63
Đức 1.088.000
Pháp 502.000
Italia 419.000
Áo 100.000
Tây Ban Nha 70.000 Đan Mạch 44.000
Anh 15.000
Thụy Điển 8.000 Tổng lượng 2.246.000
Khơng chỉ có châu Âu, Mỹ mà ở châu Á, chính phủ nhiều nước cũng đã quan tâm rất nhiều đến việc phát triển nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói riêng. Malyasia và Indonesia là hai nước xuất khẩu dầu cọ lớn nhất thế giới, đã xây dựng chiến lược mở rộng thị trường sản xuất để đáp ứng thị trường dầu ăn và cung cấp nguyên liệu cho sản xuất biodiesel. Indonesia, ngồi dầu cọ cịn đầu tư trồng 19 triệu ha cây J. Curcas lấy dầu làm nhiên liệu sinh học, và phấn đấu đến năm 2015 sẽ dùng nhiên B5 cho cả nước. Trung Quốc, nước nhập khẩu nhiên liệu lớn nhất thế giới đã khuyến khích sử dụng nhiên liệu sinh học. Tại Thái Lan, bộ năng lượng đã sẵn sàng hỗ trợ sử dụng dầu cọ trên phạm vi tồn quốc.
4.4.2.2. Tình hình trong nước.
Trước sự phát triển mạnh mẽ nguồn nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói riêng trên thế giới, các nhà khoa học Việt Nam cũng đã bắt tay vào nghiên cứu và sản xuất biodiesl ở phịng thí nghiệm và quy mơ sản xuất nhỏ. Việc sản xuất biodiesel ở nước ta có nhiều thuận lợi, vì nước ta là một nước nông nghiệp, thời tiết lại thuận lợi để phát triển các loại cây cho nhiều dầu như vừng, lạc, cải, đậu nành,…Tuy nhiên ngành công nghiệp sản xuất dầu thực vật ở nước ta vẫn còn rất non trẻ, trữ lượng thấp, giá thành cao. Bên cạnh đó, nguồn mỡ động vật cũng là một nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất biodiesel, giá thành mỡ động vật lại rẻ hơn dầu thực vật rất nhiều.
64 Một vài doanh nghiệp ở An Giang, Cần Thơ đã thành công trong việc sản xuất biodiesel từ mỡ cá basa. Theo tính tốn của các cơng ty này thì biodiesel sản xuất từ mỡ cá có giá thành khoảng 7000 đồng/lít (năm 2005). Ngồi ra, một số viện nghiên cứu và trường đại học ở nước ta cũng đã có những thành cơng trong việc nghiên cứu sản xuất biodiesel từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như dầu cọ, dầu dừa, dầu bông, dầu hạt cải, dầu đậu nành, dầu hạt cao su, dầu ăn thải, mỡ cá,…sử dụng xúc tác bazơ đồng thể và bước đầu nghiên cứu với xúc tác bazơ dị thể, xúc tác zeolit.
Không chỉ có các nhà khoa học quan tâm, mà các nhà quản lý ở Việt Nam cũng rất quan tâm đến nguồn nhiên liệu sinh học này. Đề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020” do Bộ Cơng nghiệp chủ trì đã được chính phủ phê duyệt và đi vào hoạt động. Ngoài việc phát triển nhiên liệu xăng pha cồn, đề án còn đề cập đến việc phát triển nhiên liệu diesel pha với metyl este dầu mỡ động thực vật (biodiesel).
Bên cạnh đó, Bộ Khoa học và Cơng nghệ, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường chất lượng cũng rất quan tâm đến vấn đề “nhiên liệu sinh học”, và đã tổ chức hội nghị khoa học về etanol và biodiesel. Qua hội nghị, lãnh đạo Tổng cục đã có kiến nghị về việc sớm xây dựng và triển khai một đề án nghiên cứu có định hướng tiêu chuẩn về nhiên liệu sinh học ở Việt Nam, trong đó có tiêu chuẩn cho nhiên liệu biodiesel.
4.4.3. Khả năng ứng dụng nhiên liệu dầu thực vật - Biodiesel trên ô tô.
Loại động cơ sử dụng DTV – Biodiesel: DTV và Biodiesel được sử dụng trên động cơ Diesel. Căn bản là có hai loại động cơ Diesel là: Buồng cháy phân cách và buồng cháy trực tiếp. Đối với DTV chỉ sử dụng trên buồng cháy phân cách, còn Biodiesel thì sử dụng được trên cả buồng cháy phân cách và buồng cháy gián tiếp, đây chính là ưu điểm nổi bật của Biodiesel. DTV và Biodiesel có thể pha trộn với Diesel ở bất kỳ tỷ lệ nào khi sử dụng trên động cơ Diesel.
4.4.3.1. Nghiên cứu động cơ sử dụng dầu thực vật. Các thông số quan trọng của động cơ khi sử dụng DTV Các thông số quan trọng của động cơ khi sử dụng DTV
- DTV là nhiên liệu có chứa nhiều Oxy, chính vì điều này mà DTV thể cháy với dư lượng khơng khí bé mà mà vẫn cháy hoàn toàn.
65 - DTV khơng hồn tồn bay hơi hết và đó có lẽ là nguyên nhân gây đóng cặn trên buồng
cháy.
- Do chỉ số Cetan thấp nên thời gian cháy trễ của DTV tăng lên khoảng gấp đôi. Nếu không thay đổi góc phun sớm thì thời điểm bắt đầu bốc cháy và thời gian cháy nhanh và cháy chính lùi về phía sau.
- Đối với DTV thì khi đã bốc cháy thì tốc độ cháy nhanh hơn so với Diesel, điều này làm cho quá trình cháy kết thúc cùng một lúc như dùng Diesel. Nếu tăng góc phun sớm lên vài độ thì đồ thị P – V của chúng là như nhau.
- Có thể tăng chỉ số Cetan cho DTV bằng cách: Dùng thêm chất phụ gia “Procetan”, pha lỗng DTV bằng Diesel, Este hóa DTV thành Biodiesel.
- Độ nhớt của DTV lớn hơn Diesel khoảng 6 – 17 lần, độ nhớt lớn làm khả năng thông qua của DTV trong bộ lọc kém, chất lượng phun nhiên liệu và hòa trộn nhiên liệu tồi ảnh hưởng đến tính kinh tế và hiệu quả động cơ.
- Để giảm độ nhớt DTV có các biện pháp sau: Sấy nóng nhiên liệu, pha lỗng với Diesel, Este hóa.
4.4.3.2. Nghiên cứu động cơ sử dụng Biodiesel.
Các thông số quan trọng của động cơ khi sử dụng Biodiesel.
- Biodiesel là chứa nhiều Oxy do đó có thể cháy với dư lượng khơng khí nhỏ mà vẫn đảm bảo cháy hồn tồn.
- Chỉ số Cetan của Biodiesel hơn Diesel một chút, do đó thời gian cháy trễ có lớn hơn. tốc độ cháy của Biodiesel nhanh hơn Diesel, do đó khi sử dụng Biodiesel thì thay đổi góc phun sớm 1 – 20 hoặc có thể khơng thay đổi góc phun sớm.
- Độ nhớt của Biodiesel gần bằng Diesel, để tăng hiệu quả kinh tế và hiệu suất động cơ ta có thể sấy nóng nhiên liệu.
- Suất tiêu nhiên liệu của Biodiesel lớn hơn Diesel khoảng 10% chủ yếu do nhiệt trị của Biodiesel nhỏ hơn Diesel.
66
4.5. Pin năng lượng mặt trời.
4.5.1. Khái quát về pin năng lượng mặt trời.
4.5.1.1. Sư hình thành và phát triển của Pin năng lượng mặt trời.
Pin mặt trời hay pin quang điện có tên tiếng Anh là Solar panel, nó bao gồm nhiều tế bào quang điện (gọi là solar cells). Tế bào quang điện này là các phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt nhiều các cảm biến của ánh sáng là đi ốt quang, nó làm biến đổi năng lượng của ánh sáng thành năng lượng điện.
Các chỉ số Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hay điện trở của tấm pin thay đổi phụ thuộc vào lượng ánh sáng chiếu lên chúng. Các tế bào quang điện này được ghép lại thành một khối để trở thành pin mặt trời (thông thường sẽ từ 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin).
4.5.1.2. Các loại pin năng lượng mặt trời
Đơn tinh thể module sản xuất dựa trên q trình Czochralski. Đơn tinh thể loại này có hiệu suất lên tới 16%. Chúng thường có giá thành cao do được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối các module.
Đa tinh thể: làm từ các thỏi đúc-đúc từ silic nung chảy cẩn thận sau đó được làm nguội và làm rắn. Các loại pin này có giá rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém hơn. Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vng che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.
Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể: Loại này thường có hiệu suất thấp nhất và có giá rẻ nhất trong các loại vì khơng cần phải cắt từ thỏi silicon. Các công nghệ trên là sản suất tấm, nói cách khác, các loại trên có độ dày 300 μm tạo thành và xếp lại để tạo nên module.
4.5.1.3 Ưu và nhược điểm của pin năng lượng mặt trời 4.5.1.3.1 Ưu điểm 4.5.1.3.1 Ưu điểm
- Khả năng tái tạo: Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, khơng giống như các
nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi.
67 - Nguồn cung bền vững và vô tận: Tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn. Mỗi
ngày, bề mặt Trái đất được hưởng 120.000 terawatts (TW) của ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con người trên toàn thế giới (1TW = 1.000 tỉ W). - Tính khả dụng: Năng lượng mặt trời có thể được tiếp nhận và sử dụng ở mọi nơi trên
thế giới - không chỉ ở vùng gần xích đạo trái đất mà cịn ở các vĩ độ cao thuộc phía Bắc và phía Nam.
- Sạch về sinh thái: So với các nguồn năng lượng khác từ than đá, dầu mỏ,...năng lượng
mặt trời là lĩnh vực hứa hẹn nhất. Việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và vận hành các nhà máy điện mặt trời về cơ bản khơng phát thải các loại khí độc hại vào khí quyển.. - Khơng gây tiếng ồn: Trên thực tế, việc sản xuất năng lượng mặt trời không sử dụng
các loại động cơ như trong máy phát điện, vì vậy việc tạo ra điện khơng gây tiếng ồn.
Hình 4. 16: Năng lượng mặt trời là vô tận, dư thừa để đáp ứng nhu cầu về năng lượng của nhân loại
- Hiệu quả cao, chi phí hoạt động thấp: Chuyển sang sử dụng pin mặt trời, các hộ gia
68 tu hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời cho hộ gia đình địi hỏi chi phí rất thấp - trong 1 năm, bạn chỉ cần một vài lần lau chùi sạch các tấm pin năng lượng mặt trời và chúng luôn được các nhà sản xuất bảo hành trong khoảng thời gian lên tới 20-25 năm.
- Công nghệ tiên tiến: Công nghệ sản xuất pin mặt trời mỗi ngày một tiến bộ hơn - module màng mỏng được đưa trực tiếp vào vật liệu ngay từ giai đoạn sơ chế ban đầu. Những thành tựu mới nhất trong lĩnh vực công nghệ nano và vật lý lượng tử cho phép chúng ta kỳ vọng về khả năng tăng công suất của các tấm pin mặt trời lên gấp 3 lần so với hiện nay.
4.5.1.3.2. Nhược điểm.
- Chi phí lắp đặt ban đầu cao: Do việc chế tạo và sản xuất pin năng lượng mặt trời cần
ứng dụng các công nghệ hiện đại nhất, cũng như phải đầu tư nguyên vật liệu để làm hệ khung giá đỡ (thường là khung nhơm chất lượng cao) nên chi phí để sản xuất và lắp đặt ban đầu khá cao. Hiện nay, để khuyến khích việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch, nhiều quốc gia đã có chính sách cho vay tín dụng hoặc cho thuê pin mặt trời theo những hợp đồng có lợi cho người thuê.
Hình 4. 17: Chi phí để sản xuất và lắp đặt ban đầu của hệ thống pin năng lượng mặt trời khá cao
69 - Không ổn định: Có một thực tế bất khả kháng: Vào ban đêm, trong những ngày nhiều
mây và mưa thì khơng có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời khơng thể là nguồn điện chính yếu. Tuy nhiên, so với điện gió, điện mặt trời vẫn là một lựa chọn có nhiều ưu thế hơn.
- Chi phí lưu trữ năng lượng cao: Giá của ắc quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử
dụng vào ban đêm hay khi trời khơng có nắng hiện nay vẫn còn khá cao so với túi tiền của đại đa số người dân. Vì thế, ở thời điểm hiện tại, điện mặt trời chưa có khả năng trở thành nguồn điện duy nhất ở các hộ gia đình mà chỉ có thể là nguồn bổ sung cho điện lưới và các nguồn khác.
- Vẫn gây ơ nhiễm mơi trường, dù rất ít: Mặc dù so với việc sản xuất các loại năng
lượng khác, điện mặt trời thân thiện với môi trường hơn, nhưng một số quy trình cơng nghệ để chế tạo các tấm pin mặt trời cũng đi kèm với việc phát thải các loại khí nhà kính, nitơ trifluoride và hexaflorua lưu huỳnh. Ở quy mô lớn, việc lắp đặt những cánh đồng pin mặt trời cũng chiếm rất nhiều diện tích đất nhẽ ra được dành cho cây cối và thảm thực vật nói chung.
- Sử dụng nhiều thành phần đắt tiền và quý hiếm: Việc sản xuất các tấm pin mặt trời
màng mỏng đòi hỏi phải sử dụng cadmium telluride (CdTe) hoặc gallium selenide indi (CIGS) - những chất rất quý hiếm và đắt tiền, điều này dẫn đến sự gia tăng chi phí.
- Mật độ năng lượng thấp: Một trong những thông số quan trọng của nguồn điện mặt
trời là mật độ cơng suất trung bình, được đo bằng W/m2 và được mô tả bằng lượng điện năng có thể thu được từ một đơn vị diện tích nguồn năng lượng. Chỉ số này đối với điện mặt trời là 170 W/m2 - nhiều hơn các nguồn năng lượng tái tạo khác, nhưng thấp hơn dầu, khí, than và điện hạt nhân. Vì lý do này, để tạo ra 1kW điện từ nhiệt năng mặt trời đòi hỏi một diện tích khá lớn của các tấm pin mặt trời.
4.5.1.4. Hiệu suất của từng loại pin năng lượng mặt trời.
Hiện nay, hầu hết các loại pin mặt trời đang được sử dụng đều thuộc một trong ba loại: mono (đơn tinh thể), poly (đa tinh thể) và thin-film (màng mỏng). Các tấm pin mặt trời này khác nhau về cách chúng được tạo ra, hình dạng, hiệu suất, giá cả và cách lắp đặt.
70 Mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm riêng, và loại pin năng lượng mặt trời phù hợp nhất để lắp đặt sẽ phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể như tài chính của bạn và đặc điểm của hệ thống mong muốn.
Hiệu suất của từng loại pin năng lượng mặt trời
• Tấm Mono và Poly
Pin mono thường có hiệu suất chuyển đổi và dung lượng cao nhất trong 3 loại pin. Hầu hết các tấm pin mặt trời đơn thường có hiệu suất chuyển đổi khoảng 20%, trong khi các tấm pin mặt trời poly thường có hiệu suất chuyển đổi từ 15 đến 19%. Các tấm pin mặt trời đơn sắc có xu hướng tạo ra nhiều năng lượng hơn tấm poly và màng mỏng vì chúng có hiệu suất chuyển đổi tốt hơn. Nhiều tấm pin mặt trời mono có cơng suất hơn 300W, một tấm có thể đạt 450W. Mặt khác, pin mặt trời poly thường có cơng suất thấp hơn.
Điều này khơng có nghĩa là tấm mono và tấm poly khơng có cùng kích thước. Thực tế, trước đây cả 2 loại pin trên đều có xu hướng thiết kế 60 cell, nhưng càng ngày công nghệ càng phát triển, công nghệ tách tấm và Half-cut cell ra đời, nâng số lượng cell lên khoảng 120 – 144. Nhưng ngay cả với cùng một số lượng ơ, các tấm đơn ln có khả năng tạo ra nhiều điện hơn.
• Tấm màng mỏng
Các tấm pin mặt trời màng mỏng thường có hiệu suất và cơng suất thấp hơn so với các loại mono hoặc poly.
Hiệu quả sẽ khác nhau dựa trên vật liệu cụ thể được sử dụng để tạo ra các tế bào, nhưng chúng thường có hiệu suất chuyển đổi gần 11%. Không giống như các tấm pin mặt trời mono và poly với số lượng tế bào được tiêu chuẩn hóa, cơng nghệ màng mỏng khơng có kích thước đồng nhất.
Như vậy, cơng suất từ pin mặt trời màng mỏng sẽ phụ thuộc phần lớn vào kích thước vật lý của nó. Nhìn chung, cơng suất trên mỗi m² của tấm pin mặt trời mono hoặc poly sẽ cao hơn công suất của tấm pin mặt trời màng mỏng.
4.5.1.5. Sự khác nhau về giá giữa các loại pin năng lượng mặt trời.
71 Trong tất cả các loại tấm pin mặt trời, tấm mono có khả năng là lựa chọn đắt nhất. Điều này phần lớn là do quá trình sản xuất – vì các tấm pin được làm từ một tinh thể silic duy nhất, các nhà sản xuất phải chịu chi phí tạo ra các tinh thể này. Quá trình này được gọi là quá trình