trời có ống Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 37 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người b) Nhiệt Năng Khai thác nhiệt mặt trời dựa trên hiệu ứng nhà kính, hiệu ứng hội tụ bức xạ mặt trời và sử dụng thiết bị có khả năng lưu trữ nhiệt (bình nước nóng NLMT, bếp NLMT,…) b1) Hiệu ứng nhà kính Cơ chế :Năng lượng mặt trời bị bẫy lại trong nhà kính dưới dạng nhiệt.  Tận dụng tối đa nhiệt để cung cấp cho các loại cây trồng, và sấy khô nông sản… Hình 43. Cơ chế nhà kính Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 38 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Trong trồng trọt: Trồng rau, hoa…  Ưu điểm: - Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, ₋ ₋ giảm thuốc bảo vệ thực vật : giảm hơn 1 nửa so với ngoài đồng Năng suất tăng lên gấp 10 - 15 lần so với lối canh tác theo kiểu truyền thống Ngăn cản được sâu bệnh: do được cách ly với môi trường bên ngoài Trồng được quanh năm (trái mùa) Tiết kiệm được 1/3 công lao động  Nhược điểm: xây dựng nhà kính nhập khẩu quy mô lớn rất tốn kém, nên người dân chủ yếu tự làm theo kinh nghiệm hiệu quả kinh tế không HÌnh 44. trồng rau trong nhà kính cao như lý thuyết Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 39 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Trong sấy khô ( nông sản, gỗ…)  Nhiệt độ sấy không quá cao, hơi ẩm được đưa ra khỏi sản phẩm từ từAn toàn cho chất lượng sản phẩm  Không gây ô nhiễm Hình 45. Phơi cà phê theo cơ chế nhà kính. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 40 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Trong sấy khô ( nông sản, gỗ…)  Tiết kiệm diện tích phơi  Giảm chi phí nhiên liệu  Giải quyết vấn đề thiếu sân phơi ở một số nơi Hình 46.Lò sấy gỗ năng lượng mặt trời CS 40m3/mẻ - tại Bà rịa Vũng Tàu, Nhơn Trạch-Long Thành và Dĩ An-Bình Dương Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 41 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT Dựa vào quá trình bay hơi và ngưng tụ: - không khí bốc lên đầy hơi ẩm gặp tấm kính phía trên ngưng tụ lại và chảy xuống máng rồi theo ống dẫn chảy xuống bình chứa nước sạch. - Quá trình bay hơi bỏ lại thành phần chất rắn, tia cực tím là tác nhân tiêu diệt vi sinh vật có trong nước nhiểm bẩn. - Máng 1m2 chưng cất được khoảng 5 lit/ngày Theo Robert Poster, đại học New Mexico State University thì thiết bị này loại bỏ được hầu hết các loại: + Muối/khoáng (v.d., Na, Ca, As, Fl, Fe, Mn) +Vi khuẩn (v.d., E. Coli, Cholera, Botulinus) + Ký sinh trùng (v.d., Giardia, Cryptosporidium) +Kim loại nặng (v.d., Pb, Cd, Hg) Hình 47. thiết bị chưng cất và cơ chế của nó Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 42 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người B2) Sử dụng thiết bị lưu trữ nhiệt  Bình nước nóng NLMT  Nguyên lý hoạt động: - Theo nguyên lý đối lưu nhiệt tự nhiên và hiện tượng hiệu ứng lồng kính để biến đổi quang năng thành nhiệt năng và bẫy nhiệt để thu giữ lượng nhiệt này. Nước nóng di chuyển lên phía trên, nước lạnh có khối lượng riêng nặng hơn sẽ di chuyển xuống bù vào chỗ trống tạo nên một vòng khép kín.  Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi không còn sự chênh lệch về nhiệt độ. Hình 48. Bình nước nóng NLMT và cơ chế của nó Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 43 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 44 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Ưu điểm  Cung cấp nước nóng khoảng 450C – 850C tùy theo vị trí lắp đặt.  Hoàn toàn thân thiện với môi trường do không phát sinh ra chất thải, không gây ra tiếng ồn và không làm ô nhiễm môi trường. Với một hệ thống bình 500 lít, lượng phát thải của CO2 tránh được hàng năm tương đương với lượng khí thải nhiên liệu của một chiếc xe đã vận hành 10,000 km.  Việc lắp đặt và sử dụng hết sức đơn giản và dễ dàng  An toàn cho người sử dụng, loại bỏ các mối lo ngại về rò rỉ điện.  Độ bền cao (hiện nay bảo hành 5 năm)chi phí bảo trì thấp, không tốn diện tích trong nhà vì bình nước nóng được lắp đặt ngoài trời, có tác dụng chống nóng cho các ngôi nhà Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 45 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Về chi phí: Sau khoảng ba năm sử dụng số tiền điện tiết kiệm được sẽ đủ bù chi phí đầu tư: Chi phí lắp đặt ban đầu 10 triệu đồng Số điện năng tương ứng để đun nước từ 250C lên 900C [180*4200*(90-25) ] / 3.600.000 = 13,65kWH Số ngày nắng trung bình/năm 228 ngày Số điện năng tích lũy/năm (hiệu suất sử dụng của gia 13,65* 228*83%= 2.583kWH đình 83%) Số tiền tích lũy được tương ứng 2.583*1.877= 4.848.528 đồng Thời gian hoàn vốn ~ 3 năm Tuổi thọ sản phẩm Trên 10 năm (bảo hành 5 năm)  Theo phân tích, trên 7 năm còn lại không mất chi phí thêm Sẽ được lời so với sử dụng bình nước nóng thông thường ít nhất: 7* 4.848.528=33.939.696 triệu đồng Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 46 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Hạn chế:  Có 1 lượng lớn ngày không sử dụng được, đặc biệt lại là những ngày lạnh, mưa (khoảng 65 ngày/năm đối với miền Bắc) phải dùng kết hợp với bình điện  tốn kém.  Mái nhà phải có nắng và không bị che khuất.  Phải có nguồn cấp nước ổn định vì máy năng lượng mặt trời chỉ hoạt động khi được cấp nước đều đặn và liên tục  Nếu nguồn nước nhiễm phèn hoặc ô nhiễm nặng ở nhiệt độ cao, tính ăn mòn của nước tăng rất mạnh, thậm chí có thể ăn thủng bình  Sự cố thường gặp nhất là bị rò rỉ nước do lắp đặt hay bị hở ống nối với bình.  Nhà càng cao tầng, ống nước càng dài, phải xả hết nước lạnh trong ống và nước nóng bị nguội đi do phải đi xa Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 47 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người b3) Hiệu ứng hội tụ bức xạ  Bếp nấu dùng NLMT  Cấu tạo • Bộ phận hội tụ ánh nắng: Dùng gương hoặc kim loại có độ phản chiếu cao đưa ánh nắng mặt trời tập trung vào một vùng nhỏ. • Bộ phận chuyển ánh sáng thành nhiệt: cũng là nơi đặt xoong, nồi…được sơn đen tăng khả năng hấp thụ nhiệt. • Chất liệu dẫn nhiệt: Dùng các kim loại có đặc tính dẫn nhiệt nhanh. • Bộ phận giữ nóng: Lớp thủy tinh hoặc chất dẻo cho ánh sáng vào mà không cho sức nóng thoát ra. Hình 49. Bếp NLMT và cơ chế của nó Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 48 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người 2 loại bếp phù hợp với điều kiện Việt Nam Bếp hình hộp Bếp parabol • Có thể làm bằng vật liệu rẻ tiền • Nóng nhanh. 1 lít nước nửa giờ sôi. Có thể dùng để chiên, xào • Không thể cháy khét thịt. • Người xử dụng bếp có thể ở • nhẹ hơn, chịu được mưa, bền trong mát. • Giá 200- 300 trăm nghìn VNĐ đa số dùng để nấu cơm, nước • Giá từ 900-1,5 triệu đa số để nấu thức ăn Hình 51. Người dân nghèo dùng bếp parabol được nhà nước tài trợ Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 4 Hình 50. Dân sử dụng bếp hình hộp 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Khuyết điểm chung:     Giá tương đối cao, đa số người sử dụng bếp phải đứng ngoài nắng Mỗi 15 -30 phút phải chỉnh lại hướng(bếp parabol) Lâu chín: 1 lít nước phải đun trong 0,5 -1 giờ mới sôi Khá nặng khoảng 15 kg( parabol) 9kg (bếp hình hộp)  rất phù hợp với người dân vùng nông thôn nơi mà chất đốt chủ yếu là rơm rạ và củi... nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ sức khoẻ và môi trường.  Các loại bếp này đã được triển khai rộng rãi và được người dân rất ủng hộ ở các tỉnh Miền Trung và Tây nguyên. Với một hộ gia đình dùng một bếp Parabôn có thể tiết kiệm được từ 150k÷ 300k/tháng Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 50 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Động cơ Stirling chạy bằng NLMT • Là động cơ nhiệt có hiệu suất đạt tới 50% đến 80% hiệu suất lý tưởng của chu trình nhiệt động lực học thuận nghịch trong việc chuyển hóa nhiệt năng thành công năng • Không gây nhiều tiếng ồn, hoạt động ổn định và bền, không cần bảo dưỡng nhiều • Dùng để bơm nước sinh hoạt hay tưới cây ở các nông trại. Hình 53. Bơm nước dùng năng lượng mặt trời công suất 5m3/ngày Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 51 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người  Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng NLMT • Sử dụng NLMT dưới dạng nhiệt năng để chạy máy lạnh hấp thụ Ưu: Nơi khí hậu nóng nhất thì có nhu cầu về làm lạnh lớn nhất, đặc biệt ở vùng không có lưới điện quốc gia... - Bộ thu nhiệt mặt trời bằng hệ thống ống chân không đảm bảo hiệu năng tối đa. - Điều hòa NLMT rất kinh tế, giá thành rất cạnh tranh - Có thể kết hợp với hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời, là một sản phẩm đa chức năng, tích hợp tất cả chức năng như một điều hòa thông thường: hút ẩm diệt khuẩn, tạo ozon.. - có nhiều công suất khác nhau phù hợp với nhu cầu của mọi đối tượng khách hàng. - Dễ dàng lắp đặt, thời gian vận hành tiêu hao ít điện năng. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 52 2.2.2.b. Nhiệt năng - Đánh giá thiết bị NLMT - Sử dụng NLMT của con người Hê thống điều hòa NLMT tận dụng năng lượng mặt trời như là một nguồn nhiệt năng tăng trợ thêm phần năng lượng cần thiết duy trì quá trình làm lạnh trong hệ thống điều hòa điển hình Hình 54. Nguyên tắc làm việc cơ bản của điều hòa năng lượng mặt trời Hình 55. Điều hòa NLMT giá 24.720.000VNĐ Tuy nhiên, các bộ thu dùng trong các hệ thống này chủ yếu là bộ thu phẳng, hiệu suất còn thấp (dưới 45%)  Diện tích lắp đặt bộ thu cần rất lớn chưa phù hợp với yêu cầu thực tế Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 53 3.Tình hình sử dụng năng lượng Mặt Trời 3.1. Trên thế giới  Năng lượng mặt trời (NLMT) chiếu xuống Trái Đất là 174 triệu tỷ watt. Có thể khai thác sử dụng tối đa khoảng 86 triệu tỷ watt. Hàng năm, mặt trời có thể cung cấp lượng điện năng gấp 10 lần trữ lượng các nguồn nhiên liệu trên Trái Đất. Dự báo, năng lượng tái tạo sẽ giữ vai trò chủ đạo cung cấp điện năng cho con người, điện mặt trời chiếm vị trí quan trọng nhất, cung cấp tới ¾ nhu cầu năng lượng của nhân loại vào năm 2100. 49 3.1 Trên thế giới -Tình hình sử dụng NLMT Tình trạng sử dụng NLMT trên thế giới Hiệu quả chuyển hóa NLMT thành NL có ích ngày càng tăng, đặc biệt điện mặt trời  Các nước Đức, Mĩ, Tây Ban Nha,… đang đẩy mạnh sử dụng NLMT, xây dựng các nhà máy sản xuất pin mặt trời và nâng cao lượng điện mặt trời trong cơ cấu ngành điện. Hình 49. Công suất lắp đặt điện MT trên toàn thế giới (2000-2010) Năm 2011 thế giới đã sản xuất được gần 30 GW năng lượng Mặt Trời http://www.nalutata.com/goc-chuyen-gia/169-dau-tu-cho-nang-luong-sach-dat-ky-luc-263-ty-usd 55 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 3.1 Trên thế giới -Tình hình sử dụng NLMT Tình trạng sử dụng NLMT trên thế giới  Điện NLMT là một trong những ngành công nghiệp phát triển nhanh nhất thế giới. Từ năm 2000, trên toàn thế giới, tổng số pin mặt trời được sản xuất có tốc độ tăng trưởng từ 40% đến 90%  Có những chính sách nâng cao tỉ lệ sử dụng NLMT như cắt giảm giá điện ở Châu Âu, hỗ trợ cho người sử dụng thiết bị NLMT.  Tuy nhiên: Tình trạng sử dụng điện mặt trời chưa đồng đều, tập trung ở các nước phát triển, các nước chưa phát triển còn hạn chế, ví dụ Châu Phi có tiềm năng NLMT dồi dào nhưng vẫn chưa đc tận dụng Nhiệt điện mặt trời phát triển mạnh, trong đó đun nước nóng mặt trời và năng lượng sưởi ấm tăng trưởng 15%/năm trong năm 2008, đạt 145 triệu kW, gấp đôi công suất năm 2004 Trung Quốc đứng đầu thế giới về tỉ lệ sử dụng bình nước nóng NLMT Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 56 3.1 Trên thế giới -Tình hình sử dụng NLMT Các công trình ứng dụng năng lượng mặt trời lớn trên thế giới  Các tập đoàn Năng lượng khổng lồ đưa ra dự án xây dựng nhà máy điện mặt trời trên sa mạc Sahara có thể sản xuất 100GW cung cấp cho 15% nhu cầu sử dụng điện của châu Âu. Hình 50. Dự án nhà máy điện mặt trời trên Sahara Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 57 3.1 Trên thế giới -Tình hình sử dụng NLMT Hình 51. Dự án xây dựng Hệ thống nấu ăn sử dụng NLMT của Ấn Độ, tiết kiệm 100.000kg gas mỗi năm Hình 52. Cầu đi bộ sử dụng NLMT(Anh Quốc) Hình 53. Tòa nhà sử dụng NLMT lớn nhất thế giới (Trung Quốc) Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 58 Tình hình sử dụng NLMT 3.2 Tại Việt Nam: Tiềm năng khai thác  Việt Nam là nước nhiệt đới gần xích đạo có tiềm năng NLMT lớn, tổng số giờ nắng và cường độ bức xạ nhiệt vào loại cao: • Phía Bắc Việt Nam có khoảng 1400-2000 giờ nắng/năm.Cường độ bức xạ TB năm 190W/m2 (Hà Nội) • Các vùng miền Trung, một số vùng miền Nam có từ 2500 đến 3000 giờ nắng/năm. Cường độ bức xạ cao nhất có thể lên đến 940w/m2. TB năm khoảng 350-400W/m2 • Trong khi Đức - quốc gia hàng đầu thế giới về điện MT chỉ có 100 – 140 kcal/cm2/ngày.  Việt Nam có nguồn NLMT khá ổn định, phân bổ trên nhiều vùng sinh thái, đáp ứng nhu cầu năng lượng điện tại chỗ cho miền núi, hải đảo, cho hộ gia đình, sản xuất, nối lưới điện quốc gia. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 59 3.2 Ở Việt Nam - Tình hình sử dụng NLMT Tính cần thiết  Việt Nam có khả năng phải đối mặt với nguy cơ thiếu hụt năng lượng do than đá, dầu thô đang dần cạn kiệt, rất cần nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời.  Tiềm năng lớn về điều kiện tự nhiên để phát triển công nghiệp năng lượng mặt trời  Các vùng hải đảo, miền núi điện lưới quốc gia chưa tới được đòi hỏi sử dụng nguồn NLMT để cấp phát điện phục vụ đời sống. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 60 3.2 Ở Việt Nam - Tình hình sử dụng NLMT Tình trạng sử dụng:  Ở Việt Nam, thiết bị ứng dụng NLMT đang dần phát triển và được quan tâm khai thác:  Năm 1999, Việt Nam lắp đặt được 70 thiết bị sấy, 70 thiết bị đun nóng, hàng loạt thiết bị chưng cất…  Hiện nay, hơn 80% các nhà mới xây ở TP.HCM đều sử dụng các thiết bị nước nóng năng lượng mặt trời  Tổng công suất PV lắp đặt tại Việt Nam vào năm 2010 lên đến 4 MW Nguồn: http://solarpower.vn/vi/bvct/id102/Danh-gia-ung-dung-nang-luong-mat-troi-o-Viet-Nam/ 61 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 3.2 Ở Việt Nam - Tình hình sử dụng NLMT Tình trạng sử dụng:  Các tấm pin PV công suất từ 500 Wp đến 1500 Wp được lắp đặt ở các tỉnh miền nam cho hộ gia đình, bệnh viện, trường học, làng xã (Hội đồng kinh tế Úc cho Năng lượng bền vững , 2005)  Khoảng 4.000 hộ gia đình hưởng lợi từ hệ thống điện mặt trời quy mô gia đình (Solar Home Systems – SHSs) và 12.000 người trên khắp cả nước đang nhận được điện từ hệ thống pin PV.  Một vài công nghệ PV được sản xuất ở Việt nam đã được xuất khẩu sang thị trường một số nước Châu Á như Campuchia và Băng La Đét (Trịnh Quang Dũng, 2010) Tuy nhiên, hầu hết các dự án điện mặt trời trên cả nước chỉ ở quy mô nhỏ và tập trung chủ yếu vào việc khai thác nhiệt năng từ năng lượng mặt trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 62 3.2 Ở Việt Nam - Tình hình sử dụng NLMT Một số vùng được đầu tư: Hình 54. . Vùng núi Quảng Bình Hình 56. Trung tâm Hội Nghị Quốc Gia-Mỹ Đình Hình 55. huyện đảo Trường Sa Hình 57 .Đảo Quan Lạn, Quảng Ninh Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 63 3.2 Ở Việt Nam - Tình hình sử dụng NLMT Các hệ thống NLMT lớn ở Việt Nam  Tháng 5/2012, Bình Dương mới khánh thành nhà máy XP Power với công suất 40 kWp. Hệ thống điện năng lượng mặt trời này sẽ cung cấp điện làm giảm lượng tiêu thụ tối thiểu 45 MWh/năm. “Hệ thống năng lượng mặt trời lớn nhất tại Việt Nam” có khả năng phát được khoảng 321.000Kwh điện và hạn chế tới 221.300kg lượng khí CO2 thải ra hàng năm. Hình 57. Hệ thống Điện mặt trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 64 3.2 Ở Việt Nam - Tình hình sử dụng NLMT Khó Khăn  Thiết bị NLMT vẫn bị coi như 1 món hàng xa lạ với người dân, Việt Nam ta vẫn quen dùng các sản phẩm truyền thống.  Để cấp điện cho 1 hộ gia đình có: 2 bóng đèn 14W, 1 tivi 110W, 1 quạt bàn 40W cần đầu tư hệ thống pin mặt trời giá 1468USD= 29 triệu VNĐ (Theo trung tâm tiết kiệm năng lượng mặt trời HCM)  Lợi ích môi trường không đủ thuyết phục mặt kinh tế  Giá điện mặt trời, điện gió cao, không thể cạnh tranh được với sự độc quyền của tập đoàn điện lực quốc gia EVN. Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 65 Tài liệu tham khảo Sách: Hoàng Xuân Cơ,Mai Trọng Thông -Tài nguyên khí hậu TS. Hoàng Dương Hùng, nghiên cứu triển khai ưng dụng các thiết bị NLMT vào thực tế, đề tài nghiên cứu câp Bộ Nguyễn Bốn, Hoàng Dương Hùng- Năng lượng Mặt trời Trần Công Minh - Khí hậu và khí tượng đại cương tạp chí tài nguyên và môi trường tạp chí khoa học công nghệ môi trường Web: http://yeumoitruong.com http://www.nangluongxanh.com/ http://www.nangluongmattroi.com http://www.usolar.vn/ http://affiliate-solar-energy.prositeslab.com/vi/34/advantages-of-solar-energy/ http://webdien.com/d/showthread.php?t=13831 http://www.solaqua.com/solstilbas.html http://nlsh.khcn moit.gov.vn/default.aspx?page=news&do=detail&category_id=134&news_id=10067 Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 66 Phân công nhóm: 1. Hoàng Hương, Ngọc Ly_1. khái quát về mặt trời 2. Vân Anh_ 2.1 Những chức năng quan trọng của ánh sáng MT, 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT 3. Thu Mai_2.2.2 đánh giá một số thiết bị NLMT + lập dàn ý, tổng hợp, chỉnh sửa, bổ sung. 4. Linh _3. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới, tại Việt Nam Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 67 [...]... 19 2 Ứng dụng năng lượng mặt trời Quang học Hình 21 Sự quang hợp của lá cây Quang hợp 2.1 2.1 Chức Chức năng năng chính chính của của ánh ánh sáng sáng mặt mặt trời trời Hình 23 Mặt trời mọc Y tế (sức khỏe) Giá trị nhiệt Hình 22 Phơi lúa Hình 24 Em bé phơi nắng tổng hợp vitamin D vào sáng sớm Chức năng của ánh sáng mặt trời Chức năng quang hợp và tạo ra vòng tuần hoàn nước  Ánh sáng mặt trời giúp thực... Khái quát về mặt trời 1.3.3.Phân bố theo đới của bức xạ mặt trời ở mặt đất Phân bố bức xạ mặt trời theo mùa - Nguyên nhân: do sự tự quay của Trái đất và quay quanh mặt trời nên các bán cầu ngả về phía mặt trời thay đổi tạo các mùa khác nhau - Khi đến mặt đất thì bức xạ bị yếu đi do bức xạ và khuếch tán - Cường độ nhận được lớn nhất vào mùa hè, nhỏ nhất vào mùa đông - Vào mùa xuân và mùa thu lượng nhiệt... Trái Đất và Mặt Trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 16 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1 Khái quát về mặt trời Hình 19 Tổng lượng trung bình bức xạ Mặt Trời chiếu lên bề mặt Trái Đất theo từng mùa( nguồn Earth Observatory, NASA, Hoa Kì) Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 17 1.3 Sự tiếp nhận NLMT của Trái Đất -1 Khái quát về mặt trời 1.3.4... vật quang hợp  Tạo ra hầu như toàn bộ các hợp chất hữu cơ trên Trái Đất→Tích lũy năng lượng, giữ trong sạch bầu khí quyển Tạo ra vòng tuần hoàn nước  Vòng tuần hoàn nước bắt đầu khi NLMT làm bốc hơi nước → thế năng, từ đó thế năng của nước chuyển thành động năng khi mưa  Năng lượng mặt trời được chuyển thành năng lượng hóa học chứa trong các nhiên liệu hóa thạch Hình 25 Cây quang hợp Hình 26 Vòng... NLMT-Sử dụng NLMT của con người  Là nguồn năng lượng khổng lồ, phân bố rộng khắp  Lượng năng lượng Trái Đất nhận được trong 1 năm là 3.850.000EJ(exajoules), 1370W/m2  Đủ điều kiện cho việc sử dụng điện năng cho mỗi người trên toàn thế giới  So với nguồn năng lượng hóa thạch thì NLMT gần như vô tận  NLMT còn có ưu điểm hơn các nguồn năng lượng khác là có mặt trên toàn bộ nơi cư dân sinh sống và hoạt... Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 24 2.2.1 Ưu điểm chung của NLMT-Sử dụng NLMT của con người  Là nguồn năng lượng vô tận ⇒ Vì mặt trời sẽ còn tiếp tục cung cấp năng lượng đến trên 5 tỉ năm nữa chính vì khoảng thời gian cực kì lâu dài này mà NLMT được coi như năng lượng vô tận  Không như các nguồn năng lượng khác: Theo số liệu (năm 1999) của MITI - Bộ Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản, Dầu mỏ được dự... chung của NLMT-Sử dụng NLMT của con người  Có hiệu quả kinh tế  Năng lượng Mặt Trời là miễn phí, các hoạt động sống bình thường sử dụng năng lượng Mặt Trời 1 cách tự do mà không phải trả phí  Các thiết bị sử dụng NLMT chỉ mất phí đầu tư ban đầu, sau đó thì dùng gần như miễn phí, chi phí bảo dưỡng nhỏ, độ bền thiết bị cao  Nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt  giá cả ngày càng cao, trong... năng lượng này còn dựa nhiều vào điều kiện thời tiết: cường độ bức xạ cao hay thấp • Không sử dụng được vào ban đêm biến động theo thời tiết • Không hiệu quả đối với các nước xứ lạnh • Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời giá thành còn cao, đòi hỏi vốn đầu tư lớn Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 27 2.2 Sử dụng NLMT của con người 2.2.2 Đánh giá thiết bị NLMT Năng lượng mặt. .. người a) Điện năng: a1/ Trực tiếp bằng cách sử dụng quang điện (PV) a2/ Gián tiếp bằng cách sử dụng điện măt trời tập trung (CSP) a1) trực tiếp Cơ chế hoạt động: sử dụng hiện tượng hiệu ứng quang điện của kim loại bán dẫn, điển hình là pin mặt trời Hình 28 Cơ chế hoạt động của Pin mặt trời Hình 29 Pin mặt trời Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh 29 2.2.2.a.Điện năng - Đánh giá... phóng xạ đều xảy ra trong vùng lõi của Mặt Trời, đi qua rất nhiều lớp rồi mới đi vào Trái Đất → Trong không gian sẽ không có sản phẩm độc hại của các quá trình xảy ra trong mặt trời  Không gây ra chất ô nhiễm môi trường, tác động có hại đến sức khỏe con người như các nguồn năng lượng hóa thạch  An toàn trong quá trình khai thác  Không gây tiếng ồn Ở Hoa Kỳ, hơn 90% lượng khí nhà kính thải vào môi trường ... lượng mặt trời Năng lượng tạo phản ứng nhiệt hạch với điều kiện >107 oC có tâm mặt trời thông qua loạt bước để biến H  He + nhiệt Nhiệt sinh làm nóng mặt trời  phát sáng Hình Vòng đời mặt trời. .. Doãn Thùy Linh 19 Ứng dụng lượng mặt trời Quang học Hình 21 Sự quang hợp Quang hợp 2.1 2.1 Chức Chức năng chính của ánh ánh sáng sáng mặt mặt trời trời Hình 23 Mặt trời mọc Y tế (sức khỏe) Giá... sáng mặt trời tới trái đất Thu Mai, Hoàng Hương, Nguyễn Vân Anh, Ngọc Ly, Doãn Thùy Linh Hình Bức xạ tổng cộng năm 1.3 Sự tiếp nhận NLMT Trái Đất -1 Khái quát mặt trời Phổ sóng Mặt trời Năng lượng