b. Chu trình Brayton khơng lý tưởng
2.5.2.2. Nhà máy quang điện
Trang 76
Lượng năng lượng rơi lên bề mặt Trái Đất đến từ Mặt Trời khoảng chừng 5,6 tỉ tỉ megajun mỗi năm. Tính trung bình cho tồn bộ bề mặt Trái Đất, điều này cĩ nghĩa là mỗi mét vuơng nhận được chừng 5 kWh mỗi ngày. Do đĩ, năng lượng đến từ Mặt Trời trong một ngày cĩ thể cung cấp nhu cầu cho tồn bộ dân cư của Trái Đất trong ba thập kỉ. Nếu biết cách sử dụng và khai thác thì năng lượng mặt trời sẽ là nguồn năng lượng quan trọng hàng đầu cho sự phát triển của các ngành cơng nghiệp trong tương lai nĩi chung và ngành cơng nghiệp sản xuất điện nĩi riêng.
Nhà máy sử dụng pin quang điện để biến đổi năng lượng mặt trời thành điện năng mà khơng qua khâu trung gian nhiệt năng. Pin mặt trời (Photovotalic) được cấu tạo gồm 2 lớp bán dẫn p và n tiếp xúc nhau qua lớp chuyển tiếp p-n. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời chứa nhiều hạt photon đập vào lớp chuyển tiếp p-n, tạo nên điện trường do đĩ cĩ hiệu điện thế hay sức điện động quang điện… Với kích thước các cực 1dm×1dm tế bào quang điện cho cơng suất 1W khi cường độ bức xạ của mặt trời là 1kW/m2.
Để khai thác hiệu quả pin quang điện, năng lượng từ các hệ thống pin quang điện được đưa qua các bộ chuyển đổi năng lượng (DC/DC và DC/AC) để hịa lưới điện quốc gia. Bộ DC/DC cĩ tác dụng khai thác tối đa năng lượng của pin quang điện (Maximun power point tracking – MPPT), trong khi đĩ bộ DC/AC cĩ nhiệm vụ nghịch lưu hịa lưới điện quốc gia (Gird Tie Inverter) nhằm bơm các lượng cơng suất thừa vào lưới – Hình 2.25.
Hình 2.25 Hệ thớng pin quang điện
Cũng như nhà máy nhiệt điện mặt trời, để khai thác điện mặt trời bằng phương pháp quang điện, các tấm pin quang điện được sắp xếp trên các nĩc tịa nhà lớn trong thành
Trang 77
phố hay tạo thành những cánh đồng pin quang điện trên diện rộng để sinh điện và hịa lưới điện quốc gia.
2.5.3.Ưu điểm và nhược điểm của các nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời
Ưu điểm của nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời:
- Đầu tiên và quan trọng nhất, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo và khơng bao giờ cạn kiệt. Khi mặt trời vẫn cịn tồn tại, sẽ cịn năng lượng mặt trời. Vì vậy, nếu biết tận dụng tốt năng lượng mặt trời, bạn khơng cần phải lo lắng về vấn đề năng lượng trong tương lai.
- Thứ hai, năng lượng mặt trời hiện diện ở khắp mọi nơi. Bất kể trong một thành phố đơng đúc hoặc ở một vùng sâu, trong một sa mạc khơ cằn hay trong một khu rừng xanh tốt, trên biển hoặc lên trên núi…đều cĩ thể tìm thấy được năng lượng mặt trời. Từ đĩ, ta thấy rằng vị trí để xây dựng nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời là rất rộng lớn.
- Thứ ba, trong khi giá nhiên liệu hĩa thạch liên tục biến động và đang phụ thuộc rất lớn vào yếu tố cung cầu trên tồn cầu thì năng lượng mặt trời lại hồn tồn khơng phức tạp như vậy, đơn giản chỉ vì nĩ là miễn phí.
- Thứ tư, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, sử dụng năng lượng mặt trời sẽ hạn chế được vấn đề ơ nhiễm mơi trường.
Năng lượng mặt trời là những gì mà bạn nên chọn nếu bạn đang suy nghĩ về tài chính cũng như tiết kiệm năng lượng. Tĩm lại, năng lượng mặt trời là hồn tồn miễn phí cho của cuộc sống của bạn.
Nhược điểm của nhà máy điện sử dụng năng lượng mặt trời:
- Nhược điểm chính của năng lượng mặt trời là chi phí ban đầu. Tấm năng lượng mặt trời là tương đối khá đắt tiền, chủ yếu do chi phí nguyên liệu và sự phức tạp của các thiết kế liên quan.
- Trời mây, hoặc lúc trời mưa, vv, sẽ gây ảnh hưởng lớn vào số lượng ánh sáng mặt trời đến bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Điều này sẽ ảnh hưởng đến lượng năng lượng và cơng suất được sản xuất.
Trang 78
- Vào ban đêm, khơng cĩ ánh sáng mặt trời thì các tấm pin khơng thể tạo ra điện được. Giải pháp duy nhất cho vấn đề này là lưu trữ điện vào ban ngày mà sau đĩ cĩ thể được sử dụng vào ban đêm. Tuy nhiên, điều này là rất phức tạp.
- Giá thành cao do xây dựng với nhiều thiết bị hiện đại phải nhập từ nước ngồi, cho nên hiện nay chưa phát triển rộng mà cịn trong giai đoạn thử nghiệm nghiên cứu.
- Năng lượng mặt trời cĩ thể khơng hiệu quả ở các nước lạnh do sự khang hiếm của ánh sáng mặt trời.