TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐIỆN PHÂN TÁN
2.2.2. Nguồn điện mặt trờ
Việt Nam là nước nhiệt đới, tiềm năng bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, đặc biệt ở các vùng miền phía Nam có nhiều nắng (số giờ nắng vào khoảng 1600 - 2600 giờ/năm). Vào năm 2007, mức sản xuất hệ thống biến năng lượng mặt trời (PV) thành điện năng trên toàn thế giới đạt đến mức 850MW, tăng 39% so với năm 2004. Quốc gia có mức tăng trưởng nhanh nguồn năng lượng trên là Nhật Bản, 45% và Châu Âu, 40%. Những ưu điểm chính của nguồn năng lượng mặt trời là: Không làm ô nhiễm không khí; không tạo ra hiệu ứng nhà kính, không tạo ra phế thải rắn và khí như các nguồn năng lượng do than đá, khí đốt và năng lượng nguyên tử; các hệ thống PV này có thể thiết lập ngay tại khu đông đúc dân cư hay ngay trên nóc các chung cư hay các tòa nhà lớn.
Mặc dù hiện nay giá thành của việc thiết lập một hệ thống PV cao hơn 10 lần so với một nhà máy nhiệt điện dùng than đá, 2 lần so với nhà máy nguyên tử, 4 lần so với nhà máy dùng khí tái lập (renewable gas), nhưng hệ thống PV một khi đã được thiết lập thì chi phí điện năng sử dụng sẽ được giữ cố định trong vòng 20 năm sau đó vì hệ thống không cần đến nhu cầu nguyên liệu và các PV đã được bảo đảm vận hành suốt đời. Nếu tính một dự án điện mặt trời có vòng đời 20 năm thì việc lắp đặt để cung cấp điện và nhiệt năng có hiệu quả cao. Hơn nữa, năng lượng trên có thể được dự trữ để dùng trong thời gian trời không đủ nắng hoặc chuyển tải điện dư thừa vào lưới điện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
35
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống năng lượng mặt trời
Sự chuyển đổi năng lượng nhiệt của Mặt trời thành điện năng có thể được thực hiện theo hai phương thức:
- Phương thức thứ nhất của nhà máy dùng bức xạ mặt trời là hệ thống làm việc như một nhà máy nhiệt điện, mà trong đó lò hơi được thay bằng hệ thống kính hội tụ thu nhận nhiệt bức xạ mặt trời để tạo hơi nước quay tuabin.
- Phương thức thứ hai là chuyển đổi quang năng thành điện năng dưới dạng pin mặt trời. Pin mặt trời có cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p và n. Lớp tiếp xúc giữa gọi là lớp chuyển tiếp p-n. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời vào lớp chuyển tiếp p-n có sự khuyếch tán của các hạt dẫn cơ bản qua lớp tiếp xúc, tạo nên một điện trường và do đó sinh ra một suất điện động quang điện. Giá trị của suất điện động này tăng theo sự tăng của cường độ chiếu sáng. Như vậy pin Mặt trời biến đổi trực tiếp bức xạ năng lượng mặt trời thành điện năng, không qua bước trung gian về nhiệt.
Điện năng do pin Mặt trời sản xuất ra không dùng hết có thể được tích trữ bằng ắcqui. Đặc điểm chung của nguồn điện này là công suất đặt của một tổ hợp các tấm pin mặt trời thường khá nhỏ, thường chỉ cấp điện cho các phụ tải quy mô nhỏ và hoạt động độc lập hoặc chỉ kết nối vào lưới hạ áp. Dòng điện ngắn mạch ngoài
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
36
thay đổi nếu cường độ bức xạ mặt trời thay đổi dẫn đến có thể làm thay đổi điện áp ra làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Để khắc phục điều này có thể kết nối giữa nguồn cấp và phụ tải thông qua trạm sạc ắc-qui hay bộ biến đổi công suất.
Chế độ phát điện của điện mặt trời (ĐMT) phụ thuộc nhiều vào cường độ bức xạ của mặt trời. Số giờ có nắng trong ngày thường chỉ từ 8h sáng đến 16h chiều (tức là 9h trong ngày), trong đó cường độ bức xạ cực đại đạt được vào khoang thời gian tư 11h-13h và cực tiểu vào lúc 8h và 16h. Dựa vào cường độ bức xạ của mặt trời có thể xác định được công suất phát của ĐMT:
. 1000 P . P P i bucxa dat i DMT i (2.3) Trong đó: i bucxa
P : cường độ bức xạ mặt trời tổng tại thời điểm I, kWp/m2
Pi-dat: công suất đặt của dàn Pin mặt trời, kWp : hiệu suất nhà máy, %.