Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng

CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẠCH TRONG TƯƠNG LAI

Có nhiều dạng năng lượng như: động năng làm dịch chuyển vật thể, nhiệt năng làm tăng

nhiệt độ của vật thể Năng lượng thường được thể hiện và chuyển hoá dưới nhiều dạng

hóa-lý: cơ năng, hóa năng, nhiệt năng, điện năng, quang năng Có thể chia thành ba

dạng năng lượng như sau:

 Năng lượng cơ bản: những dạng năng lượng trong tự nhiên. Ví dụ: năng lượng hoá

thạch (than đá, dầu thô, khí tự nhiên), hạt nhân (uranium), thủy năng

 Năng lượng trung gian: được sản xuất từ những dạng năng lượng khác. Ví dụ: Khí

hydrô, khí thiên nhiên, khí đốt của ngành hoá dầu, khí do lên men sinh học

 Năng lượng khả dụng: sản phẩm cuối cùng, sau khi dùng sẽ mất đi hay không còn ở

dạng năng lượng nữa. Ví dụ: hơi nước nén, than dùng để chế biến thành hóa chất

(than hoá hơi), củi để đun bếp v.v

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 1

Trang 1

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 2

Trang 2

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 3

Trang 3

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 4

Trang 4

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 5

Trang 5

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 6

Trang 6

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng trang 7

Trang 7

pdf 7 trang duykhanh 16360
Bạn đang xem tài liệu "Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng

Năng lượng mặt trời: Tiềm năng và ứng dụng
điện. 
4) Năng lượng gió (phong năng): dùng sức gió quay các tua-bin máy phát điện 
5) Năng lượng sinh học (biodiesel, etanol, xăng sinh học,): chế biến từ dầu thực 
vật, dầu cá, sự lên men từ các loại chất thải hữu cơ, 
6) Năng lượng từ tuyết: làm lạnh các kho hàng, điều hoà không khí 
7) Năng lượng từ lòng đất (địa nhiệt năng): sản xuất từ nhà máy địa nhiệt (dùng hơi 
nóng từ trong lòng đất) 
8) Năng lượng từ khí đốt, khí thiên nhiên: thay thế cho than đá, dầu lửa, 
9) Năng lượng vũ trụ: lỗ đen, năng lượng tối ..v.v 
Theo Tổ chức Năng lượng Thế giới (IEA), các nguồn năng lượng mới từ mặt trời, sức gió, 
thủy triều và năng lượng sinh học,  hiện vẫn chỉ chiếm khoảng 5% lượng nhiên liệu 
được sử dụng trên thế giới, so với 38% năng lượng từ dầu mỏ, 50% từ than đá và khí đốt, 
7% năng lượng hạt nhân. [3]. 
3. NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – NGUỒN NĂNG LƯỢNG SẠCH VÔ HẠN 
Mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ, phát ra một công suất khoảng 3,8 x 1020 MW, 
nhưng trái đất chỉ nhận được một phần rất nhỏ công suất đó: có khoảng 1,05 x 1018 kWh 
năng lượng mặt trời tới được bề mặt trái đất trong một năm. nghĩa là gấp nhiều lần năng 
lượng mà con người khai thác được trên trái đất ( 92,013x 1012 kWh [1]). 
So với các dạng năng lượng sạch khác, năng lượng mặt 
trời là nguồn năng lượng sạch và vô hạn, hạn chế hiệu 
ứng nhà kính, không gây ô nhiễm môi trường. 
Hội thảo Năng lượng mặt trời quang điện Châu Âu tại 
Valencia năm 2008 dự báo: “Nguồn năng lượng mặt trời 
vô cùng dồi dào và có khả năng đáp ứng đầy đủ nhất nhu 
cầu của toàn thế giới, của mọi quốc gia, và thậm chí của 
các đại dương” [4] 
Hiệu ứng nhà kính 
Năng lượng mặt trời có thể được khai thác dưới dạng nhiệt và dưới dạng điện. 
Theo tính toán, bức xạ mặt trời đến bề mặt trái đất hiện nhiều hơn 10.000 lần so với nhu 
cầu năng lượng của con người. Lượng quang năng từ mặt trời xuống mặt đất bình quân 
khoảng 1.366 W/m2. Tuy nhiên, do mặt trời chỉ chiếu sáng có ban ngày trên quả đất, và 
một phần ánh sáng mặt trời bị mây che phủ. Vì thế, quả đất thực tế chỉ tiếp nhận trung 
bình khoảng 10 – 15% lượng quang năng từ mặt trời (khoảng 150-200 W/m2). Theo kết 
quả khảo sát những giàn quang điện đang vận hành, công suất của điện mặt trời là 165 
đến 500 kWh/m²/năm [1]. 
+ Khai thác quang năng dưới dạng nhiệt: dùng để nấu ăn, đun nước gia dụng, để sưởi 
ấm nhà ở những xứ lạnh và dùng để điều hoà (giảm nhiệt độ) không khí trong nhà bằng 
bơm nhiệt theo quy trình hấp thụ. Trung bình lượng quang năng trên một mét vuông cũng 
đủ để cung ứng nước nóng gia dụng cho một người trong cả năm. Khảo sát mốt số thiết 
bị, bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời cho kết quả: những ngày nắng nhiều, 
nhiệt độ nước trong bình có thể đạt 40o - 80oC, những ngày nhiều mây hoặc vào muà 
đông nhiệt độ trung bình cao hơn từ 5oC trở lên so với nhiệt độ bên ngoài, những ngày ít 
nắng nhiệt độ trong bình khoảng 30o - 40oC, có thể dùng nước ấm. Bình quân 1m2 thiết bị 
đun nước nóng mặt trời cung cấp khoảng 70 - 75 lít nước nóng 40o - 80oC/ngày, đủ sử 
dụng cho một gia đình 3-4 người [5]. Nhiệt quang năng có ưu điểm là vô hạn và không 
gây ô nhiễm môi trường. 
+ Khai thác quang năng dưới dạng điện năng: hiện tại, năng lượng loại này chủ yếu chỉ 
dùng cho những thiết bị cần đến rất ít điện: pin cho đồng hồ, máy tính xách tay, máy 
radio, máy truyền hình nhỏ, đèn điện chiếu sáng vườn cảnh, trạm tín hiệu, cọc tiêu, rờle 
viễn thông, máy tính tiền đỗ xe, máy phát tiền Dạng điện- quang năng này có thể gây ô 
nhiễm khi sản xuất những tế bào quang điện, nhưng nguồn ô nhiễm này tập trung ở nơi 
sản xuất nên có thể kiểm soát được. 
Những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong thời gian gần đây đã sáng tạo nên những mái ngói 
mặt trời có chức năng là những cực góp quang điện biến đổi quang năng thành điện năng 
[6] 
4. NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ MẶT TRỜI 
Theo Tổ chức Hòa bình xanh (Greenpeace International - GP. Địa chỉ: www. 
Greenpeace.org/international/) và Hiệp hội công nghiệp sản xuất điện từ ánh sáng Mặt 
trời châu Âu (European Photovoltaic Industry Association – EPIA. Địa chỉ: 
www.epia.org): ngành công nghiệp năng lượng mặt trời đang ngày càng phát triển 
nhanh, mạnh, có thể cung cấp 2,5% nhu cầu điện của thế giới vào năm 2025 thay cho 
nguồn nhiên liệu hoá thạch (dự kiến sẽ thay cho sản lượng điện hàng năm của khoảng 
150 nhà máy điện chạy bằng than đá). 
Các hệ thống sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời hiện đang cung cấp 0,5% nhu cầu điện 
của thế giới và có thể tăng lên 2,5% vào năm 2025. Sau đó dự kiến sẽ tăng vọt lên 16% 
vào năm 2040. Doanh số bán ra của các hệ thống quang điện có lớp chặn trên toàn cầu 
tăng trung bình 35% mỗi năm. Tốc độ tăng trưởng này theo dự báo sẽ lạc quan hơn, và 
năng lượng mặt trời sẽ vượt qua các nhiên liệu hóa thạch trong tương lai, thậm chí ngay 
cả khi nguồn nhiên liệu này được trợ cấp và giá dầu xuống mức 70 USD/ 1 thùng. Trong 
năm 2005, thị trường các hệ thống quang điện sử dụng năng lượng mặt trời đã thu về 
khoảng 8,1 tỷ euro (10,41 tỷ USD). Con số này dự kiến sẽ tăng 113,8 tỷ euro vào năm 
2025 [7]. 
5. NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI MỘT SỐ NƯỚC TRÊN 
THẾ GIỚI. 
Con người đã biết sử dụng năng lượng từ lâu, nhưng thực tế ứng dụng chúng vào các 
công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18, chủ yếu ở những 
nước có nhiều năng lượng mặt trời (gần xích đạo, sa mạc). Từ sau các cuộc khủng 
hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, cùng với sự ra đời các điều luật nghiêm 
ngặt về môi trường, loại năng lượng sạch này mới bắt đầu được đặc biệt quan tâm, 
nhanh chóng được các nước công nghiệp phát triển tập trung nghiên cứu ứng dụng. 
Nhiều quốc gia giàu có trên thế giới (Mỹ, Đức, Pháp, Tây Ban Nha, Nhật) đang tăng 
cường việc sử dụng năng lượng mặt trời vào thay thế nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, 
theo ông Lincot- người điều hành Viện nghiên cứu và phát triển quang điện có trụ sở tại 
Paris, năng lượng mặt trời đã được sử dụng ngày càng nhiều nhưng vẫn chiếm số lượng 
không đáng kể. Năm 2007, các sản phẩm quang điện mới chỉ được sử dụng trên tổng 
diện tích ước tính 40 km2, trong khi nhu cầu về điện tại các quốc gia như Pháp hay Đức 
là 5.000 km
2
. Theo dự tính, năm 2020, các sản phẩm quang điện sẽ có mặt trên diện tích 
1.000 km
2, đáp ứng khoảng 3% nhu cầu năng lượng của các quốc gia thành viên EU, 
trong đó Đức và Tây Ban Nha là những nước đi đầu [4]. 
Hội nghị Năng lượng mới toàn cầu tại Born, CHLB Đức năm 2004 dự kiến thay thế 20% 
năng lượng điện truyền thống bằng nguồn năng lượng mới (trong đó có điện mặt trời) vào 
năm 2020. Trên thực tế, năng lượng mặt trời đã từng bước phục vụ hữu hiệu cho sự phát 
triển của nhân loại. Yếu tố “sạch” là tiêu chí hàng đầu cho mọi công nghệ muốn tồn tại 
và phát triển trong thế kỷ 21. Do đó, công nghiệp năng lượng mặt trời ngày càng khẳng 
định ưu thế và vị trí quan trọng của nó trong tương lai. Năm 2010 tổng sản lượng điện 
mặt trời thế giới sẽ đạt 14.000 GW; nhắm tới mốc 140.000 GW vào năm 2030 [8]. 
Mỹ: Năng lượng mặt trời đang dần trở thành nguồn năng lượng chủ đạo. ,Một số doanh 
nghiệp đang đưa năng lượng mặt trời vào ứng dụng trong đời sống xã hội như cung cấp 
điện nguồn cho các thiết bị cầm tay như iPhone, iPod, Công viên Fenway của Boston 
khai thác năng lượng này để phục vụ trò chơi bóng chày Red Fox. Hiệp hội các Ngành 
Năng lượng Mặt trời Mỹ cho biết, Mỹ đã có thêm công suất 150 MW điện từ năng lượng 
mặt trời trong năm 2007, tăng 45% so với năm 2006, đưa tổng công suất loại năng lượng 
này lên 750 MW. Lượng điện bổ sung này đủ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ của 550.000 hộ 
gia đình ở Mỹ. Giám đốc điều hành SunPower (tập đoàn sản xuất pin mặt trời và panel 
mặt trời có hiệu suất cao nhất thế giới), Tom Werner, dự đoán tại Mỹ chỉ khoảng 5 năm 
nữa năng lượng mặt trời sẽ có sức cạnh tranh ngang với các loại năng lượng khác. [9, 10] 
CHLB Đức: Chính quyền Marburg vừa thông qua quyết nghị về việc bắt buộc lắp đặt 
thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời (Solar) trên tất cả các mái nhà của thành phố có 
78.000 dân này, bất kể nhà nước hay tư nhân, nhà mới hay nhà cũ, và bắt đầu có hiệu lực 
kể từ ngày 01-10-2008. Họ mong muốn quyết nghị này sẽ được áp dụng cho tất cả các 
thành phố của Đức với Marburg là một hình mẫu. [11] 
Thuỵ Sĩ: Vừa trình làng mẫu thiết kế chiếc tàu ngầm đầu tiên trên thế giới vận hành bằng 
năng lượng mặt trời. BKW FMB Energie AG mong muốn làm một cuộc cách mạng trong 
lĩnh vực năng lượng mặt trời nhằm đưa công nghệ này sử dụng trong nhiều ngành khác 
nhau như du lịch, công nghiệp, giao thông vận tải. [12] 
Italia: Xây dựng công viên năng lượng mặt trời lớn nhất nằm tại Sticciano Scalo, gần 
Roccastrada (Grosseto, Italia). Công viên Cicalino này được cấu thành bởi 137 tấm panô 
năng lượng mặt trời đặc biệt (trải rộng trên hơn 5 ha đất, hàng năm có thể sản xuất 1,6 
triệu kWh điện, đủ đáp ứng điện năng tiêu thụ cho khoảng 500 gia đình. Các tấm panô 
này có thể “đi theo” chuyển động của mặt trời, tương tự như hoa hướng dương. Công 
nghệ này bảo đảm cho việc sản xuất điện năng mặt trời tăng hơn 20-35% so với các loại 
panô không dịch chuyển. Nhờ điện mặt trời, hàng năm công viên này giúp tiết kiệm đến 
312 tấn dầu và giảm được 952 tấn CO2 vào không khí. [13] 
Nhật Bản: Hai công ty Nippon Yusen và Nippon Oil cộng tác chế tạo chiếc tàu biển đầu 
tiên sử dụng năng lượng mặt trời, đã hạ thủy vào cuối năm 2008. Trọng tải 60.000 tấn, 
tàu có khả năng chở khoảng 6.400 xe hơi. Được trang bị 328 tấm pin mặt trời phục vụ 
thắp sáng khu sinh hoạt của thuyền viên, công suất của hệ thống là 40KW, đáp ứng 
khoảng 0,2% nhu cầu năng lượng của tàu. Theo dự kiến, hệ thống pin này sẽ tăng công 
suất lên gấp 5 lần vào cuối năm 2010. Kinh phí cho hệ thống năng lượng mặt trời khoảng 
1,37 triệu USD. Dự án nhằm đáp ứng mục tiêu giảm một nửa mức tiêu thụ nhiên liệu và 
1-2% lượng khí thải (20 tấn/năm) do hoạt động tàu biển của công ty thải ra. [14] 
Trung Quốc: Trung Quốc đã có những kế hoạch đầy tham vọng để phát triển ngành công 
nghiệp năng lượng mặt trời. Những công trình tiêu biểu như khoảng 1.100 tấm thiết bị sử 
dụng năng lượng mặt trời được lắp trên mái sân vận động trong nhà ở Bắc Kinh, sử dụng 
cho Olympic 2008; lắp đặt một hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời có công suất 130 
kW ở địa điểm chính của Olympic là sân vận động Bird’s Nest; lắp đặt các đèn đường 
dùng năng lượng mặt trời ở làng Thế Vận Hội và các khu ngoại ô Bắc Kinh. [15]. 
6. TIỀM NĂNG SỬ DỤNG NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM 
Việt Nam là nước nhiệt đới, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời vào loại cao 
trên thế giới, với trị số tổng xạ khá lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm (4,2-7,3GJ/m2.năm), đặc 
biệt ở các vùng miền phía nam có nhiều nắng (số giờ nắng khoảng 1600 - 2600 giờ/năm), 
các vùng ở miền bắc có khoảng 1.400 - 2.000 giờ nắng và các vùng miền trung có từ 
2.000 - 3.000 giờ nắng [16]. Vì thế, tiềm năng sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta 
được xem như vô hạn và hứa hẹn sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn. 
Do đó từ những năm 1980 đến 1990 thực hiện chương trình Nhà nước về năng lượng tái 
tạo, một số trường đại học, viện nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng năng 
lượng mặt trời. Một số công trình tiêu biểu đã được ứng dụng: thiết bị đun nước nóng 
mặt trời, hệ thống cung cấp nước nóng kiểu tấm phẳng hay kiểu ống có cánh nhận nhiệt. 
hệ thống cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gương phản xạ (bếp 
parabol), chưng cất nước, sấy nông sản, chạy động cơ Stirling, hệ thống điều hòa không 
khí , hệ thống lạnh hấp thụ, giàn đèn chiếu sáng ngoài trời, điện sinh hoạt sử dụng 
năng lượng mặt trời [5, 16-22]. (Xem một số hình ảnh minh họa cuối bài). 
Tại hội thảo Điện mặt trời công nghiệp (TP.HCM, 26-27/9/2008) nhiều dự án ứng dụng 
pin điện mặt trời đang được triển khai. Tại Long An, Trung tâm Tiết kiệm năng lượng 
TP.HCM phối hợp với Công ty CP Năng lượng Mặt trời đỏ đã khởi công xây dựng nhà 
máy pin năng lượng mặt trời đầu tiên ở Việt Nam (tháng 3/2008). Nhà máy được thiết kế 
theo tư vấn kỹ thuật của Tập đoàn Sunwatt (Pháp); sản phẩm chính là các tấm pin 
(module panel) 25Wp-175Wp, và có thể kết nối thành các trạm phát điện công suất lớn. 
Về việc triển khai các dự án ứng dụng pin điện mặt trời đã giao, Viện Vật lý TP.HCM 
triển khai hiệu quả các dự án này theo Nghị định thư Việt Nam - CHLB Đức, Việt Nam - 
Tây Ban Nha và sắp tới là Việt Nam - Cu Ba. Trong nước, đã triển khai tại Phú Quốc, 
Buôn Chăn (Đắk Lắk), Sóc Bom Bo (Bình Phước), quần đảo Trường Sa, đảo Cồn Cỏ, 
thúc đẩy phát triển nền công nghiệp điện mặt trời tại Việt Nam [8] 
Việc phát triển sử dụng năng lượng mặt trời, phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin 
mặt trời ở Việt Nam sẽ góp phần: 
 Hiện thực hoá “Chương trình điện khí hóa nông thôn ”, cung cấp điện cho vùng 
xa, miền núi, hải đảo - nơi điện lưới quốc gia không tới được. Dự kiến đến 2020, 
100% hộ dân nông thôn có điện. 
 Đẩy mạnh việc sử dụng điện mặt trời, hạ giá thành sản phẩm và đa dạng hóa các 
nguồn cung cấp năng lượng, 
 Góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch đang cạn kiệt, giảm phát khí 
thải nhà kính, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và môi trường, 
Một số hình ảnh tiêu biểu về thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời –NLMT 
Máy nước nóng NLMT Thuyền NLMT Pin NLMT Đèn đường NLMT 
Bếp NLMT Panel NLMT Đèn NLMT Xe NLMT 
Solar power Auburn University 
solar car 
Solar System 
Picture 
Illustration of a 
House with solar 
Super Cute Solar 
Robots 
silicon based solar 
cell 
be the best 
designed solar 
power 
Solar power tower 
systems 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
* Solar Energy – Ebook,  
1. Đặng Đình Cung, Năng lượng và phát triễn bền vững,  
2. Chương trình năng lượng sạch phải kéo dài đến năm 2012 
3. Phương Thuỷ, Năng lượng sạch, lãnh địa không có người tranh giành, 
4. Tú Uyên, Năng lượng mặt trời có thể đáp ứng nhu cầu của cả thế giới, 
5. Năng lượng mặt trời - Nguồn năng lượng sạch vô tận, 
6. Điện mặt trời – giải pháp năng lượng sạch,  
7. Ngành công nghiệp sản xuất điện từ Mặt trời “bùng nổ”, 
8. Mai Loan, Đẩy mạnh sản xuất điện mặt trời tại Việt Nam,  
9. Cẩm Tú, Mỹ: Kỉ nguyên năng lượng mặt trời  
10. Năng lượng Mặt Trời đang lên ngôi ở Mỹ,   
11. Quang Vinh, Marburg - Thành phố Solar.  
12. Trùng Quang, Tàu ngầm chạy bằng năng lượng mặt trời, 
13. Phương Nguyên, Công viên năng lượng sạch lớn nhất,  
14. Nhật Bản đóng tàu biển dùng năng lượng mặt trời,  
15. Trung Quốc đầu tư cho năng lượng mặt trời,  
16. Nguyễn Bá Quiỳnh Anh, Giúp người nghèo dùng năng lượng mặt trời, 
17. Thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời,  
18. Máy nước nóng năng lượng mặt trời: Tiết kiệm, an toàn , 
19. Sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho hệ thống đèn tín hiệu giao 
thông,  
20. VE Expo 2008: Giới thiệu các nguồn năng lượng sạch,  
21. Giàn đèn chiếu sáng hiện đại nhất thế giới đã đến Đà Nẵng, 
22. Nông dân biến năng lượng mặt trời thành điện,  

File đính kèm:

  • pdfnang_luong_mat_troi_tiem_nang_va_ung_dung.pdf