Nghiên cứu thiết kế hệ thống năng lượng điện mặt trời nối lưới nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải

- Mô phỏng hệ thống pin mặt trời kết nối lưới cung cấp điện liên tục cho tải với cường độ bức xạ và nhiệt độ môi trường thay đổi.. TÓM TẮTLuận văn tập trung các vấn đề liên quan đến “NGH

-TRẦN NGUYỄN TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI NHẰM ĐẢM BẢO CUNG CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC CHO

PHỤ TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số ngành: 60520202

TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 11 năm 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM -

TRẦN NGUYỄN TRUNG HIẾU

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI NHẰM ĐẢM BẢO CUNG CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC CHO

PHỤ TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

Mã số ngành: 60520202 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HÙNG

TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 11 năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá sau khi Luận văn đã được

sửa chữa (nếu có)

Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN NGUYỄN TRUNG HIẾU Giới tính: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 02/01/1983 Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN MSHV: 1541830023

I- Tên đề tài:

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI NHẰM ĐẢM BẢO CUNG CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC CHO PHỤ TẢI ”

II- Nhiệm vụ và nội dung:

- Khảo sát tình hình khai thác và sử dụng năng lượng điện mặt trời trên thếgiới và tại Việt Nam

- Tính toán thiết kế phần điện mô hình hệ thống điện mặt trời nối lưới

- Mô phỏng đáp ứng pin mặt trời và các đặc tính V-I và V-P của nó trênMatlab/Simulink

- Mô phỏng hệ thống pin mặt trời kết nối lưới cung cấp điện liên tục cho tải với cường độ bức xạ và nhiệt độ môi trường thay đổi

- Đánh giá kết quả mô phỏng và đề xuất

III- Ngày giao nhiệm vụ:

IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

V- Cán bộ hướng dẫn: TS NGUYỄN HÙNG

CÁN BỘ HUỚNG DẪN KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

LỜI CAM ÐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng Tôi Các số liệu vàkết quả nghiên cứu được trình bày trong Luận văn là trung thực và chưa từng được

Học viên thực hiện Luận văn

Trần Nguyễn Trung Hiếu

LỜI CẢM ƠNĐầu tiên, xin chân thành cảm ơn Thầy TS NGUYỄN HÙNG đã tận tình

hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu cho quá trình thực hiện Luậnvăn này

Xin cám ơn quý Thầy, Cô đã trang bị cho Tôi các kiến thức quý báu trongquá trình học tập giúp Tôi đủ năng lực để thực hiện Luận văn này

Xin cảm ơn tập thể lớp 15SMĐ21 đã động viên và giúp đỡ Tôi trong quátrình thực hiện Luận văn này

Cuối cùng, xin cám ơn Trường Đại học Công nghệ Tp HCM; Khoa Cơ Điện - Điện tử; Phòng Quản lý Khoa học - Đào tạo sau Đại học và Cơ quan nơi Tôiđang công tác đã tạo các điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện Luận văn này

-Trần Nguyễn Trung Hiếu

TÓM TẮTLuận văn tập trung các vấn đề liên quan đến “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI NHẰM ĐẢM BẢO CUNG CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC CHO PHỤ TẢI ” bao gồm các nội dung

như sau:

- Chương 1: Giới thiệu đề tài

- Chương 2: Tổng quan hệ điện năng lượng điện mặt trời

- Chương 3: Tính toán thiết kế sơ đồ nhất thứ lưới điện mặt trời kết lưới

- Chương 4: Mô phỏng điều phối công suất hệ điện mặt trời kết lưới cung

cấp điện liên tục cho tải

- Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài

Chapter 2: Overview of solar power system

Chapter 3: Design of solar power system one line

Chapter 4: Simulation of power dispatch of grid connected solar power

system for continuous power supply

Chapter 5: Conclusions and Future studies

MỤC LỤC

LỜI CAM ÐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH SÁCH HÌNH VẼ ix

DANH SÁCH BẢNG xi

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 3

1.3 Tính cấp thiết của đề tài 4

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

1.5 Ý nghĩa của đề tài 5

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 5

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 5

1.6 Phương pháp nghiên cứu 5

1.7 Bố cục của luận văn 6

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 7

2.1 Cấu trúc mặt trời 7

2.2 Quỹ đạo của trái đất quanh mặt trời 9

2.3 Góc cao độ của mặt trời vào buổi trưa 10

2.4 Bức xạ mặt trời 11

2.5 Ứng dụng năng lượng mặt trời 15

2.5.1 Pin mặt trời 16

2.5.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời 17

2.5.3 Động cơ Stirling chạy bằng NLMT 18

2.5.4 Thiết bị đun nước nóng bằng NLMT 18

2.5.5 Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMT 19

2.6 Tình hình khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam 20

2.7 Pin quang điện và hệ thống Pin quang điện kết nối lưới 24

2.7.1 Giới thiệu: 24

2.7.2 Sơ đồ thay thế đơn giản của PV 26

2.7.3 Sơ đồ thay thế của PV có xét đến các tổn hao 27

2.7.4 Module PV 28

2.7.5 Mảng PV 29

2.7.6 Nối nối tiếp nhiều module PV 29

2.7.7 Nối song song nhiều module PV 30

2.7.8 Nối hỗn hợp nhiều module PV 30

2.7.9 Các ảnh hưởng đến PV 31

2.7.10 Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng 31

2.7.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ 32

2.7.12 Ảnh hưởng của hiện tượng bóng râm 32

3.1 Sơ đồ hệ thống điện mặt trời nối lưới 35

Hệ thống điện mặt trời 750 kW nối lưới trình bày trên Hình 3.1 bao gồm các thành phần: 35

3.2 Tính toán hệ thống điện mặt trời nối lưới 35

3.2.1 Chọn Pin mặt trời 35

3.2.2 Chọn bộ biến đổi DC/DC 37

3.2.3 Chọn bộ biến đổi DC/AC 3 pha 38

3.2.4 Chọn bộ lọc RL 42

3.2.5 Tính chọn máy biến áp 43

3.2.6 Tính chọn dây dẫn 44

Chương 4: MÔ PHỎNG ĐIỀU PHỐI CÔNG SUẤT HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI KẾT LƯỚI CUNG CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC CHO TẢI .53

4.1 Xây dựng mô hình hệ điện mặt trời kết nối lưới .53

4.2 Thông số tấm pin năng lượng 54

4.4 Thông số và giải thuật bộ điều khiển Inverter 56

4.5 Kết quả mô phỏng: 57

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 62

5.1 KẾT LUẬN 62

5.2 Hướng phát triển đề tài 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

NLTT: Năng lượng tái tạo

NLMT: Năng lượng mặt trời

IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor

MBA: Máy biến áp

MPPT: Max Power Point Tracking ( Tìm điểm công suất cực đại)

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động độc lập 2

Hình 1.2 Mô hình lưới điện siêu nhỏ với các nguồn năng lượng khác 3

Hình 2.1 Cấu trúc của mặt trời 7

Hình 2.2 Quỹ đạo trái đất quay quanh mặt trời 10

Hình 2.3 Quỹ đạo trái đất 10

Hình 2.4 Góc cao độ mặt trời 11

Hình 2.5 Dải bức xạ điện từ 12

Hình 2.6 Góc nhìn mặt trời 13

Hình 2.7 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển của trái đất .14

Hình 2.8 Pin mặt trời 16

Hình 2.9 Nhà máy điện mặt trời 17

Hình 2.10 Tháp năng lượng mặt trời 17

Hình 2.11 Động cơ Stirling dùng NLMT 18

Hình 2.12 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT 19

Hình 2.13 Hệ thống máy lạnh dùng NLMT 20

Hình 2.14 Phổ năng lượng mặt trời 24

Hình 2.15 Mô hình đơn giản của PV 25

Hình 2.16 Sơ đồ thay thế đơn giản của PV 26

Hình 2.17 Các tham số quan trọng của PV: dòng điện ngắn mạch, Isc và điện áp hở mạch, Voc 26

Hình 2.18 Mô hình thay thế PV có xét đến các tổn hao 27

Hình 2.19 Đặc tính PV có xét đến các ảnh hưởng của Rs và Rp 28

Hình 2.20 Module PV 28

Hình 2.21 Đặc tính của module PV 29

Hình 2.22 Các module PV được kết hợp nối tiếp với nhau 29

Hình 2.23 Các module PV được kết hợp song song với nhau 30

Hình 2.24 Các module PV được kết hợp hỗn hợp với nhau 31

Hình 2.25 Đặc tuyến V-I của PV với các cường độ chiếu sáng khác nhau và nhiệt

độ PV không đổi, 250C 31Hình 2.26 Đặc tuyến V-I của PV với các nhiệt độ khác nhau và cường độ chiếusáng không đổi 1 kW/m2 32Hình 2.27 Module PV với n PV trong trường hợp module không bị che khuất 33Hình 2.28 Module PV với n PV trong trường hợp module bị che khuất một phần 33

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Bảng ngày số n của ngày đầu tiên của mỗi tháng 9Bảng 2.2 Bảng thống kê góc δ của ngày 21 mỗi tháng 11Bảng 2.3 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 21

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tăng lên mạnh mẽ

do các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và chúng gây ra những hậuquả về môi trường như hiệu ứng nhà kính, lũ lụt Trong các nguồn năng lượng táitạo như năng lượng sinh khối, năng lượng địa nhiệt, gió, thủy điện nhỏ, năng lượngmặt trời đang dần trở nên rất phổ biến bởi vì chúng có nhiều ưu điểm trong phươngpháp phát điện, chi phí bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng, không gây ônhiễm môi trường và đặc biệt nguồn tài nguyên này cực kỳ lớn

Ngành năng lượng điện của Việt Nam và thế giới hiện đang gặp phải nhữngkhó khăn như: nhu cầu năng lượng ngày càng tăng nhanh; sự khan hiếm của cácnguồn nhiên liệu hóa thạch; sức ép phải giảm thải khí CO2 do ảnh hưởng đến môitrường Điều này đã thúc đẩy các nỗ lực tìm kiếm nguồn năng lượng khác thay thếbên cạnh việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Việt Nam có vị trí địa lý nằm gần xích đạo, có số giờ nắng trung bình 2.000giờ/năm ở hầu hết các tỉnh Tại các khu vực đô thị lớn, tiềm năng năng lượng mặttrời có thể đạt 4,08 - 5,15 kWh/m2/ngày Điều này chứng tỏ rằng điều kiện tự nhiêncủa Việt Nam rất thuận lợi cho sự phát triển và sử dụng các năng lượng tái tạo nóichung và năng lượng mặt trời nói riêng Ngoài ra, có thể nhận thấy rằng năng lượngmặt trời là một trong những nguồn năng lượng có độ tin cậy cao, có thể dự đoánđược và đặc biệt là có năng suất rất cao vào những giờ cao điểm về tiêu thụ điện.Các nguồn năng lượng tái tạo nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng ngàycàng có tầm quan trọng hơn Tuy nhiên, do đặc thù riêng trong việc áp dụng nênphần lớn các công nghệ năng lượng mặt trời vẫn có giá khá cao và vẫn cần các biệnpháp trợ giá để thúc đẩy phát triển trong tương lai Điều này thôi thúc các nhà khoahọc không ngừng tìm tòi để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn năng lượng này.Bên cạnh đó, việc kết nối lưới hệ thống điện năng lượng mặt trời cũng là mộttrong các giải pháp được xem xét cho bài toán kết nối lưới hệ thống năng lượng

điện mặt trời mà đang phải gánh chịu các chỉ trích mạnh mẽ liên quan đến ô nhiễmmôi trường khi con người sử dụng các phương án lưu trữ thông qua Pin ắc-quy.

Hệ thống năng lượng tái tạo (NLTT) ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổbiến Hệ thống NLTT gồm nhiều nguồn năng lượng khác nhau như: năng lượng mặttrời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều, địa nhiệt,… NLTT tận dụng các nguồnnăng lượng thiên nhiên có thể tái tạo tuần hoàn để biến đổi thành điện năng cungcấp cho con người Các nguồn năng lượng tái tạo tồn tại khắp nơi trên nhiều vùngđịa lý, ngược lại với các nguồn năng lượng khác chỉ tồn tại ở một số quốc gia Việcđưa vào sử dụng năng lượng tái tạo nhanh và hiệu quả có ý nghĩa quan trọng trong

an ninh năng lượng, giảm thiểu biến đổi khí hậu, và có lợi ích về kinh tế Hệ thốngnăng lượng tái tạo là cần thiết để cung cấp nguồn điện 1 cách liên tục hay phục vụcho những vùng sâu, vùng xa hoặc hải đảo, biên giới

Hình 1.1 Mô hình hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động độc lập

Do đó, hiện nay trên thế giới người ta đã sử dụng nhiều biện pháp để cungcấp điện áp một cách liên tục Một trong những phương pháp đó là dùng hệ thốngmicrogrid (lưới siêu nhỏ) để hoạt động một cách độc lập hay kết nối lưới tùy vàonhu cầu sử dụng

Trong các mô hình microgrid, mô hình các bộ nghịch lưu kết nối song songvới nhau sử dụng các phương pháp chia tải khác nhau cũng đang rất phổ biến nhưphương pháp sử dụng giao tiếp truyền thông và phương pháp chia tải thụ động

Phương pháp chia tải thụ động như Droop control tỏ ra hữu hiệu khi dựđoán trước được công suất yêu cầu của hệ thống

Hình 1.2 Mô hình lưới điện siêu nhỏ với các nguồn năng lượng khác

Với các phân tích trên, cho thấy rằng giải pháp “Nghiên cứu thiết kế cho hệ thống điện năng lượng điện mặt trời nối lưới nhằm đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải” cũng không nằm ngoài mục tiêu chung đó, nhằm cung cấp công suất điện

tối đa trong mọi điều kiện môi trường và đặc biệt hơn là hệ thống điện năng lượngmặt trời này sẽ được nối lưới

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế cho hệ thống điện năng lượng điện mặt trời nối lưới nhằm đảm bảo cung cấp điện cho phụ tải” sẽ được thực hiện với các mục tiêu

và nội dung như sau:

- Khảo sát tình hình khai thác và sử dụng năng lượng điện mặt trời trên thếgiới và tại Việt Nam.

- Tính toán thiết kế hệ thống điện mặt trời nối lưới

- Mô phỏng đáp ứng pin mặt trời và các đặc tính V-I và V-P của nó trên

Matlab/Simulink

- Mô phỏng hệ thống pin mặt trời kết nối lưới cung cấp điện liên tục cho tảivới cường độ bức xạ và nhiệt độ môi trường thay đổi

- Đánh giá kết quả mô phỏng và đề xuất

1.3 Tính cấp thiết của đề tài

Nhận thức được tầm quan trọng, lợi thế và lợi ích của các nguồn năng lượngtái tạo trước nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng phục vụ phát triển kinh tế, theo

dự báo tăng trưởng điện thương phẩm tại Việt Nam bình quân từ 10,5 - 11%, gầnđây Chính phủ Việt Nam đã xem xét việc nghiên cứu, khảo sát, khuyến khích pháttriển năng lượng mới và năng lượng tái tạo

Ngày nay, nguồn điện để phát triển kinh tế xã hội tại Việt Nam phụ thuộc rấtlớn vào nguồn nhiệu liệu hóa thạch và khí chiếm 53,61%, và nguồn thủy điện chiếm46,08% Tuy nhiên, nguồn điện sử dụng từ nguồn nhiên liệu hóa thạch và khí ngàycàng cạn kiệt, giá thành cao; đối với nguồn thủy điện thì có diễn biến rất thấtthường do biến đổi khí hậu toàn cầu Từ đó, năng lượng tái tạo xem như một nguồnnăng lượng thay thế tất yếu trong hiện tại và tương lai

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một hệ thống pin quang điện mặt trời, mộtmảng gồm nhiều mô-đun với mỗi mô-đun có nhiều tế bào pin mặt trời kết nối vớinhau theo một cấu hình cụ thể

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tìm điểm công suất cực đại của hệ thống điệnnăng lượng mặt trời dưới các điều kiện bức xạ và nhiệt độ khác nhau sao cho có thểtối ưu hóa năng lượng thu được Đồng thời, hệ thống điện năng lượng mặt trời này

sẽ được nghiên cứu để kết nối với lưới điện

Đồng thời, giải pháp kết nối hệ thống điện năng lượng mặt trời với lưới điệncũng góp phần chia sẻ gánh nặng về khả năng cung cấp điện của các nguồn điệntruyền thống mà hoàn toán phù hợp với Quyết định số 2068/QĐ-TTg của Thủ tướngchính phủ về phê duyệt chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đếnnăm 2030, tầm nhìn đến năm 2050, trong đó liên quan trực tiếp đến định hướngphát triển nguồn năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia

và khu vực biên giới, hải đảo, vùng sâu, vùng xa chưa thể cấp điện từ nguồn điệnlưới quốc gia

1.6 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu các tài liệu về hệ thống điện pin năng lượng mặt trời của Việt Nam

và các nước trên thế giới

Thiết kế mô hình hệ điện mặt trời nối lưới kết hợp với điện lưới điều phối côngsuất nhằm nâng cao hiệu quả của hệ năng lượng mặt trời

1.7 Bố cục của luận văn

Bố cục của luận văn gồm 5 chương:

- Chương 1: Giới thiệu đề tài

- Chương 2: Tổng quan hệ điện năng lượng mặt trời

- Chương 3: Tính toán thiết kế sơ đồ nhất thứ lưới điện mặt trời kết lưới

- Chương 4: Mô phỏng điều phối công suất hệ điện mặt trời kết lưới cung

cấp điện liên tục cho tải

- Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT

TRỜI2.1 Cấu trúc mặt trời

Mặt trời là một khối khí hình cầu có đường kính 1,390.106 km (lớn hơn 110lần đường kính Trái đất), cách xa trái đất 150.106 km (bằng một đơn vị thiên văn

AU ánh sáng Mặt trời cần khoảng 8 phút để vượt qua khoảng này đến Trái đất).Khối lượng Mặt trời khoảng M0 =2.1030 kg Nhiệt độ T0 trung tâm mặt trờithay đổi trong khoảng từ 10.106 0K đến 20.106 0K, trung bình khoảng 15.600.000

0

K Ở nhiệt độ như vậy vật chất không thể giữ được cấu trúc trật tự thông thườnggồm các nguyên tử và phân tử Nó trở thành plasma trong đó các hạt nhân củanguyên tử chuyển động tách biệt với các electron Khi các hạt nhân tự do có vachạm với nhau sẽ xuất hiện những vụ nổ nhiệt hạch Khi quan sát tính chất của vậtchất nguội hơn trên bề mặt nhìn thấy được của Mặt trời, các nhà khoa học đã kếtluận rằng có phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở trong lòng Mặt trời

Hình 2.1 Cấu trúc của mặt trời

Về cấu trúc, Mặt trời có thể chia làm 4 vùng, tất cả hợp thành một khối cầu khíkhổng lồ, hình 2.1 Vùng giữa gọi là nhân hay “lõi” có những chuyển động đối lưu,nơi xảy ra những phản ứng nhiệt hạt nhân tạo nên nguồn năng lượng mặt trời, vùng

này có bán kính khoảng 175.000 km, khối lượng riêng 160 kg/dm3, nhiệt độ ước tính từ 14 đến 20 triệu độ, áp suất vào khoảng hàng trăm tỷ atmotphe.

Vùng kế tiếp là vùng trung gian còn gọi là vùng “đổi ngược” qua đó nănglượng truyền từ trong ra ngoài, vật chất ở vùng này gồm có sắt (Fe), canxi (Ca),natri (Na), stronti (Sr), crôm (Cr), niken (Ni), cacbon ( C), silic (Si) và các khí nhưhiđrô (H2), hêli (He), chiều dày vùng này khoảng 400.000 km Tiếp theo là vùng

“đối lưu” dày 125.000 km và vùng “quang cầu” có nhiệt độ khoảng 6.000 0K, dày1.000 km, ở vùng này gồm các bọt khí sôi sục, có chỗ tạo ra các vết đen, là các hố xoáy có nhiệt độ thấp khoảng 4.500 0K và các tai lửa có nhiệt độ từ 7.000 0K -10.000 0K

Vùng ngoài cùng là vùng bất định và gọi là “khí quyển” của Mặt trời Nhiệt độ

bề mặt của Mặt trời là 5.762 0K nghĩa là có giá trị đủ lớn để các nguyên tử tồn tạitrong trạng thái kích thích, đồng thời đủ nhỏ để ở đây thỉnh thoảng lại xuất hiệnnhững nguyên tử bình thường và các cấu trúc phân tử Dựa trên cơ sở phân tích cácphổ bức xạ và hấp thụ của Mặt trời người ta xác định được rằng trên mặt trời có ítnhất 2/3 số nguyên tố tìm thấy trên Trái đất Nguyên tố phổ biến nhất trên Mặt trời

là nguyên tố nhẹ nhất Hydrogen Vật chất của Mặt trời bao gồm khoảng 73,46% làHydrogen và gần 24,85% là Hêlium, còn lại là các nguyên tố và các chất khác nhưOxygen 0,77%, Carbon 0,29%, Iron 0,16%, Neon 0,12%, Nitrogen 0,09%, Silicon0,07%, Magnesium 0,05% và Sulphur 0,04%

Nguồn năng lượng bức xạ chủ yếu của Mặt trời là do phản ứng nhiệt hạch tổnghợp hạt nhân Hyđrô, phản ứng này đưa đến sự tạo thành Hêli Hạt nhân của Hyđrô

có một hạt mang điện dương là proton Thông thường những hạt mang điện cùngdấu đẩy nhau, nhưng ở nhiệt độ đủ cao chuyển động của chúng sẽ nhanh tới mứcchúng có thể tiến gần tới nhau ở một khoảng cách mà ở đó có thể kết hợp với nhaudưới tác dụng của các lực hút Khi đó cứ 4 hạt nhân Hyđrô lại tạo ra một hạt nhânHêli, 2 Neutrino và một lượng bức xạ

1 4

4H → He

1 2 + 2 Neutrino +  (2.1)

Neutrino là hạt không mang điện, rất bền và có khả năng đâm xuyên rất lớn.Sau phản ứng các Neutrino lập tức rời khỏi phạm vi mặt trời và không tham gia vàocác “biến cố” sau đó.

Trong quá trình diễn biến của phản ứng có một lượng vật chất của Mặt trời bịmất đi Khối lượng của Mặt trời do đó mỗi giây giảm chừng 4.106 tấn, tuy nhiêntheo các nhà nghiên cứu, trạng thái của Mặt trời vẫn không thay đổi trong thời gianhàng tỷ năm nữa Mỗi ngày Mặt trời sản xuất một nguồn năng lượng qua phản ứngnhiệt hạch lên đến 9.1024 kWh (tức là chưa đầy một phần triệu giây Mặt trời đã giảiphóng ra một lượng năng lượng tương đương với tổng số điện năng sản xuất trongmột năm trên Trái đất)

2.2 Quỹ đạo của trái đất quanh mặt trời

Trái đất quay quanh mặt trời theo quỹ đạo hình elip, một vòng của trái đấtquay quanh mặt trời là 365,2564 ngày Điểm trên quỹ đạo mà Trái đất gần mặt trờinhất gọi là điểm cận nhật, khoảng cách 146 triệu cây số và vào tháng 1 hàng nămTrái sẽ tới điểm này Điểm trên quỹ đạo mà Trái đất xa mặt trời nhất được gọi làđiểm viễn nhật khoảng cách khoảng 152 triệu cây số và vào tháng 7 hằng năm sẽ tớiđiểm này

N ă m

S á u

B ảy

T á m

C hí n

M ườ i

M ư ờ i

M ư ời h

n 1 3

2 60 91 12

1

1 5 2

1 8 2

2 1 3

2 4 4

2 7 4

3 0 5

3 3 5

Chúng ta đều biết mặt trời mọc ở hướng đông và lặn ở hướng tây và đạt điểmcao nhất của nó vào thời gian giữa trong ngày Trong hình 2.2 trái đất quay quanhmặt trời, khó có thể xác định góc của mặt trời so với mặt phẳng trái đất.

Hình 2.2 Quỹ đạo trái đất quay quanh mặt trời

Một quan điểm khác để thuận tiện cho việc xác định, trong hình 2.3 trái đất là

cố định quay quanh trục Bắc-Nam Mặt trời nằm ở một số nơi trong không gian từ

từ di chuyển lên xuống như tiến độ mùa Vào ngày 21 tháng 6 (hạ chí) mặt trời đạtđến điểm cao nhất của nó và một tia kẻ từ trung tâm của trái đất đến trung tâm củamặt trời tạo thành với mặt phẳng xích đạo một góc bằng 23,45 độ Góc này thay đổikhi trái đất di chuyển và được gọi là góc thiên độ, ký hiệu là δ Nó nằm trongkhoảng từ -23,45 độ đến 23,45 độ Và một cách tính xấp xỉ gần đúng cho rằng mộtnăm có 365 ngày và đặt xuân phân vào ngày n = 81, góc δ sẽ được tính:

M ư ời

M ư ời m

M ư ờ i

.8

2 0.

23 4

-Hình 2.3.1 không thể hiện được quỹ đạo quay của trái đất quanh mặt trời,nhưng nó lại thích hợp cho việc hiển thị các vĩ độ khác nhau và góc để tính toán thunhận năng lượng mặt trời, cụ thể đó là góc cao độ βN của mặt trời vào buổi trưa.Góc cao độ là góc giữa tia sáng mặt trời và đường chân trời

là sóng ngắn nhất trong các sóng đó Từ tâm mặt trời đi ra do sự va chạm hoặc tán

xạ mà năng lượng của chúng giảm đi và bây giờ chúng ứng với bức xạ có bước

nguyên tử và các cơ chế khác bắt đầu xảy ra

Đặc trưng của bức xạ mặt trời truyền trong không gian bên ngoài mặt trời làmột phổ rộng trong đó cực đại của cường độ bức xạ nằm trong dải 10-1-10µm vàhầu như một nửa tổng năng lượng mặt trời tập trung trong khoảng bước sóng 0,38 -0,78 μm đó là vùng nhìn thấy của phổ

Độ dài bước són

(m)

10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104 106 108 1010

Bức xạ nhiệt

Tia cosmic Tia X

Ánh sáng nhìn thấy

Tia hồng ngoạiGần Xa

Radio RadioSóng Sóng

Năng lượng mặt trời

Hình 2.5 Dải bức xạ điện từ

Chùm tia truyền thẳng từ Mặt trời gọi là bức xạ trực xạ Tổng hợp các tia trực

xạ và tán xạ gọi là tổng xạ Mật độ dòng bức xạ trực xạ ở ngoài lớp khí quyển, tínhđối với với 1m2 bề mặt đặt vuông góc với tia bức xạ, được tính theo công thức:

Trong đó:

: Góc nhìn mặt trời

C0=5,67 W/m2.K4: Hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối

T=5762 0K: Nhiệt độ bề mặt mặt (xem giống như vật đen tuyệt đối)

Đường kính, D = 1.390.000Mặt trời

Trái đất

β =

Đường kính, D' = 12.700 kmKhoảng cách, L = 149.500.000 km 

Khi truyền qua lớp khí quyển bao bọc quanh Trái đất, các chùm tia bức xạ bịhấp thụ và tán xạ bởi tầng ôzôn, hơi nước và bụi trong khí quyển, chỉ một phầnnăng lượng được truyền trực tiếp tới Trái đất Đầu tiên ôxy phân tử bình thường O2phân ly thành ôxy nguyên tử O2 để phá vỡ liên kết phân tử đó, cần phải có cácphoton bước sóng ngắn hơn 0,18μm, do đó các photon (xem bức xạ như các hạt rờirạc - photon) có năng lượng như vậy bị hấp thụ hoàn toàn Chỉ một phần các nguyên

tử ôxy kết hợp thành các phân tử, còn đại đa số các nguyên tử tương tác với cácphân tử ôxy khác để tạo thành phân tử ôzôn O3, ôzôn cũng hấp thụ bức xạ tử ngoại

năng lượng của bức xạ tử ngoại được sử dụng để duy trì quá trình phân ly và hợpnhất của O2 và O3, đó là một quá trình ổn định Do quá trình này, khi đi qua khíquyển, bức xạ tử ngoại biến đổi thành bức xạ với năng lượng nhỏ hơn.

Các bức xạ với bước sóng ứng với các vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại củaphổ tương tác với các phân tử khí và các hạt bụi của không khí nhưng không phá vỡcác liên kết của chúng, khi đó các photon bị tán xạ khá đều theo mọi hướng và một

số photon quay trở lại không gian vũ trụ Bức xạ chịu dạng tán xạ đó chủ yếu là bức

xạ có bước sóng ngắn nhất Sau khi phản xạ từ các phần khác nhau của khí quyểnbức xạ tán xạ đi đến chúng ta mang theo màu xanh lam của bầu trời trong sáng và

có thể quan sát được ở những độ cao không lớn Các giọt nước cũng tán xạ rất mạnhbức xạ mặt trời Bức xạ mặt trời khi đi qua khí quyển còn gặp một trở ngại đáng kểnữa đó là do sự hấp thụ của các phần tử hơi nước, khí cácbônic và các hợp chấtkhác, mức độ của sự hấp thụ này phụ thuộc vào bước sóng, mạnh nhất ở khoảnggiữa vùng hồng ngoại của phổ Phần năng lượng bức xạ mặt trời truyền tới bề mặttrái đất trong những ngày quang đãng (không có mây) ở thời điểm cao nhất vàokhoảng 1.000W/m2

Hình 2.7 Quá trình truyền năng lượng bức xạ mặt trời qua lớp khí quyển của

trái đất

Yếu tố cơ bản xác định cường độ của bức xạ mặt trời ở một điểm nào đó trênTrái đất là quãng đường nó đi qua Sự mất mát năng lượng trên quãng đường đó gắnliền với sự tán xạ, hấp thụ bức xạ và phụ thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị tríđịa lý Các mùa hình thành là do sự nghiêng của trục trái đất đối với mặt phẳng quỹđạo của nó quanh Mặt trời gây ra Góc nghiêng vào khoảng 66,50 và thực tế xemnhư không đổi trong không gian Sự định hướng như vậy của trục quay trái đấttrong chuyển động của nó đối với Mặt trời gây ra những sự dao động quan trọng về

độ dài ngày và đêm trong năm

2.5 Ứng dụng năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng

từ rất sớm, nhưng ứng dụng năng lượng mặt trời vào các công nghệ sản xuất và trênquy mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nướcnhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa mạc Từ sau các cuộc khủng hoảng nănglượng thế giới năm 1968 và 1973, năng lượng mặt trời càng được đặc biệt quan tâm.Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụngnăng lượng mặt trời Các ứng dụng năng lượng mặt trời phổ biến hiện nay bao gồm

2 lĩnh vực chủ yếu:

Thứ nhất là năng lượng mặt trời được biến đổi trực tiếp thành điện năng nhờcác tế bào quang điện bán dẫn, hay còn gọi là Pin mặt trời, các Pin mặt trời sản xuất

ra điện năng một cách liên tục chừng nào còn có bức xạ mặt trời chiếu tới

Lĩnh vực thứ hai đó là sử dụng năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt năng, ởđây, chúng ta dùng các thiết bị thu bức xạ nhiệt mặt trời và tích trữ nó dưới dạngnhiệt năng để dùng vào các mục đích khác nhau

Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ vĩ độ 80 Bắc đến 230 Bắc,nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạkhá lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm Do đó, việc sử dụng NLMT ở nước ta sẽ đem lạihiệu quả kinh tế lớn Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam hiện nay chủyếu là hệ thống cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gương phản

xạ, hệ thống cung cấp nước nóng, chưng cất nước dùng NLMT, dùng NLMT chạy

mà đường điện quốc gia chưa có.Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chứcquốc tế đã thực hiện thành công việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suấtkhác nhau phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hoá của các địa phương vùng sâu, vùng

xa, nhất là đồng bằng sông Cửu Long và Tây Nguyên Tuy nhiên hiện nay pin mặttrời vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với các nước nghèo như chúng ta

2.5.2 Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời

Hình 2.9 Nhà máy điện mặt trời

Điện năng còn có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ caobằng một hệ thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi chất làm việctruyền động cho máy phát điện.Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện sử dụngNLMT có các loại hệ thống bộ thu chủ yếu sau đây:Hệ thống dùng parabol trụ đểtập trung tia bức xạ mặt trời vào một ống môi chất đặt dọc theo đường hội tụ của bộthu, nhiệt độ có thể đạt tới 4000C Hệ thống nhận nhiệt trung tâm bằng cách sử dụngcác gương phản xạ có định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT đến bộ thuđặt trên đỉnh tháp cao, nhiệt độ có thể đạt tới trên 1.5000C Hệ thống sử dụng gươngparabol tròn xoay định vị theo phương mặt trời để tập trung NLMT vào một bộ thuđặt ở tiêu điểm của gương, nhiệt độ có thể đạt trên 1.5000C

Hình 2.10 Tháp năng lượng mặt trời

Hình 2.11 Động cơ Stirling dùng NLMT

Ứng dụng NLMT để chạy các động cơ nhiệt - động cơ Stirling ngày càng đượcnghiên cứu và ứng dụng rộng rãi dùng để bơm nước sinh hoạt hay tưới cây ở cácnông trại Ở Việt Nam động cơ Stirling chạy bằng NLMT cũng đã được nghiên cứuchế tạo để triển khai ứng dụng vào thực tế Như động cơ Stirling, bơm nước dùngnăng lượng mặt trời

2.5.4 Thiết bị đun nước nóng bằng NLMT

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng đểđun nước nóng Các hệ thống nước nóng dùng NLMT đã được dùng rộng rãi ởnhiều nước trên thế giới

Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT đã và đang được ứngdụng rộng rãi ở Hà Nội, TP HCM và Đà Nẵng Các hệ thống này đã tiết kiệm chongười sử dụng một lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn trong việc thựchiện chương trình tiết kiệm năng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường chung củanhân loại

Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT hiện nay ở Việt nam cũng như trênthế giới chủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhậnnhiệt, với nhiệt độ nước sử dụng 60oC thì hiệu suất của bộ thu khoảng 45%, còn nếu

sử dụng ở nhiệt độ cao hơn thì hiệu suất còn thấp

b)

Hình 2.12 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT

2.5.5 Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMT

Trong số những ứng dụng của NLMT thì làm lạnh và điều hoà không khí làứng dụng hấp dẫn nhất vì nơi nào khí hậu nóng nhất thì nơi đó có nhu cầu về làmlạnh lớn nhất, đặc biệt là ở những vùng xa xôi héo lánh thuộc các nước đang pháttriển không có lưới điện quốc gia vì giá nhiên liệu quá đắt so với thu nhập trungbình của người dân Với các máy lạnh làm việc trên nguyên lý biến đổi NLMTthành điện năng nhờ pin mặt trời là thuận tiện nhất, nhưng trong giai đoạn hiện naygiá thành pin mặt trời còn quá cao Ngoài ra, các hệ thống lạnh còn được sử dụngNLMT dưới dạng nhiệt năng để chạy máy lạnh hấp thụ, loại thiết bị này ngày càngđược ứng dụng nhiều trong thực tế Tuy nhiên, hiện nay các hệ thống này vẫn chưađược thương mại hóa và sử dụng rộng rãi vì giá thành còn rất cao và hơn nữa các bộ

tế Ở Việt Nam cũng đã có một số nhà khoa học nghiên cứu tối ưu hoá bộ thu nănglượng mặt trời kiểu hộp phẳng mỏng cố định có gương phản xạ để ứng dụng trong

kỹ thuật lạnh, với loại bộ thu này có thể tạo được nhiệt độ cao để cấp nhiệt cho máylạnh hấp thụ, nhưng diện tích mặt bằng cần lắp đặt hệ thống cần phải rộng

Hình 2.13 Hệ thống máy lạnh dùng NLMT

2.6 Tình hình khai thác năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Lãnh thổ Việt Nam kéo dài từ 8–230 vĩ Bắc, nằm trong khu vực có cường độbức xạ mặt trời tương đối cao với trị số tổng xạ khá lớn từ 100–175 kcal/cm2.năm

Do đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn.Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang được cho là giải pháp tối ưu Đây

là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùnglớn Đồng thời, việc phát triển ngành công nghiệp sản xuất PV sẽ góp phần thay thếcác nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính và bảo vệ môi trường.Đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế các dạng năng lượng cũđang ngày càng cạn kiệt Các quốc gia trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời

như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống Tuy nhiên, ViệtNam mới chỉ khai thác khoảng 25% nguồn năng lượng tái tạo này Do lãnh thổ củaViệt Nam trải dài nên tiềm năng về năng lượng mặt trời ở mỗi vùng cũng khácnhau, có thể chia ra thành 5 vùng với tiềm năng tại mỗi vùng như sau:

Bảng 2.3 Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Cùng với sự hỗ trợ của nhà nước (các Bộ, Ngành) và các tổ chức quốc tế, một

số tỉnh thành của Việt Nam đã thực hiện thành công việc xây dựng các trạm PV vớicông suất khác nhau phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt và văn hóa của các địa phươngvùng sâu, vùng xa và các công trình nằm trong khu vực không có lưới điện

Đi đầu trong việc phát triển ứng dụng này là ngành bưu chính viễn thông Cáctrạm PV phát điện được sử dụng làm nguồn cung cấp điện cho các thiết bị thu phátsóng của các bưu điện lớn, trạm thu phát truyền hình thông qua vệ tinh Trongngành bảo đảm hàng hải, các trạm PV phát điện được sử dụng làm nguồn cấp điệncho các thiết bị chiếu sáng, cột hải đăng và đèn báo sông Trong ngành công nghiệp,các trạm PV phát điện được sử dụng làm nguồn cấp điện dự phòng cho các thiết bị

các trạm PV phát điện được sử dụng để thắp sáng, nghe radio, xem truyền hình.Trong ngành giao thông đường bộ, các trạm PV phát điện từng bước được sử dụnglàm nguồn cấp điện cho các cột đèn đường chiếu sáng.

Tại khu vực phía Nam, việc ứng dụng của các dàn PV phục vụ cho thắp sáng

và sinh hoạt văn hóa tại một số vùng nông thôn xa lưới điện Các trạm điện mặt trờinày có công suất từ 500–1.000 Wp và được lắp đặt ở trung tâm xã Năng lượng điện

sẽ được nạp vào ắc qui và phục vụ cho các hộ gia đình sử dụng Các dàn PV cócông suất từ 250–500 Wp thông thường được sử dụng để phục vụ cho thắp sáng tạicác bệnh viện, trạm xá và các cụm văn hoá xã Đến nay có khoảng 800–1.000 dàn

PV đã được lắp đặt và sử dụng cho các hộ gia đình với công suất mỗi dàn từ 22,5–

70 Wp

Tại khu vực miền Trung, bức xạ mặt trời khá tốt và số giờ nắng cao, với điềukiện thực tế này, việc ứng dụng PV là rất thích hợp Hiện tại, khu vực miền Trung

có hai dự án lai ghép với PV có công suất lớn nhất Việt Nam, đó là:

- Dự án phát điện ghép giữa PV và thủy điện nhỏ với công suất 125 kW màđược lắp đặt tại xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai Trong đó, công suất của

hệ thống PV là 100 kWp và công suất của hệ thống thuỷ điện là 25 kW Dự án đượcđưa vào vận hành từ cuối năm 1999 và cung cấp điện cho 5 làng Hệ thống điện doĐiện lực Mang Yang quản lý và vận hành

- Dự án phát điện lai ghép giữa PV và phát điện gió với công suất là 9 kW.Trong đó, công suất của hệ thống PV là 7 kWp Dự án này được thực hiện bởi ViệnNăng lượng và được lắp đặt tại làng Kongu 2, huyện Đak Hà, tỉnh Kon Tum Côngtrình đã được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2000, cung cấp điện cho một bản ngườidân tộc thiểu số với 42 hộ gia đình Hệ thống điện được Sở Công thương tỉnh quản

lý và vận hành

- Ngoài ra, các dàn PV cũng đã được lắp đặt tại các tỉnh Gia Lai, Quảng Nam,Bình Định, Quảng Ngãi và Khánh Hòa với công suất mỗi hộ gia đình từ 40–50 Wp

Các dàn PV đã được lắp đặt tại các trung tâm cụm xã và các trạm y tế xã với công suất từ 200–800 Wp.

Tại khu vực miền Bắc, việc ứng dụng của các dàn PV đang phát triển với tốc

độ khá nhanh mà phục vụ cho các hộ gia đình ở các vùng núi cao, hải đảo và trạmbiên phòng Công suất của các dàn PV dùng cho các hộ gia đình là từ 40–75 Wp.Các dàn PV dùng cho các trạm biên phòng, nơi hải đảo có công suất là từ 165–300

Wp Các dàn PV dùng cho các trạm xá và các cụm văn hóa thôn, xã là từ 165–525Wp

là:

Tại Quảng Ninh có hai dự án PV được thực hiện bằng vốn ngân sách nhà nước

- Dự án PV cho đơn vị bộ đội tại các đảo vùng Đông Bắc Tổng công suất lắpđặt khoảng 20 kWp Dự án trên do Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượngmới, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội thực hiện Hệ thống được sử dụng chủ yếu

để thắp sáng và truyền thông dưới sự quản lý và vận hành trực tiếp bởi các đơn vị

bộ đội

- Dự án PV cho các cơ quan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo Cô

Tô Tổng công suất lắp đặt là 15 kWp Dự án do Viện Năng lượng thực hiện Côngtrình đã được đưa vào vận hành và sử dụng từ tháng 12/2001

- Bên cạnh đó, công ty BP Solar của Úc đã tài trợ một dự án PV có công suất

là 6.120 Wp phục vụ cho các trạm xá, trụ sở xã, trường học và khoảng 10 hộ giađình Dự án trên được lắp đặt tại xã Sĩ Hai, huyện Hà Quảng, tỉnh Cao Bằng

- Dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu, vùng xa” tại xã ÁiQuốc, tỉnh Lạng Sơn đã hoàn thành vào tháng 11/2002 Tổng công suất của dự án là3.000 Wp mà đã được sử dụng để cung cấp điện cho trung tâm xã và trạm truyềnhình

- Trung tâm Hội nghị Quốc gia cũng đã sử dụng điện mặt trời với tổng công suất PV là 154 kWp Đây là một công trình điện mặt trời lớn nhất tại Việt Nam

- Trạm PV nối lưới của Viện Năng lượng với tổng công suất là 1080 Wp

- Trạm PV nối lưới lắp đặt trên mái tòa nhà của Bộ Công thương, 54 Hai BàTrưng, Quận Hoàn Kiếm, Hà Nội với tổng công suất là 2.700 Wp

Mặt trời bức xạ năng lượng tương ứng với một dãy bức xạ rất rộng Tuy nhiên,

có thể nhận ra rằng không phải bức xạ nào cũng có thể tạo ra hiện tượng quangđiện Thực tế, chỉ có những bức xạ với bước sóng,  có năng lượng lớn hơnmức

năng lượng kích hoạt electron thì bức xạ ấy mới có khả năng tạo ra hiện tượngquang điện Hiện tượng ánh sáng, có bước sóng ngắn làm bật các electron ra khỏimặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện, các electron bị bật ra gọi là electronquang điện

Phổ năng lượng mặt trời tác động lên PV, hình 3.1 cho thấy rằng 20,2% nănglượng mặt trời tổn hao không có tác dụng do có năng lượng thấp hơn mức nănglượng tối thiểu để kích hoạt các electron ra khỏi trạng thái tĩnh của chúng (hv < Eg);30,2% bị mất đi ở các vùng năng lượng (hv > Eg) và chỉ có 49,6% năng lượng hữuích có thể được thu bởi PV

Hình 2.14 Phổ năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời có thể được xem như là một trong các dạng quang năng

mà có thể được biến đổi thành điện năng Về cơ bản có 2 hình thức biến đổi:

- Quang năng được chuyển thành nhiệt năng và nhiệt năng được chuyển thànhđiện năng

- Quang năng được trực tiếp chuyển thành điện năng