c) Cƣờng độ bức xạ mặt trời biến đổi theo thời gian
Mô hình lý thuyết để tính toán cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp gọi tắt
là trực xạ được xây dựng dựa trên các tài liệu đo đạc khí tượng trong nhiều năm. Mô hình này dựa trên giả thiết cho rằng mặc dù các thông số khí quyển thay đổi từ miền này đến miền khác và từ thời gian này đến thời gian khác, nhưng hệ số truyền qua hiệu dụng của bầu trời thay đổi không nhiều. Vì khi lượng nước có thể ngưng tụ trong khí quyển giảm, thì lượng bụi lại tăng lên và ngược lại. Theo định nghĩa “khí quyển chuẩn” (đối với ngày trong tháng) là khí quyển mà lượng hơi nước có thể ngưng tụ là 15 mm, lượng Ozon là 2,5 mm, bụi có mật độ 300 hạt/cm3 và ở áp suất 760 mmHg và với hằng số mặt trời 1.353 W/m2 . Khi đó cường độ bức xạ trực tiếp được tính theo biểu thức:
Trong đó: m là airmass
Một công thức khác tổng quát hơn cho cường độ trực xạ khi tia tới vuông góc với mặt phẳng nằm ngang đã được Majumdar và cộng sự đưa ra là:
Trong đó: p: áp suất ở địa phương quan sát (milibar); m. Air mass; W = độ dày lượng hơi nước có thể ngưng tụ (cm).
d) Cƣờng độ bức xạ mặt trời biến đổi theo không gian
Như đã phân tích, bức xạ nhiễu xạ tới mặt đất từ tất cả mọi phía của vòm bầu trời và là do sự tán xạ, phản xạ của tia bức xạ mặt trời trong khí quyển quả đất. Ngay cả những ngày trời đẹp nhất, khi bầu trời rất trong sáng, vẫn có bức xạ nhiễu xạ phụ thuộc vào lượng bụi, Ozon và hơi nước trong khí quyển. Trong những ngày mây mù, lúc ta không nhìn thấy mặt trời, thì toàn bộ bức xạ đến được quả đất chỉ là bức xạ nhiễu xạ. Việc tính toán bức xạ nhiễu xạ là rất khó khăn do thiếu các số liệu về bầu khí quyển. Ngoài ra, do sự biến đổi của thời tiết nên sự phân bố bức xạ nhiễu xạ cũng biến đổi ngẫu nhiên theo không gian và thời gian. Những công thức tính toán lý thuyết thành phần này của bức xạ mặt trời đều phải dựa trên một số giả thiết để làm đơn giản bài toán. Theo lý thuyết của Buckuist và King thì hệ số truyền qua , đặc trưng cho bức xạ nhiễu xạ tới một mặt phẳng nằm ngang trên mặt đất được xác định bởi biểu thức:
Trong đó: 0 = 1/m, m = airmass; KL: độ dày quang học (quang lộ) của
lớp khí quyển; a1= tham số tán xạ dị hướng. Mô hình lý thuyết này chỉ có giá trị đối với bầu trời không có mây mù.
2.2. KHAI THÁC, SỬ DỤNG TRỰC TIẾP NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI
Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lượng ngày càng tăng với tốc độ tăng trưởng khoảng (15-20) %. Hiện tại chính sách quốc gia của Việt Nam về nhu cầu năng lượng dựa vào việc thiết lập hệ thống các nhà thủy điện, nhà máy nhiệt điện tua bin hơi và tua bin khí, một số nhà máy điện nguyên tử...
Tuy nhiên, để đảm bảo phát triển bền vững và đặc biệt cân bằng được năng lượng của quốc gia trong tương lai, Việt Nam đã và đang tập trung nghiên cứu
phát triển các nguồn năng lượng mới. Trong đó, năng lượng mặt trời vẫn là một nguồn năng lượng tối ưu trong tương lai cho điều kiện Việt Nam trên phương diện địa dư và nhu cầu phát triển kinh tế. Nguồn năng lượng này sẽ góp phần vào:
Hạn chế hiệu ứng nhà kính và sự hâm nóng toàn cầu.
Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các quốc gia trên thế giới.
Bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trong tương lai khi nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt.
Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, trong đó nhiều nhất phải kể đến TPHCM, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai)… Tuy nhiên, để khai thác nguồn năng lượng này, đòi hỏi rất nhiều nỗ lực. Những chuyển biến gần đây cho thấy, ứng dụng, khai thác năng lượng mặt trời đã có những bước tiến mới.
Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỉ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều NLMT, những vùng sa mạc. Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng được đặc biệt quan tâm. Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT. Các ứng dụng NLMT phổ biến hiện nay bao gồm các lĩnh vực chủ yếu sau:
2.2.1. Thiết bị sấy khô dùng NLMT