Từ hình trên cho thấy:
- Tổng bức xạ mặt trời: 1292 [kWh/m2]/năm, hay 3,54 [kWh/m2]/ngày. - Số năng lượng được chuyển đổi bởi hệ thống pin mặt trời: 1033 [kWh/kWp] /năm hay 2,83[kWh/kWp]/ngày.
1.2.1.1. Thuận lợi
- Với việc có số ngày có nắng trong năm lớn, khoảng gần 78,5% số ngày trong năm có nắng, tỉnh Lào Cai rất thuận lợi cho việc áp dụng các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời hiện nay, đặc biệt là sử dụng pin mặt trời dùng cho các thiết bị chiếu sáng cũng như sinh hoạt.
Đặc tính là khu vực miền núi, các hộ gia đình sống rải rác, việc tự cung cấp điện đối với từng hộ gia đình, nơi mà điện lưới khó đến được, đặc biệt là ở những vùng sâu, vùng xa.
Tổng số giờ nắng khoảng 1660 giờ/ năm đủ cung cấp nhu cầu điện thắp sáng hay các thiết bị về nhiệt khác trong thời điểm hiện tại.
Quyết định số Số: 11/2017/QĐ-TTg về Cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam của Thủ tướng chính phủ chính thức có hiệu
lực kể từ ngày 01 tháng 06 năm 2017. Quyết định này có nhiều chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng mặt trời và đặc biệt cho phép các dự án điện mặt trời quy mô nhỏ trên mái nhà được phép nối lưới và thực hiện cơ chế mua bán điện với đơn vị điện lực, đồng thời quy định giá mua bán điện mặt trời là 2.086đ/kWh (tương ứng 9,35 Uscents/kWh); Các dự án trên mái nhà được thực hiện cơ chế bù trừ điện năng (net-metering) sử dụng hệ thống công tơ hai chiều. Trong một chu kỳ thanh toán, lượng điện phát ra từ các dự án trên mái nhà lớn hơn lượng điện tiêu thụ sẽ được chuyển sang chu kỳ thanh toán kế tiếp. Khi kết thúc năm hoặc khi kết thúc hợp đồng mua bán điện, lượng điện phát dư sẽ được bán cho bên mua điện với giá bán điện theo quy định;
1.2.1.2. Khó khăn
- Khó khăn hàng đầu phải kể đến là chi phí ban đầu lớn, khi mà giá thành cho những tấm pin mặt trời hay các thiết bị thu năng lượng mặt trời còn quá lớn so với thu nhập của người dân, thì việc có ứng dụng được các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời ở Lào Cai được hay không còn phụ thuộc rất lớn vào các chính sách hỗ trợ cho vùng núi của nhà nước cũng như các tổ chức nước ngoài khác.
- Khi đời sống của người dân được nâng cao, nhu cầu sử dụng điện cũng như các thiết bị năng lượng mặt trời lớn hơn, với các thiết bị điện năng lượng mặt trời phụ thuộc vào thiết bị công nghệ của nước ngoài, giá thành cao, trong nước chưa làm chủ được công nghệ thiết bị nên gặp khó khăn trong quá trình triển khai ứng dụng và sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị.
1.2.2. Tiềm năng, thực trạng khai thác năng lượng gió
Theo Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg12, cao hơn 310 đồng/ kWh so với mức giá điện bình quân hiện nay là 1.304 đồng/ kWh, được xem là chưa hấp dẫn các nhà đầu tư điện gió trong và ngoài nước.
Do vậy, cho đến nay mới chỉ duy nhất một dự án điện gió ở xã Bình Thạnh, huyện Tuy Phong, tỉnh Bình Thuận là hoàn thiện giai đoạn 1 (dự kiến nâng tổng
công suất lên 120 MW trong giai đoạn 2 từ 2011 đến 2015), với công suất lắp đặt 30 MW (20 tuabin gió x 1,5 MW mỗi tua bin). Chủ đầu tư dự án là Công ty Cổ phần Năng lượng Tái tạo Việt Nam (Vietnam Renewable Energy Joint Stock Company - REVN)13. Tổng mức đầu tư của dự án lên đến 1.500 tỷ đồng (tương đương khoảng 75 triệu USD), các thiết bị tuabin gió sử dụng của Công ty Fuhrlaender Đức. Sản lượng điện gió năm 2011 đạt khoảng 79.000 MWh. Trên đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận, dự án điện gió lai tạo với máy phát điện diesel (diesel generator) (off-grid connection), của Tổng Công ty Điện lực Dầu khí, thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (Petro Vietnam), có tổng công suất là 9 MW (gồm 3 tuabin gió x 2 MW mỗi tuabin + 6 máy phát diesel x 0,5 MW mỗi máy phát) đã lắp đặt xong và đang trong giai đoạn nối lưới. Các tuabin gió sử dụng của hãng Vestas, Đan Mạch. Giá bán điện đang đề xuất thông qua hợp đồng mua bán điện với giá 13 US cents/ kWh. GIá mua điện này được đánh giá là hấp dẫn do đặc thù dự án ở ngoài đảo. Tương tự, một dự án điện gió ở Côn Đảo, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu do Công ty EAB CHLB Đức làm chủ đầu tư, giá bán điện thoả thuận là 25 UScents/ kWh. Dự án đang chuẩn bị tiến hành xây dựng. Tại tỉnh Bạc Liêu, vùng đồng bằng Sông Cửu Long một dự án điện gió khác thuộc công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ Công Lý cũng đang trong giai đoạn lắp đặt các tuabin gió (1 tuabin gió đã được lắp đặt) với công suất 16 MW trong giai đoạn đầu (10 tuabin gió x 1.6 MW mỗi tuabin của hãng GE Mỹ). Dự kiến trong giai đoạn 2 của dự án công suất sẽ nâng lên 120 MW (từ năm 2012 đến đầu năm 2014). Ngoài ra, các dự án khác đang trong các giai đoạn tiến độ khác nhau của dự án và danh sách các dự án điện gió đang vận hành và đăng ký ở Việt Nam xem trong Bảng A2 (Phụ lục). 2.3. Các nhà cung cấp thiết bị điện gió ở Việt Nam Thị trường cung cấp tuabin gió ở Việt Nam: ngoài một số các nhà cung cấp đã góp mặt trong các dự án như Fuhrlaender (CHLB Đức), Vestas (Đan Mạch), và GE (Mỹ), còn có các nhà cung cấp khác cũng đang thể hiện sự quan tâm đến thị trường Việt Nam như Gamesa (Tây Ban Nha), Nordex (CHLB Đức), IMPSA
(Agentina), Sany, Shanghai Electric và GoldWind (Trung Quốc)… Một tín hiệu đáng mừng cho thị trường điện gió Việt Nam, đó là sự góp mặt của một số nhà máy sản xuất tuabin gió và cột cho tuabin gió (wind tower) như: • Tập đoàn GE Mỹ có nhà máy sản xuất máy phát cho tuabin gió đặt tại khu công nghiệp Nomura, thành phố Hải Phòng (vốn đầu tư lên tới 61 triệu USD); Công ty Fuhrlaender Đức cũng đang dự định xây dựng nhà máy sản xuất tuabin gió ở Bình Thuận (vốn đầu tư là 25 triệu USD); • Công ty TNHH CS Wind Tower14 (100% vốn đầu tư của Hàn Quốc) ở khu công nghiệp Phú Mỹ 1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, đang sản xuất và xuất khẩu tháp gió. Công ty TNHH Công nghiệp Nặng VINA HALLA15 (100% vốn đầu tư của Hàn Quốc) ở khu công nghiệp Mỹ Xuân B1, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Năng lực sản xuất hàng năm của công ty là khoảng 400 tháp gió và được xuất khẩu đi các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản, Ý, Bỉ, Brazil, Hoa Kỳ, cung cấp cho các dự án ở Hàn Quốc, Ả Rập Saudi, Ai Cập, Indonesia, Philippines, Hoa Kỳ, và Việt Nam.
Từ phân tích ở trên cho thấy, tính đến thời điểm hiện tại không chỉ ở tỉnh Lào Cai mà còn trong cả nước việc phát triển nguồn năng lượng gió vẫn còn nhiều hạn chế. Tuy nhiên Lào Cai vẫn có những điểm thuận lợi để phát triển điện sức gió khi mà Lào Cai là một trong những tỉnh miền núi với địa hình nhiều đồi núi dốc, dân cư sống không tập trung ở nhiều thôn, bản, nên có thể phát triển nguồn điện cung cấp tại chỗ. Bên cạnh đó Lào Cai là một tỉnh giáp ranh giữa Tây Bắc và Đông Bắc nên phần nào sẽ chịu ảnh hưởng khí hậu của cả 2 khu vực trên với nắng nóng từ tháng 3 đến tháng 9 trong khi vào mùa đông rất lạnh do gió. Vì thế khi kết hợp điện gió và điện mặt trời là một giải pháp phù hợp với Lào Cai, nơi có điều kiện nắng gió thay đổi liên tục trong năm.
1.3. Kết luận chương 1
Chương 1 đã giải quyết được những vấn đề sau: - Tổng quan về nguồn năng lượng gió và mặt trời.
- Nghiên cứu tìm hiểu tiềm năng, thực trạng phát triển nguồn năng lượng gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai.
- Đánh giá được việc phối hợp khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời tại tỉnh Lào Cai là phù hợp.
Trong các phần tiếp theo của luận văn, cần xây dựng được cấu trúc hệ thống khai thác nguồn năng lượng gió và mặt trời
CHƯƠNG 2
XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LAI GIÓ VÀ PIN MẶT TRỜI
2.1. Cấu trúc hệ thống điện mặt trời [16]
2.1.1. Pin mặt trời (PV - Photovoltaic)
2.1.1.1. Khái niệm
Pin năng lượng mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện) là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các điôt p-n, duới sự tác động của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo ra dòng điện sử dụng được. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện.
Pin năng lượng mặt trời bao gồm nhiều tế bào quang điện được kết nối thành các modul hay các mảng năng lượng mặt trời. Số tế bào quang điện được sử dụng trong tấm pin tùy theo công suất và điện áp yêu cầu.
Hiệu suất pin mặt trời là tỉ số giữa năng lượng điện pin mặt trời có thể phát ra và năng lượng từ ánh sáng mặt trời tỏa nhiệt trong 1m². hiệu suất của pin mặt trời thay đổi từ 6% - 30% tùy theo loại vật liệu và hình dạng tấm pin.
Pin mặt trời được sản xuất và ứng dụng phổ biến hiện nay là các pin mặt trời được chế tạo từ vật liệu tinh thể bán dẫn Silicon (Si) có hoá trị 4. Từ tinh thể Si tinh khiết, để có vật liệu tinh thể bán dẫn Si loại n, người ta pha tạp chất Donor là Photpho (P) có hoá trị 5. Còn để có vật liệu bán dẫn tinh thể loại p thì tạp chất Acceptor được dùng để pha vào Si là Bo có hoá trị 3. Đối với pin mặt trời từ vật liệu tinh thể Si khi được chiếu sáng thì hiệu điện thế hở mạch giữa hai cực vào khoảng 0,55V, còn dòng ngắn mạch của nó dưới bức xạ mặt trời 1000W/m2 vào khoảng (2530) mA/cm3. Hiện nay cũng đã có các pin mặt trời bằng vật liệu Si vô định hình (a-Si). Pin mặt trời a-Si có ưu điểm là tiết kiệm được vật liệu trong sản xuất do đó có thể có giá thành rẻ hơn. Tuy nhiên, so với pin mặt trời tinh thể thì hiệu suất biến đổi quang điện của nó thấp và kém ổn định khi làm việc ngoài trời.