Nhom7 Dien Mat Troi

MỤC LỤC7 Điện Mặt Trời......................................................158

7.1 ................Tổng quan về tình hình năng lượng và điện Mặt Trời158

7.1.1 ......................................................Mặt trời158

7.1.2. Tình hình sử dụng và nhu cầu năng lượng hiện nay trên thế giới160

7.1.3 Tình hình sử dụng và điều kiện phát triển điện mặt trời ở ViệtNam.160

7.2 Photovoltaics(Quang điện Mặt Trời).............................1627.2.1......................................................Khái quát

1627.2.2.................................Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

1637.2.3..................Hệ thống Pin quang điện (Photovoltaic System)

1657.2.4...................................Các dạng hệ thống quang điện

1667.2.5...................................Hiệu suất của Pin quang điện

1687.2.6........................................................Bài tập

1687.2.7. . .Ví dụ hiệu quả kinh tế của việc ứng dụng PV vào hộ gia đình.

1697.3Concentrated Solar Power (CSP)..................................170

7.3.1......................................................Khái quát170

7.3.2.............................................Lịch sử phát triển171

7.3.3..................................Phát triển trên toàn thế giới171

7.3.4.............................................Công nghệ hiện tại172

7.3.5...............................Bài toán hiệu suất nhiệt của CSP175

7.3.6......................................................Giá thành176

7.3.7..............................Việt Nam và điều kiện sử dụng CSP177

7.3.8 Giới thiệu nhà máy Ivanpah – Nhà máy điện CSP lớn nhất thế giới177

7.3.9................................Tương lai của điện mặt trời CSP179

7.4FAQs............................................................180Nhóm 1.......................................................180

158 7 Solar power plants

Nhóm 4.......................................................181Nhóm 5.......................................................181Nhóm 6.......................................................181Nhóm 8.......................................................182Nhóm 9.......................................................182Nhóm 10......................................................183Nhóm 11......................................................183

7.5TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................184

7 Điện Mặt Trời

Trước nguy cơ ngày càng khan hiếm và cạn kiệt các nguồn nhiên liệuhóa thạch trong khi nhu cầu về năng lượng của con người ngày càngtăng thì việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới nhưnăng lượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng mặt trời,… làhướng quan trọng và cấp bách trong kế hoạch phát triển năng lượnghiện nay.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được xem như vô tận vàsiêu sạch mà tạo hóa đã ban tặng miễn phí cho chúng ta. Việcnghiên cứu và đưa vào sử dụng nguồn năng lượng mặt trời ngày càngđược quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Ngay tại Việt Nam chúng ta,việc áp dụng nguồn năng lượng khá mới mẻ này vào phục vụ đời sốngsinh hoạt của chúng ta là điều vô cùng cần thiết. Nguồn năng lượngnày có thể tháo gỡ được một phần nào đó bài toán thiếu hụt nănglượng trầm trọng hiện nay, đặc biệt đây lại là nguồn năng lượngthân thiện với môi trường.

Việt Nam là một nước nhiệt đới, nằm ở vành đai nội chí tuyến nêntổng số giờ nắng trong năm lớn, ở khu vực Miền Trung có khoảng2900 giờ nắng và với cường độ bức xạ tương đối cao lên đến 950W/m2.Do đó rất thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng các thiết bị sửdụng năng lượng mặt trời.

Với mục tiêu chính là nghiên cứu về nguồn năng lượng mặt trời vàhiểu về hệ thống nhà máy nhiệt điện mặt trời nên nhóm đã chọn đề

7 Solar power plants 159

tài “sản xuất năng lượng điện mặt trời (Solar Power)” để làm đềtài nghiên cứu.

7.1 Tổng quan về tình hình năng lượng và điện Mặt Trời

7.1.1 Mặt trời

Mặt Trời là ngôi sao nằm ở trung tâm của Hệ Mặt Trời. Trái Đất vàcác thiên thể khác như các hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch,sao chổi và bụi bay xung quanh Mặt Trời. Năng lượng mặt trời ởdạng ánh sáng hỗ trợ cho hầu hết sự sống trên Trái Đất thông quaquá trình quang hợp và sự điều khiển khí hậu cũng như thời tiếttrên Trái Đất.

7.1.1.1 Cấu trúc mặt trời

Mặt Trời là một khối khí hình cầu có đường kính 1,39.106 km (lớnhơn 100 lần đường kính Trái Đất), cách xa Trái Đất 150.106 km (bằngmột đơn vị thiên văn AU ánh sang, Mặt Trời cần khoảng 8 phút đểvượt qua khoảng cách này đến Trái Đất). Khối lượng Mặt Trời khoảngMo= 2.1030 kg. Nhiệt độ Totại trung tâm Mặt Trời thay đổi trongkhoảng từ 10.106 K đến 20.106 K, trung bình khoảng 15.600.000 K. Ởnhiệt độ như vậy, vật chất không thể giữ được cấu trúc trật tựthông thường gồm các nguyên tử và phân tử. Nó trở thành plasma,trong đó các hạt nhân của nguyên tử chuyển động tách biệt với cácelectron. Khi các hạt nhân tự do có va chạm với nhau sẽ xuất hiệnnhững vụ nổ nhiệt hạch. Khi quan sát tính chất của vật chất nguộihơn trên bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trời, các nhà khoa học đãkết luận rằng có phản ứng nhiệt hạch xảy ra ở trong lòng Mặt Trời.

Về cấu trúc, Mặt Trời có thể chia làm 4 vùng, tất cả hợp thành mộtkhối cầu khí khổng lồ. Vùng giữa gọi là “nhân” hay “lõi” có nhữngchuyển động đối lưu, nơi xảy ra những phản ứng nhiệt hạt nhân tạonên nguồn năng lượng mặt trời, vùng nàycó bán kính khoảng 175.000 km, khốilượng riêng 160 kg/dm3, nhiệt độ ướctính từ 14 – 20 triệu độ, áp suất vàokhoảng hàng trăm tỷ atmotphe. Vùng kếtiếp là vùng trung gian còn gọi là“vùng đổi ngược”, qua đó năng lượngtruyền từ trong ra ngoài, vật chất ởvùng này gồm có Sắt (Fe), Can-xi (Ca),Na-tri (Na), Stronti (Sr), Crôm (Cr),Kền (Ni), Các-bon (C), Si-líc (Si) vàcác khí như Hidro (H2), Hê-li (He).

Hình 7.1 Cấu trúc MặtTrời(NASA)


Chiều dày vùng này khoảng 400.000 km. Tiếp theo là “vùng đối lưu”dày 125.000 km và “vùng quang cầu” có nhiệt độ khoảng 6000 K, dày1000 km. Ở vùng này gồm các bọt khí sôi sục, có chỗ tạo ra các vếtđen là các hố xoáy có nhiệt độ thấp khoảng 4500 K và các “tai lửa”có nhiệt độ từ 7000 K – 10.000 K. Vùng ngoài cùng là vùng bất địnhvà được gọi là “khí quyển” của Mặt Trời.

Nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời khoảng 6000 K, chính xác là 5762 K,nghĩa là có giá trị đủ lớn để các nguyên tử tồn tại trong trạngthái kích thích, đồng thời đủ nhỏ để ở đây xuất hiện những nguyêntử bình thường và các cấu trúc phân tử. Dựa trên cơ sở phân tíchcác phổ bức xạ và hấp thụ của Mặt Trời, người ta xác định đượcrằng trên Mặt Trời có ít nhất 2/3 số nguyên tố tìm thấy trên TráiĐất. Nguyên tố phổ biến nhất trên Mặt Trời là nguyên tố nhẹ nhấtHidro. Vật chất của Mặt Trời bao gồm chừng 92,1% là Hi-drô và gần7,8% là Hê-li, 0,1% là các nguyên tố khác. Nguồn năng lượng bức xạchủ yếu của Mặt Trời là do phản ứng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhânHi-drô, phản ứng này đưa đến sự tạo thành Hê-li. Hạt nhân củaHidro có một hạt mang điện dương là proton.

Thông thường, những hạt mang điện cùng dấu đẩy nhau, nhưng ở nhiệtđộ đủ cao, chuyển động của chúng sẽ nhanh tới mức chúng có thểtiến gần tới nhau ở một khoảng cách mà ở đó có thể kết hợp vớinhau dưới tác dụng của các lực hút. Khi đó, cứ 4 hạt nhân Hidrolại tạo ra một hạt nhân Hê-li, 2 Neutrino và một lượng bức xạ γ :

4 H11 = He2

4 + 2 Neutrino + γ

Neutrino là hạt không mang điện, rất bền và có khả năng đâm xuyênrất lớn. Sau phản ứng, các Neutrino lập tức rời khỏi phạm vi MặtTrời và không tham gia vào các “biến cố” sau đó.

Trong quá trình diễn biến của phản ứng có một lượng vật chất củaMặt Trời bị mất đi. Khối lượng Mặt Trời do đó mỗi giây giảm chừng4.106 tấn. Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, trạng thái của MặtTrời vẫn không thay đổi trong khoảng thời gian hàng tỷ năm nữa.Mỗi ngày, Mặt Trời sản xuất một nguồn năng lượng qua phản ứngnhiệt hạch lên đến 9.1024 kWh (tức là chưa đầy một phần triệu giây,Mặt Trời đã giải phóng ra một lượng năng lượng tương đương vớitổng số điện năng sản xuất trong một năm trên Trái Đất).

7.1.1.2 Bức xạ mặt trời đến trái đất

Theo tính toán thì bức xạ mặt trờ đến trái đất sẽ bị mất dần bởi nhiều nguyên nhân. Trong đó, một phần bị khí quyển, bị khoảng không vũ trụ hấp thụ, phần khác bị khuếch tán, phạn xạ trở lại không gian. Với một yêu cầu cường độ nắng khoảng 1000W/m2 thì có thể xây dựng các hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời.


7.1.2 Tình hình sử dụng và nhu cầu năng lượng hiện nay trên thế giới

7.1.2.1 Thực trạng

Điện mặt trời ngày nay chì chiếm một phần nhỏ trong tổng sản lượngđiện của toàn thế giới. Số liệu năm 2011 (số liệu của IEA) thìđiện năng sản xuất từ năng lượng mặt trời chỉ chiếm chưa đầy 0.01%tổng sản lượng điện toàn thế giới.

Tỷ lệ nhỏ này vốn là hệ quả của nhiều nguyên nhân. Trong đó phảikể đến giá thành lắp đặt cũng như giá thành 1 đơn vị điện còn cao

so với các nguồn năng lượng khác.

7.1.2.2 Hứa hẹn sẽ phát triển

Mặc cho những khó khăn hiện tại, năng lượng mặt trời hứa hẹn sẽphát triển nhanh chóng trong tương lai gần, nhờ vào tiềm năng tolớn về môi trường như chỉ số phát thải các khí độc hại bằng không,chi phí bảo trì và vận hành không cao…

Bên cạnh đó việc ngày càng nhiều nhà máy năng lượng mặt trời đượcxây dựng và hòa vào các lưới điện. Sự tiến bộ vượt bậc của khoahọc kĩ thuật thời gian gần đây đã làm giá thành điện mặt trời giảmnhanh, hứa hẹn sẽ có thể cạnh tranh với các nguồn năng lượng cũnhư than đá, dầu mỏ, vốn đang dần cạng kiệt.

7.1.2.3 Xu hướng của thế giới

Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời nhưmột giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống. Tại

Hình 7.2: Tỉ lệ sản lượng điện tiêu thụ trên toàn thế giới năm2011


Đan Mạch, năm 2000, hơn 30% hộ dân sử dụng tấm thu năng lượng mặttrời, có tác dụng làm nóng nước. Ở Brazil, những vùng xa xôi hiểmtrở như Amazon, điện năng lượng mặt trời luôn chiếm vị trí hàngđầu. Ngay tại Đông Nam Á, điện mặt trời ở Philipines cũng đảm bảonhu cầu sinh hoạt cho 400.000 hộ dân.

7.1.3 Tình hình sử dụng và điều kiện phát triển điện mặt trời ở Việt Nam.

7.1.3.1 Tiềm năng to lớn.

Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạovô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Trải dài từ vĩ độ23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có cường độbức xạ mặt trời tương đối cao. Trong đó, nhiều nhất phải kể đếnthành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, SơnLa, Lào Cai) và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)…

7.1.3.2 Ưu điểm của năng lượng mặt trời:

Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: Sạch, chi phí nhiên liệuvà bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Đồng thời, pháttriển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thếcác nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảovệ môi trường. Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá,có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt.Đây là nguồn năng lượng cần được khai thác ở nước ta nhằm phục vụcho mục tiêu phát triển bền vững.

7.1.3.3 Phân loại công nghệ khai thác điện mặt trời

Năng lượng mặt trời là sự chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện:trực tiếp bằng cách sử dụng pin quang điện (Photovoltaics - PV),hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời tập trung,còn gọi là nhiệt mặt trời (Concentrated Solar Power - CSP). Hệthống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi để tậptrung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ.PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứngquang điện.

Thời kỳ đầu những pin quang điện vẫn còn sử dụng năng lượng dạngvừa và nhỏ, từ các máy tính được hỗ trợ bởi một tế bào năng lượngmặt trời duy nhất được cung cấp bởi một tấm quang điện. Chúng làmột nguồn năng lượng điện quan trọng và tương đối rẻ tiền khi màsử dụng hệ thống điện lưới không thuận tiện, bất hợp lý, quá trìnhkết nối tốn kém, hoặc đơn giản là không được trang bị sẵn sàng.Tuy nhiên, khi chi phí cho điện mặt trời đang giảm, năng lượng mặttrời cũng ngày càng được sử dụng kể cả trong những tình huống cấp

http://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_power

http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics


điện vào lưới điện như một cách để cấp dữ liệu năng lượng carbonthấp vào lưới điện.

Các nhà máy CSP thương mại được phát triển đầu tiên vào những năm1980, và lắp đặt CSP SEGS 392 MW là nhà máy điện mặt trời lớn nhấttrên thế giới và nằm ở sa mạc Mojave của California. Các nhà máyCSP lớn khác bao gồm nhà máy điện mặt trời (354MW) ở sa mạc Mojave- California, nhà máy điện mặt trời Solnova (150 MW) và nhà máyđiện mặt trời Andasol (150 MW), cả hai ở Tây Ban Nha. Bên cạnh đó,dự án năng lượng mặt trời Agua Caliente (290 MW) ở Mĩ và trạmnăng lượng mặt trời Charanka (221 MW) ở Ấn Độ cũng là những nhàmáy quang điện lớn nhất thế giới.

7.1.3.4 Sơ lược về pin quang điện (Photovoltaics)

Pin quang điện, còn gọi là pin mặt trời là tế bào quang điện haytế bào năng lượng mặt trời là một thiết bị chuyển đổi ánh sángthành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện. Các tế bàonăng lượng mặt trời đầu tiên được xây dựng bởi Charles Frittstrong những năm 1880. Nhà công nghiệp Đức, Ernst Werner vonSiemens là một trong số những người nhận ra tầm quan trọng củaphát hiện này. Năm 1931, một kỹ sư người Đức, tiến sĩ Bruno Lange,phát triển một tế bào hình ảnh bằng cách sử dụng selenua bạc ở vịtrí của oxit đồng, mặc dù tế bào selenium nguyên mẫu chuyển đổi íthơn 1% ánh sáng tới thành điện năng, cả hai Ernst Werner vonSiemens và James Clerk Maxwell đều nhận ra tầm quan trọng của pháthiện này. Sau công trình của Russell Ohl trong những năm 1940, cácnhà nghiên cứu Gerald Pearson, Calvin Fuller và Daryl Chapin tạora tế bào năng lượng mặt trời silicon vào năm 1954. Những tế bàonăng lượng mặt trời ban đầu có giá 286 USD mỗi watt và đạt hiệusuất 4.5-6%.

http://vi.wikipedia.org/wiki/Silic

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Calvin_Fuller&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Russell_Ohl&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ernst_Werner_von_Siemens

http://vi.wikipedia.org/wiki/Ernst_Werner_von_Siemens

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Selenium&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Charles_Fritts&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Hi%E1%BB%87u_%E1%BB%A9ng_quang_%C4%91i%E1%BB%87n

http://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_m%E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Danh_s%C3%A1ch_c%C3%A1c_nh%C3%A0_m%C3%A1y_%C4%91i%E1%BB%87n_quang_%C4%91i%E1%BB%87n&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_quang_%C4%91i%E1%BB%87n&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_quang_%C4%91i%E1%BB%87n&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/wiki/Charanka_Solar_Park

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_quang_%C4%91i%E1%BB%87n_Sarnia&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_quang_%C4%91i%E1%BB%87n_Sarnia&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/wiki/Agua_Caliente_Solar_Project

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_%C4%91i%E1%BB%87n_m%E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di_Andasol&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_%C4%91i%E1%BB%87n_m%E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di_Andasol&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Nh%C3%A0_m%C3%A1y_%C4%91i%E1%BB%87n_m%E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di_Solnova&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=SEGS&action=edit&redlink=1


Hệ thống hoạt động của pin quang điện: Các tấm của một hệ thốngquang điện (hệ thống PV) sản xuất dòng điện một chiều (DC) là nănglượng dao động với cường độ của ánh sáng mặt trời. Trong thực tếthường phải chuyển đổi sang một số điện áp mong muốn ở dạng dòngđiện xoay chiều (AC) thông qua việc sử dụng máy biến áp. Nhiều tếbào quang điện được kết nối bên trong các mô-đun. Các mô-đun đượcnối với nhau để tạo thành từng tấm, sau đó gắn liền với một máybiến áp giúp sản xuất điện ở cấp điện áp mong muốn (dạng AC) theotần số/chu kỳ mong muốn.

Nhiều hệ thống PV dân dụng được nối vào lưới điện tại những nơiđược trang bị, đặc biệt những nước phát triển chính là thị trườnglớn. Những hệ thống PV được kết nối vào lưới điện này sử dụng nănglượng dự trữ là tùy chọn. Trong một số ứng dụng như vệ tinh, ngọnhải đăng, hoặc ở các nước đang phát triển, pin hoặc máy phát điệnbổ sung được thêm vào để hỗ trợ như là một hệ thống điện độc lậpcho phép hoạt động vào ban đêm và vào những thời điểm khác hạn chếánh sáng mặt trời.

7.1.3.5 Sơ lược về điện nhiệt mặt trời (Điện mặt trời tập trung – CSP)

Các hệ thống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõiđể tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào mộtchùm nhỏ. Nhiệt tập trung sau đó được sử dụng như một nguồn nănglượng cho một nhà máy điện thông thường. Một loạt các công nghệtập trung tồn tại, phát triển nhất là máng parabol tập trung phản

Hình 7.3: Sơ đồ đơn giản của một hệ thống điện PV dân dụng đượcnối vào lưới điện


xạ tuyến tính Fresnel, đĩa Stirling và các tháp điện mặt trời. Kỹthuật khác nhau được sử dụng để theo dõi Mặt trời và tập trung ánhsáng. Trong tất cả các hệ thống này một chất lỏng làm việc đượclàm nóng bởi ánh sáng mặt trời tập trung, và sau đó được sử dụngđể phát điện hoặc lưu trữ năng lượng. Lưu trữ nhiệt hiệu quả chophép phát điện lên đến 24 giờ.

7.2 Photovoltaics(Quang điện Mặt Trời)

7.2.1 Khái quát

PV (Photovoltaic) hay còn gọi là “solar cell” có khả năng chuyểnđổi năng lượng ánh sáng Mặt Trời sang năng lượng điện (DC).Thuậtngữ PV xuất phát từ 2 gốc “Photon” và “Voltage”. Nguồn điện tạora từ “solar cell” được xem như một nguồn năng lượng sạch và gầnnhư vô tận.

Pin quang điện hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện được pháthiện đầu tiên bởi nhà khoa học Alexandre-Edmond Becquerel vào năm1839. Cung cấp năng lượng cho vệ tinh và một số phi thuyền là ứngdụng thực tế đầu tiên của PV. Ngày nay phần lớn các tấm PV đượcdùng để cung cấp điện dân dụng và sản xuất.

Vài năm trở lại đây, Pin quang điện có sự tăng trưởng mạnh mẽ. Năm2013, Pin quang điện tăng trưởng 38% so với năm 2012 với lượngđược lắp đặt là 139 gigawatts (GW).

Hình 7.4: Số Gigawatts PV được lắp đặt trên toàn cầu[1]


7.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Phiến pin quang điện là kỳ công của vật lý tinh thể và bán dẫn. Nóđược cấu tạo từ các lớp phẳng và mỏng của các vật liệu đặc biệtgọi là bán dẫn xếp chồng lên nhau


Có 3 lớp vật liệu chính: lớp trên cùng gọi là silicon loại n (n:negative, âm), vật liệu này có khả năng “phóng thích” các hạt tíchđiện âm gọi là electron một khi được đưa ra ngoài ánh sáng mặttrời. Lớp dưới cùng gọi là lớp p, tích điện dương khi tiếp xúc vớibức xạ Mặt Trời (p: positive, dương). Lớp vật liệu ở giữa gọi làlớp chèn (junction), lớp này có vai trò như một lớp phân cách(insulator) giữa lớp n và lớp p. Các eletron được phóng thích từ

Hình 7.5: Cấu tạo của một Pin quang điện[2]


lớp n sẽ di chuyển theo đường ít bị cản trở nhất, tức là di chuyểntừ lớp n tích điện âm ở bên trên về lớp p tích điện dương ở bêndưới. Như vậy, nếu vùng p và vùng n được nối bởi một mạch điện tạobởi các dây dẫn mỏng, dòng electron sẽ di chuyển trong mạch điệnnày, tạo ra dòng điện một chiều có thể được sử dụng trực tiếp hoặcđược “dự trữ” để dùng sau. Cường độ dòng điện sinh ra phụ thuộcvào số lượng và phương thức nối các tế bào Mặt Trời trong pin MặtTrời.

7.2.3 Hệ thống Pin quang điện (Photovoltaic System)

Các pin Mặt Trời thông thường được lắp thành một module khoảng 40phiến pin, và 10 module sẽ được lắp gộp lại thành chuỗi Quang điệncó thể dài vài mét. Các chuỗi Pin Mặt Trời dạng phẳng này được lắpở một góc cố định hướng về phía Nam, hoặc được lắp trên một hệthống hiệu chỉnh hướng nắng để luôn bắt được nắng theo sự thay đổiquĩ đạo của nắng Mặt Trời. Qui mô hệ thống quang điện có thể từmức 10-20 chuỗi quang điện cho các ứng dụng dân sự, cho đến hệthống lớn bao gồm hàng trăm chuỗi quang điện kết nối với nhau đểcung cấp cho các cơ sở sản xuất điện hay trong các ứng dụng côngnghiệp...

Module và các chuỗi quang điện thường được đánh giá dựa vào côngsuất tối đa của chúng ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (StandardTest Conditions, viết tắt là STC). STC được qui định là module vậnhành ở nhiệt độ 250C với tổng lượng bức xạ chiếu lên module là 1000W/m2 và dưới phân bố phổ của khối khí 1,5 (Air Mass 1,5, góc nắngchiếu nghiêng 370). Do các điều kiện thử nghiệm trong phòng thínghiệm là tương đối lý tưởng so với điều kiện thực tế của các khuvực lắp đặt ĐMT, các module chỉ đặt hiệu suất cỡ 85-90% hiệu suấtthử nghiệm ở điều kiện chuẩn (STC). Các module quang điện ngày nàyrất an toàn, bền và đáng tin cậy, với tuổi thọ sử dụng dao động từ20-30 năm.


7.2.4 Các dạng hệ thống quang điện

7.2.4.1 Hệ thống hòa mạng

Có hai dạng hệ thống quang điện kết mạng: trực tiếp và trữ ắc qui.Module quang điện và bổ chuyển AC/DC là 2 thành phần thiết yếutrong cả 2 dạng hệ thống hòa mạng. Module quang điện có vai tròchuyển đổi ánh sáng Mặt Trời thành dòng điện một chiều, và bộchuyển AC/DC chuyển dòng điện một chiều này thành điện 2 chiều.

Hệ thống quang điện nối mạng trực tiếp tương đối đơn giản hơn vàhiệu quả hơn trong vài trường hợp. Hệ thống này chuyển đổi tứcthời dòng điện một chiều thành điện xoay chiều và kết nối vào đồnghồ điện trung tâm. Tại đây, quang điện chia tải với hệ thống điệnlưới và quay ngược đồng hồ điện bất cứ khi nào có thặng dư điện.Đây là dạng thiết kế giá thành thấp, tiết kiệm. Hệ thống này khôngcó biện pháp dự phòng vì nó không sử dụng bất cứ thiết bị trữ điệnnào. Nếu nguồn điện trung tâm bị cắt, thì sẽ xảy ra hiện tượng cúpđiện ở đầu tải. Hệ thống quang điện sử dụng bình trữ điện ắc qui thì khắc phụcđược trường hợp mất điện khi nguồn điện trung tâm bị cắt. Hệ thốngbao gồm một bộ ắc qui và các thiết bị điều khiển điện tử phức tạp.

Hình 7.6: Từ trái sang phải: Pin quang điện, Module quang điện vàChuỗi quang điện[3]


Một khi nguồn điện trung tâm bị cắt vào ban tối, điện dự trự từ ắcqui sẽ được sử dụng thay thế cho đến khi cạn nguồn dự trữ. Nếunguồn điện bị cắt vào ban ngày, hệ thống pin quang điện sẽ liêntục nạp ắc qui, từ đó kéo dài khả năng dự trữ điện cho ban tối.

7.2.4.2 Hệ thống đơn lẻ (cục bộ - stand alone)

Các hệ thống quang điện cục bộ được thiết kế để vận hành một cáchđộc lập đới với mạng điện lưới. Qui mô và thiết kế của hệ thốngdạng này phù hợp cho các tải điện một chiều và/hoặc điện xoaychiều công suất nhỏ. Hệ thống cục bộ có thể chỉ hoạt động dựa vàoduy nhất các mạng module quang điện, hoặc có thể kết hợp với cácnguồn khác khác như điện gió, máy phát diesel ... như nguồn phátthứ cấp (còn gọi là hệ quang điện liên kết – hybrid system, xemhình).

Dạng đơn giản nhất của hệ thống quang điện cục bộ là hệ thống liênkết tải trực tiếp, tức là dòng điện một chiều phát ra từ modulequang điện sẽ được dẫn trực tiếp vào tải mà không qua hệ thống trữđiện trung gian (như bình ắc qui). Đương nhiên là hệ thống này chỉcó tác dụng vào ban ngày vài những giờ nắng, cung cấp điện cho cáctải nhỏ như hệ thống quạt lưu thông khí, hệ thống đun nước nhiệtMặt Trời... Phần thiết kế quan trọng nhất cho hệ thống trực tiếplà tính toán điện trợ tải sau cho phù hợp với công suất tối đa củachuỗi pin Mặt Trời. Đối với một số loại tải như máy bơm nước,người ta gắn một dạng biến điện DC-AC điện từ, gọi là hệ thốngtheo dõi công suất tối đa, giữa nguồn và tải để có thể vận dụngtốt hơn công suất tối đa của nguồn.


STT Tên thiết bị Đặc điểm Bảohành

1 Tấm pin năng lượngmặttrời

Công suất 185WSố lượng: 8 tấm

Loại cells: Silic đơn tinh thể5 năm

2 Bộ điều khiển sạc pinmặt trời

Dòng sạc: 50AĐiện áp : 24V 1 năm

3 Bộ chuyển đổi DC/AC(Inverter)

Công suất chịu tải: 1200WĐiện áp ra: AC 220V / 50Hz

Điện áp vào DC: 24VĐiện áp vào AC: AC 220V / 50HzTự động ngắt khi quá tải, ngắn

mạch, chạm mát

1 năm

4 Thiết bị tải

12 đèn compact: 11W3 tivi: 100W

1 tủ lạnh 180l: 110W2 quạt cây: 60W

1 máy vi tính: 300WBảng 7.1: Các thiết bị trong hệ thống điện điện Mặt Trời trong gia

đình[4]

Hình 7.7: Hệ thống điện Mặt Trời trong gia đình[4]


7.2.5 Hiệu suất của Pin quang điện

Hiệu suất tối đa của phần lớn pin MT hiện nay trên thị trường là15%, tức là chỉ có 15% ánh nắng Mặt Trời được Pin Mặt Trời chuyểnthành điện. Mặc dù trên lý thuyết, hiệu suất tối đa của pin MặtTrời có thể đạt đến 32,3% (tức là có giá trị kinh tế rất lớn),trên thực tế hiệu suất thấp hơn hơn một nửa giá trị lý thuyết, vàcon số 15% không được các ngành công nghiệp năng lượng xem là manglại lợi ích kinh tế ... Các tiến bộ kỹ thuật gần đây cho phép tạora trong phòng thí nghiệm các tế bào quang điện đạt hiệu suất tới28.2%.

Mặc dù đạt được hiệu suất cao nhất nhưng vấn đề chủ yếu là giáthành sản xuất. Tạo nên silicon tinh thể lớn và cắt chúng thanhnhững miếng nhỏ và mỏng (0.1-0.3 mm) là rất tốn thời gian và chiphí cao. Do lý do này, để giảm giá thành sản xuất, người ta pháttriển nghiên cứu các vật liệu thay thế cho tế bào silicon đơn tinhthế, ví dụ như tế bào silicon đa tinh thể, các pin quang điện côngnghệ “màng mỏng”, và các tổ hợp tập trung.

Một giải pháp khác tận dụng tối đa năng lượng ánh sáng Mặt Trờivào ban ngày là sử dụng bộ xoay Solar Panel[5].

Bộ xoay solar panel (tấm thu năng năng lượng mặt trời) là một hệthống trục và mâm xoay cơ khí được dùng để lắp dàn khung solarpanel nhằm thu được tối đa năng lượng mặt trời trên mỗi tấm solarpanel.Toàn bộ hệ thống cơ khí trục và mâm xoay này được điều khiểnbởi bộ Solar Position Tracking Controller.

Bộ xoay solar panel này bao gồm hai trục quay. Một trục quay theophương nằm ngang để điều khiển độ nghiêng của dàn solar (từ -65 độ đến +65 độ). Một trục xoay theo phương thẳng đứng để dànsolar panel có thể thay đổi được phương vị ( từ 0 độ đến 180độ).

Bộ xoay solar panel được điều khiển bởi bộ Solar Position TrackingController và các môtơ, bánh răng để đảm bảo các tấm solar luônvuông góc với tia sáng mặt trời trong mọi thời điểm trong năm(ngày, giờ, tháng) nhằm thu được tối đa năng lượng mặt trời trênmỗi tấm solar panel. Trên cơ sở đó, nâng cao tối đa điện năng thuđược của hệ thống điện mặt trời.

Solar Position Tracking Controller ngoài việc điều khiển các tấmsolar panel luôn vuông góc với mặt trời còn có đặc tính là khikhông có nắng (ban đêm) hoặc khi gió lớn sẽ tự động đưa dàn solarpanel về vị trí nằm ngang (song song với mặt đất) để giảm tác độngcủa gió tăng tính an toàn của hệ thống..


7.2.6 Ví dụ về bài toán kỹ thuật

Các bước tính toán :a) Tính tổng lượng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ

thống solar phải cung cấp.b) Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời phải cung cấp cho toàn

tải mỗi ngày. Do tổn hao nên số Watt-hour của tấm pin trời cung cấp phảicao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải. Thông thường hệ số : 1.3

c) Tính toán kích cỡ tấm pin mặt trời cần sử dụng. Tìm lượng Wp(Watt peak) cần có của tấm pin Mặt Trời. Hệ số PGF (panel generation factor) : ở Việt Nam khoảng 4.58kWh/m2/ngày. Wp = Tổng số Watt-hour các tấm pin Mặt Trời chia cho PGF.d) Tính toán bộ inverter.

Đối với hệ đơn lẻ, bộ inverter phải đủ lớn để có thể đápứng được khi tất cả tải đều bật lên. Ta chọn hệ số : 1.25 lần công suất tải.Ví dụ:Một hộ dân có nhu cầu sử dụng như sau :

1 bóng đèn 18 Watt sử dụng từ 6-10h tối 1 quạt máy 60 Watt sử dụng 2h/ngày 1 tủ lạnh 75 Watt chạy liên tục.

Giảia) Xác định tổng lượng tiêu thụ điện mỗi ngày là :(18 x 4)+(60 x 2)+(75 x 12) = 1092 Wh/ngàyb) Tính số kWh cho pin Mặt Trời : PV panel = 1092 x 1.3 = 1419 Wh/dayc) Tính toán kích cỡ và số lượng PV : Tổng Wp của PV panel = 1419 / 4.58 = 310Wp Nếu chọn PV có 110Wp/tấm thì số PV cần dùng là : 310 / 110(~3 tấm).d) Tính toán bộ inverter Tổng công suất dử dụng :18 + 60 + 75 = 153W Công suất inverter = 153 x 1.25 = 190W → Chọn inverter 200W trở lên.

Và đây là giá thành sản phẩm (tham khảo dưa trên web dienmattroi)

Thiết bị Thông sốvận hành

Sốlượng

Giá(VND)

Bảohành

Tấm pin thu điện mặt trời 12V(Solar panel) Xuất xứ: TrungQuốc/ Tiêu chuẩn EU/Germany

180W 02 5năm


Acquy12V-AGM/ khô kín khí 100Ah 02 1năm

Điều khiển sạc Solar 24V 20A 01 1năm

Bộ đổi điện DC-AC 24V (True sinewave Inverter) 850VA/600W 01 1

năm

Khung lắp đặt tấm pin solar 01

Tổng cộng 24.269.500

Bảng 7.2: Hệ thống điện MẶT TRỜI 360Wp[6]

Việc lắp đặt một hệ thống 360Wp cho một hộ gia đình chỉ có 1 bóngđèn 1 quạt máy và 1 tủ lạnh đã tiêu tốn khoảng chi phí 24 triệuVND. Nếu tính toán cho một hộ gia đình đầy đủ các thiết bị thì consố này càng phình to và khó có thể được lắp đặt rộng rãi.Ví dụ :

• Chi phí hệ thống điện Mặt Trời 500Wp: 32.963.850 VND• Chi phí hệ thống điện Mặt Trời 950 Wp: 61,278,150 VND

7.2.7 Ví dụ hiệu quả kinh tế của việc ứng dụng PV vào hộ gia đình.

Những thông số đầu vào cần quan tâm :Chúng ta bắt đầu với những thông số đầu vào:- Tổng công suất của hệ thống cần lắp đặt- Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống- Kích thước tổng thể của các tấm pin mặt trời tính theo m2. Ví dụ8m2 cho 1000W.- Hiệu suất của tấm pin mặt trời, ví dụ 0.16 = 16%. Đối với loại pin Amorphous Silicon, hiệu suất là 0.063, Polycrystalline là 0.14và Mono crystalline là 0.16- Nhiệt lượng trung bình tại khu vực lắp đặt (kWh/m2/ngày): có thểtham khảo dựa trên bản đồ nhiệt lượng tỏa ra trung bình của thế giới- Tuổi thọ của hệ thống- Giá mỗi kW điện trung bình hiện tại Ví dụ tính cho hệ thống mỗi ngày cung cấp khoảng 12kW điện (theo giá ngày 1/8/2013) :

THÔNG SỐ BAN ĐẦU GIÁ TRỊChi phí đầu tư (a) 150.000.000 VND


Lãi suất gửi ngân hàng (b) 8%Giá điện 1/8/2013/1kW điện

(c)2662 VND

Giả sử mỗi năm giá điện tăng(d)

10%

Thời gian hoàn vốn (không tính chiết khấu lãi suất) :

NGÂN LƯU RÒNG TÍCH LŨY 150.000.000 VNDThời gian hoàn vốn (năm) 8.5 nămLãi sau 30 năm tuổi thọ

thiết bị2.2 tỷ VND

Thời gian hoàn vốn (có tính chiết khấu lãi suất) :

NGÂN LƯU RÒNG TÍCH LŨY 150.000.000 VNDThời gian hoàn vốn (năm) 12 nămLãi sau 30 năm tuổi thọ

thiết bị3.5 tỷ VND

7.3 Concentrated Solar Power (CSP)

7.3.1 Khái quát

Concentrated solar power (nhiệt điện mặt trời, viết tắt là CSP) làhệ thống sử dụng các gương và các kính để tập trung một lượng lớnnăng lượng mặt trời, mà ở đây chủ yếu là bức xạ nhiệt, vào mộtđiểm nhỏ. Điện năng được tạo ra khi năng lượng bức xạ ánh sáng mặttrời được tập trung lại và làm nóng một động cơ nhiệt (thôngthường là turbine) được kết nối với một máy phát hoặc một lò phảnứng nhiệt.

Có 2 chu trình nhiệt chủ yếu diễn ra trong một hệ thống CSP, đóchu trình nhiệt sơ cấp, chất lưu (thồng thường là các dung dịchmuối đặc biệt) được đun nóng bằng bức xạ mặt trời tập trung và chutrình thứ cấp, thông thường là hơi nước được đun nóng bằng chấtlưu nóng ở chu trình sơ cấp.

CSP được sử dụng rộng rãi và và hiện nay tổng sản lượng lắp mới đãlên tới 740MW điện sản xuất từ năm 2007 đến cuối năm 2010. Hơn mộtnửa trong số này (khoảng 478MW) được lắp đặt vào năm 2010, đónggóp cho tổng sản lượng chung CSP trên toàn thế giới là 1095MW. TâyBan Nha thêm mới 400MW năm 2010, dẫn đầu thế giới về năng lượngCSP (tổng đạt 632MW), trong khi đó, Mỹ sản xuất cũng không kém,khi đạt 509MW. Trung Đông cũng đang thiết lập các hệ thống CSP củariêng mình , hứa hẹn khi hoàn tất lập đặt dự án, nhà máy Shams-I(xây dựng ở Abu Dhabi) của họ sẽ là nhà máy sản xuất năng lượngđiện CSP lớn nhất thế giới.


CSP được các chuyên gia dự đoán là sẽ phát triển nhanh trong tươnglai. Vào tháng 1 năm 2014, Tây Ban Nha có tổng tiềm năng CSP đạtkhoảng 2204MW, dẫn đầu trong sản xuất năng lượng điện CSp trêntoàn thế giới. Điểm thú vị đáng nói là con số này vượt trên cảBắc Mỹ, Trung Đông, Ấn Độ cũng như Trung Quốc. Trong tổng lượngđiện sản xuất từ CSp trên toàn thế giới thì 90% là từ các nhà máygương parabol (parabolic-trough plants).

CSP thường bị nhầm lẫn với CPV (concentrated photovoltaics). CPVlà công nghệ chuyển trực tiếp năng lượng photon từ ánh sáng thànhđiện năng nhờ hiện tượng quang dẫn.

7.3.2 Lịch sử phát triển

Từ thời cổ đại, con người đã biết tập trung ánh sáng mặt trời đểđốt. Có nhiều truyền thuyết kể rằng Archimedes đã dùng “hỏa kính”để tập trung năng lượng mặt trời, đốt cháy chiến hạm của quân LaMã. Năm 1973, Dr. Ioannis Sakkas, nhà vật lý học người Hy Lạp, đãchứng minh truyền thuyết này hoàn toàn có thể thực hiện được.

1866,Auguste Mouchout đã sử dụng động cơ dùng hơi nước được nungtừ một gương parabol. Đây được xem là một động cơ nhiệt mặt trờiđầu tiên trên thế giới.

1913, Frank Shuman cho ra đời trạm điện nhiệt mặt trời sử dụnggương parabol, công suất 55HP. Trạm được xây dựng ở Maadi, Ai Cập.

1929, Hệ thống sản xuất điện dùng gương đĩa đầu tiên được xây dựngbởi Dr. R.H. Goddard. Hệ thống này dựa trên nghiên cứu nổi tiếngkhác của ông là nhiên liệu lỏng cho tên lửa.

1968, Giáo sư Giovanni Francia (1911 - 1980) đã thiết kế và xâydựng nhà máy CSP đầu tiên, được đưa vào hoạt động ở Sant’Ilario,gần Genoa, Italy. Nhà máy này có nhiều nét tương đồng với các nhàmáy CSP hiện nay, khi đặt một cột thu bức xạ giữa một cánh đồngcác gương định nhật. Nhà máy có tiềm năng sản xuất 1MW điện năng,chất lưu nóng có thể được gia nhiệt lên tới 500o C và ở áp suất 100bar.

1981, nhà máy Solar One (công suất đạt 10MW) được xây dựng ở phíanam California.

1984, việc xây dựng Solar Energy Generating Systems (SEGS) là mộtđiểm đáng chú ý, nhà máy sử dụng công nghệ gương parabol, côngsuất 354MW. Và ở thời điểm lúc bấy giờ, đây là nhà máy CSP lớnnhất thế giới. Và SEGS duy trì danh hiệu này cho đến năm 2014.

2014, nhà máy Ivanpah (390MW) đi vào hoạt động tại vùng sa mạcMojave, Nevada. Và từ đây, Ivanpah chính thức trở thành nhà máysản xuất điện năng CSP lớn nhất thế giới.


7.3.3 Phát triển trên toàn thế giới

Thương mại hóa CSP bắt đầu từ năm 1984 với nhà máy SEGS. Đến năm1990, khi dự án SEGS chính thức được hoàn thành.

Từ năm 1990 đến năm 2005, không có thêm bất kì nhà máy CSP nàođược xây thêm trên thế giới. Điều này bị ảnh hưởng bởi nhiềunguyên nhân về cả phương diện kỹ thuật lẫn chính trị cũng như kinhtế. Do bên cạnh CSP thì cũng có rất nhiều nguồn năng lượng mớikhác được khai thác và sử dụng, cuộc khủng hoảng dầu mỏ kết thúc,giá nhiên liệu có giảm, nhu cầu về những nguồn năng lượng sạchchưa được đề cao.

Tuy nhiên, tốc độ phát triển CSP trở nên mạnh mẽ ở những năm gầnđây. Năm 2013, trên thế giới có thêm 36% các cơ sở được xây mới(tương ứng với khoảng 0.9GW điện được sản xuất thêm từ CSP). TâyBan Nha và Hoa Kì tiếp tục dẫn đầu về quốc gia có số lượng cơ sởsản xuất điện năng từ CSP nhiều nhất và tăng nhanh nhất.

Có một xu hướng mới đang được nhìn thấy rất rõ là các vùng cócường độ bức xạ mặt trời cao thì ngày càng chú ý tới CSP, bên cạnhđó thì cũng đòi hỏi về tìm năng kinh tế, cụ thể như Trung Đông, ẤnĐộ, Trung Quốc… Thống kê từ năm 2004 đến nay thì tốc độ tăngtrường trung bình của CSP toàn cầu đạt khoảng 50% mỗi năm.

Theo dự báo của Greenpeace International, vào năm 2050, CSP sẽchiếm 11% nguồn cung năng lượng cho thế giới.

7.3.4 Công nghệ hiện tại

CSP được dùng để sản xuất điện (đôi khi còn được gọi làthermoelectricity), hệ thống CSP chủ yếu sử dụng các gương hoặc hệthống phản xạ quang học, kèm với các hệ thống định vị nhằm tậptrung một vùng lớn ánh sáng mặt trời hội tụ vào một vùng nhỏ . Bứcxạ nhiệt sẽ được tập trung lại, đun nóng một chất lưu (nguồn nóng)để tạo năng lượng cho quá trình chuyển nhiệt năng thành điện năng.Các bộ tập trung nhiệt có thể được dùng để cung cấp cho các quátrình công nghiệp làm nóng hoặc làm lạnh, tương tự như điều hòakhông khí bằng mặt trời.

CSP được chia ra thành 5 dạng chính. Đó là gương parabol(parabolic trough), enclosed trough, dish Stirling, Fresnelreflector và tháp mặt trời (solar power tower). Trong đó, mỗi dạngcó ưu điểm và nhược điểm riêng. Nhưng trong báo cáo này, nhóm chỉtập trung đề cập đến 2 nhóm chính, đó là gương parabol và tháp mặttrời vì đây là 2 hệ thống được sử dụng rộng rãi và hứa hẹn sẽ cónhững bước tiến xa trong tương lai.

7.3.4.1 Fresnel Reflectors


Fresnel reflectors được cấu thành từ nhiều tấm gương mỏng, phẳng,tập trung ánh sáng vào một ống thông qua một dung dịch được bơmliên tục. Gương phẳng cho phép phản xạ nhiều ánh sáng hơn nếu sovới cùng một diện tích bề mặt của gương parabol, nhưng mức độ tậptrung thì không cao bằng. Nhưng với kết quả này, Fresnelreflectors có khả năng bắt sáng tốt và giá thành rẻ, hứa hẹn đượcsử dụng trong nhiều qui mô nhà máy CSP khác nhau.

7.3.4.2 Dish Stirling

Đĩa Stirling là một dạng CSP sử dụng động cơ Stirling để sản xuấtra điện năng từ bức xạ mặt trời. Mỗi module đĩa Stirling có mộtđộng cơ Stirling. Động cơ Stirling là một dạng động cơ đốt ngoài.Khi có ánh sáng được tập trung, chất lưu bên trong động cơ đượcđốt nóng từ ngoài, chuyển động và từ đó sinh ra điện năng. Cácmodule đĩa Stirling có hệ thống dò theo quỹ đạo duy chuyển của mặttrời và nằm trên 2 trục.

7.3.4.3 Enclosed trough

Enclosed trough là hệ thống CSP hoạt động theo nguyên lý gần giốngvới hiệu ứng nhà kính. Một vòng cung đóng kín (ống trong suốt)được gia nhiệt nhờ vào nguyên lý nhà kín. Chất lưu sẽ được đunnóng nhờ bức xạ nhiệt tập trung và sẽ đung hơi nước, làm quayturbine, tạo ra năng lượng điện. Dạng CSP có một lợi điểm có thểdễ dàng nhận thấy nhất đó là sẽ ít chiệu ảnh hưởng của những cơngió lớn sa mạc, nơi mà các nhà máy CSP thông thường được xây dựng.Các tấm gương định nhật lớn thông thường sẽ phải chịu một sức giórất mạnh, Enclosed trough thì chuyển các dạng gương này thành cácống, sẽ chóng chọi với gió tốt hơn.

7.3.4.4 Parabolic trough

Gương parabol là một dạng CSP sử dụng các tấm gương được gia côngrất tỉ mĩ đề tăng độ hội tụ cho ánh sáng vào thiết bị nhận. Thiếtbị này là một ống dài chứa chất lưumang nhiệt, được đặt ngay trên bề mặtgương parabol. Thông thường sẽ được nằmngay tại tiêu điểm hội tụ của gươngnhằm tập trung bức xạ tốt nhất có thể.Thiệt bị phản xạ (gương) được thiết kếdựa trên hệ thống dò theo quỹ đạo củamặt trời trong suốt 1 ngày, theo duynhất một trục. Khác với dạng Stirlingdish là có 2 trục, do gương parabol làhệ thống gương dài nên việc định nhậttheo 2 trục là điều không thể. Dungdịch lưu chất trong ống được làm nóng

Hình 7.8: Sơ đồ gương parabol năng lượng Mặt Trời


tới 150 – 350oC, chạy trong ống nhận và sao đó được dùng đề làmnóng cho một nguồn chất lưu khác (thông thường là nước – hơi nước)để lưu chất 2 làm quay turbine phát ra điện năng. Lưu ý ở đây làlưu chất 1 và lưu chất 2 là hai chu trình hoàn toàn riêng biệt.

Hệ thống CSP gương parabol được phát triển rất nhiều hiện nay. Hệthống Solar Energy Generating Systems (SEGS) ở California là nhàmáy CSP theo dạng gương parabol lớn nhất thế giới hiện nay. Bêncạnh đó cũng có rất nhiều nhà máy lớn khác như Nevada Solar One ởgần Boulder City, Nevada, hay nhà máy Andasol, nhà máy CSP gươngparabol đầu tiên ở châu Âu, đáng chú ý là nhà máy Plataforma Solarde Almeria’s SSPS-DCS ở Tây Ban Nha.

7.3.4.5 Solar power tower

Hình bên dưới mô tả rõ hơn về nguyên lý hoạt động của nhà máy này

Hình 7.9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hê thống gương parabol

Hình 7.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống tháp mặt trời


Hệ thống CSP tháp mặt trời bao gồm 2 phần chính. Phần thứ nhất làhệ thống rất nhiều kính định nhật (heliostats) có thể theo quỹ đạomặt trời ở cả 2 trục, tạm gọi là bộ phản xạ (reflectors). Phần thứ2 là các tháp nhận bức xạ mặt trời được tập trung từ hệ thống kínhđịnh nhật, các tháp nhận thường rất cao, có thể lên đến vài trămfeet. Trên đỉnh tháp có một bộ nhận (reciever), Trong bộ nhận, cóchứa các dung dịch có tính chất lưu nhiệt, dẫn nhiệt tốt, và cóthể dễ dàng nung nóng, có thể là nước biển hoặc các dung dịch muốiđặc biệt. Chất lưu này được làm nóng tới khoảng 500 – 1000oC và sauđó được dùng như một nguồn nóng để nung hơi nước cho máy phát điệndùng turbine khí hoặc được lưu trữ ở bộ lưu nhiệt.

Tháp mặt trời thường được ít sử dụng hơn so với gương parabolnhưng lại có một số điểm mạnh đáng nói. Đó là hệ thống này có hiệunăng cao hơn và khả năng lưu nhiệt tốt hơn.

Một số nhà máy dùng tháp mặt trời lớn trời có thể kể đến làIvanpah ở sa mạc Nevada, Hoa Kì. Solar Two ở Daggett, Californiavà CESA-1 ở Plataforma solar de Almeria, Tây Ban Nha là những môhình được xem như kiểu mẫu cho các nhà máy dùng tháp mặt trời.

1 Ivanpah Solar Electric Generating System, Mỹ 392 MW2 Solar Energy Generating Systems, Mỹ 354 MW3 Solana Generating Station, Mỹ 280 MW4 Solaben Solar Power Station, Tây Ban Nha 200 MW5 Solnova Solar Power Station, Tây Ban Nha 150 MW6 Andasol Solar Power Station, Tây Ban Nha 150 MW7 Extresol Solar Power Station, Tây Ban Nha 150 MW8 Shams Torre de Miguel Sesmero, UAE 100 MW9 Palma del Río Solar Power Station, Tây Ban Nha 100 MW10 Manchasol Solar Power Station, Tây Ban Nha 100 MW

Bảng 7.3: Một số nhà máy sản xuất điên CSP lớn trên thế giới

7.3.5 Ví dụ hiệu suất nhiệt của CSPThiết lập công thức :

Hiệu suất chuyển đổi η :

Trong đó :


Áp dụng định luật Stefan-Boltzmann ta có :

Để đơn giản hóa ta cho η(optics) = 1, ϵ = alpha = 1Suy ra :

Trong đó I : thông lượng mặt trời (1000 W/m2) C : mức độ tập trung (lần) TH : nhiệt độ nguồn T0 : tản nhiệt ở nhiệt độ phòng

σ : hằng số Stefan-Boltzmann , có giá trị bằng5,67.10-8Js-1m-2K-4

Ví dụ minh họa:

Hình 7.11: Biểu đồ tương quan giữa hiệu suất chuyển đổi ηvà mức độ tập trung C (lần)


Tính hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời với các thôngsố sau :

• Hằng số Stefan-Boltzmann σ• Nhiệt độ nguồn nóng là 9000K• Thông lượng mặt trời là 1000 W/m2

• Mức độ tập trung năng lượng mặt trời là 50 lần• Khảo sát ở nhiệt độ phòng T0 = 2980K

Hướng dẫn giải :Ta có :

7.3.6 Giá thành

Số liệu thống kê vào năm 2009, chi phí xây dựng một trạm phát CSPrơi vào khoảng US$2.50 đến US$4 cho mỗi Watt, trong khi nguồnnhiên liệu cần (bức xạ mặt trời) là hoàn toàn miễn phí. Điều nàydẫn tới một phép tính nhỏ, thì một nhà máy CSP công suất 250MW cógiá thành xây dựng khoảng US$600 triệu đến US$1 tỷ. Giá quy đổithành 0.12 đến 0.18 USD/kWh. Xu hướng càng ngày giá thành của điệnsản xuất từ CSP sẽ có khả năng cạnh tranh với các nguồn năng lượngkhác.

Tuy nhiên hiện nay đang có nhiều băn khoăn về khía cạnh kinh tếcủa CSP, câu hỏi được đặt ra là có lợi nhuận hay không khi đầu tưvào CSP? Mặc cho các báo cáo gần đây của nhiều trang tài chính lớnnhư Bloomberg New Energy Finance là giá điện được sản xuất từ nhàmáy Ivanpah rẻ hơn so với các nhà máy PV hohặc gần như ngang bằngvới giá điện sản xuất từ than đá, thì năm 2011, Google đã tuyên bốrặng họ không đầu tư vào Ivanpah nữa vì nó không sinh ra lợinhuận.

7.3.7 Việt Nam và điều kiện sử dụng CSP

Thông thường các nhà máy CSP có quy mô lớn hoặc rất lớn. Việc xâydựng yêu cầu nguồn tài lực, cũng như diện tích đất lớn. Chưa thấymô hình CSP ở hộ gia đình.

Trong bối cảnh đó, mặc dù Việt Nam là vùng có khả năng đáp ứng vềkhía cạnh bức xạ mặt trời nhưng vẫn chưa có một nhà máy CSP nàođược khởi công xây dựng tại nước ta.


7.3.8 Giới thiệu nhà máy Ivanpah – Nhà máy điện CSP lớn nhất thế giới

Sau 3 năm thi công, Hệ Thống Sản Xuất Điện Mặt Trời Ivanpah(Ivanpah Solar Electric Generating System - ISEGS) đã đi vào hoạtđộng. Nhà máy có công suất 392 MW, được đầu tư bởi NRG, Google vàBrightSource Energy, dự tính sẽ sản xuất đủ điện để cung cấp cho140,000 hộ gia đình mỗi năm. NGR đã thông báo vào tuần trước rằngcả 3 đơn vị của nhà máy đều đang cung cấp điện vào mạng lưới củaCalifornia.

Nhà máy điện Ivanpah tiêu tốn 2.2 tỷ đô la để xây dựng và trảirộng trên diện tích 1400 ha. ISEGS chính nhà nhà máy nhiệt điệnmặt trời lớn nhất hiện nay, chiếm gần 30% sản lượng điện mặt trờisản xuất tại Mỹ. Nhà máy sử dụng 173,500 tấm heliostats, những tấmgương này sẽ được điều khiển bằng phần mềm, hướng theo mặt trời,phản xạ ánh sáng và làm sôi 3 tháp nước. Hơi nước sẽ được đưa lênđến nhiệt độ 5500C đến 10000C, đủ để xoay tua bin tiêu chuẩn và tạora điện.

Lưu chất được sử dụng để đun nóng trên tháp mặt trời của Ivanpahlà muối molten, cũng giống như các lưu chất ở nhà máy khác, muốimolten có các đặc tính như giữ nhiệt tốt, lưu nhiệt lâu.

Điểm đặc biệt của Ivanpah là có xuất hiện thêm 1 bộ lưu nóng và 1bộ lưu lạnh nằm ngay dưới chân tháp mặt trời. Bộ lưu nóng được sửdụng để lưu trữ năng lượng nhiệt từ hệ thống. Nhà máy nhiệt điệnnày sẽ giúp: kéo dài thời gian sản xuất điện (đặc biệt vào nhữngthời điểm muộn trong ngày khi không còn ánh sáng mặt trời), giảmtổn thất và nâng hiệu suất hoạt động của toàn hệ thống cao hơn sovới các giải pháp năng lượng mặt trời khác, mở rộng khả năng tùybiến của mạng lưới điện… Bộ lưu lạnh tuy có tên là lạnh nhưng thựctế nhiệt độ lưu chất ở đây cũng rơi vào khoảng 2000C, bên cạnh bộlưu nóng, cả 2 thiết bị giúp cho chu trình nhiệt của lưu chất muốiMolten được ổn định và sản lượng điện tốt hơn.

Ở chu trình chất lưu thứ 2, hơi nước từ nhà máy cũng có thể đượcsử dụng trong các ứng dụng công nghiệp như trong quá trình tăngcường thu hồi dầu bằng nhiệt ( thermal enhanced oil recovery- gọitắt EOR). Hình dưới mô tả đường đi của hơi nước trong trường hợpứng dụng vào công nghệ lọc dầu. (ảnh của brightsourceenergy)


Hơi nước thoát ra từ hệ thống sẽ được dẫn vào hồ chứa dầu thôngqua một giếng vào. Tại đây hơi nước ngưng tụ và cùng với dầu tạothành hỗn hợp mà sau đó sẽ được khai thác. Một hệ thống lọc sẽđược sử dụng để tách dầu và chuyển nước đã được làm sạch trở vềnhà máy.

Thêm vào đó, theo tuyên bố từ nhà sản xuất, nhà máy Ivanpah sửdụng công nghệ tản nhiệt ngưng tụ bằng khí (Air-cooled condenser),sử dụng nước ít hơn các giải pháp làm mát truyền thống đến hơn90%.

Điện sản xuất tại đơn vị 1 và 3 tại Ivanpah, với sản lượng khoảng259 MW sẽ được bán cho công ty Pacific Gas & Electric dưới hai hợpđồng thu mua năng lượng dài hạn. 133MW còn lại sản xuất bởi đơn vị2 cũng được bán cho Southern California Edison với điều khoảntương tự. Ông Tom Doyle, Giám đốc công ty NRG, cho biết:” Nguồncảm hứng cho công nghệ xanh như Ivanpah rất quan trọng đối với nềnkinh tế của chúng ta, giúp giữ vững khả năng cạnh tranh toàn cầutrong vài thập kỷ kế tiếp. Chúng ta thấy rõ ràng rằng Ivanpah đãthay đổi nền tảng của công nghiệp năng lượng bằng cách chứng minhđược năng lượng mặt trời quy mô lớn không những là điều có thểthực hiện được mà thậm chí con mang lại lợi ích kinh tế cũng nhưcách thức chúng ta sản xuất và tiêu thụ năng lượng.”

Tuy nhiên, quá trình thi công Ivanpah cũng đã gây ra nhiều tranhcãi. Với quy mô rộng lớn như vậy đồng nghĩa với việc sử dụng rất

Hình 7.12. Hệ thống tăng cường thu hồi dầu bằng nhiệt.


nhiều đất, thậm chí cả những vùng đất trước đây dùng để bảo tồndân bản địa flora và fauna.

Theo điều tra từ US Wildlife, côn trùng bị thu hút bởi những tấmgương năng lượng mặt trời. Kéo theo đó là việc đi săn mồi của cácloài chim di trú hoặc sinh sống tại đây sẽ buộc phải đến các trạmnăng lượng này để săn mồi, cuối cùng là cái kết mà không ai muốn.Công ty BrightSource ban đầu còn cho rằng kết luận trên là thổiphồng vấn đề và nhận định đanh thép rằng sẽ chỉ có khoảng 1.000sinh vật chết trong 1 năm mà thôi. Nhưng tính cho đến nay, Trungtâm đa dạng sinh vật học đã đếm được khoảng 28.000 con vật bịchết.

US Wildlife đang tích cực tìm hiểu thêm thông tin và tính toánchính xác về số lượng sinh vật chết quanh đây để tạo thêm một loạigiấy phép mới dành cho các công ty nhiệt điện mặt trời. Hiện tại,các nhà máy nhiệt điện mặt trời lại đặt giữa California/Arizona –đây cũng là những nơi nằm dưới đường bay của các loài chim quý nhưGolden Eagle và Peregrine Falcon. Và nếu không tiến hành nhanhchóng việc điều tra, rất có thể khả năng tuyệt chủng của các loàichim quý sẽ còn tăng cao nữa.

Sở Năng Lượng California lại kết luận rằng mặc dù Ivanpah sẽ gâyảnh hưởng đến môi trường địa phương nhưng lợi ích nó mang lại hoàntoàn có thể bù lại những thiệt hại.

7.3.9 Tương lai của điện mặt trời CSP

Một nghiên cứu được thực hiện bởi Greenpeace International, Hiệphội năng lượng điện mặt trời châu Âu, và nhóm SolarPACES Cơ quanNăng lượng Quốc tế đã điều tra tiềm năng và tương lai của nănglượng mặt trời tập trung. Nghiên cứu cho thấy năng lượng mặt trờicó thể chiếm tỷ lệ cao trong nhu cầu năng lượng của thế giới vàonăm 2050. Sự gia tăng đầu tư sẽ từ € 2 tỷ trên toàn thế giới đến92.5 tỷ € trong giai đoạn đó. Tây Ban Nha là nước đi đầu trongcông nghệ năng lượng mặt trời tập trung, với hơn 50 dự án đượcchính phủ phê duyệt. Ngoài ra, họ xuất khẩu công nghệ của mình,tăng thêm cổ phần của công nghệ năng lượng trên toàn thế giới. Bởivì công nghệ này hoạt động tốt nhất với các khu vực nhiều ánh nắng(bức xạ mặt trời), các chuyên gia dự đoán tốc độ tăng trưởng lớnnhất ở những nơi như châu Phi, Mexico, và Tây Nam Hoa Kỳ. Họ chỉra rằng hệ thống lưu trữ nhiệt (canxi, kali, natri,...) sẽ làm chocác nhà máy CSP càng ngày càng có lợi hơn. Nghiên cứu này xem xétba kết quả khác nhau cho công nghệ này: không tăng trong công nghệCSP, tiếp tục đầu tư như ở Tây Ban Nha và Mỹ, và cuối cùng là tiềmnăng thực sự của CSP không có bất kỳ rào cản đối với tăng trưởngcủa nó. Kết quả của phần thứ ba được thể hiện trong bảng bên:

YearAnnual

Investment

CumulativeCapacity

2015 21 tỷeuros

420megawatts

2050 174 tỷeuros

1,500,000megawatts


Cuối cùng, nghiên cứu thừa nhận cách đểcông nghệ CSP được cải thiện và làm saođiều này dẫn đến một sự giảm giá mạnhmẽ vào năm 2050. Nó được dự đoán giảmtừ mức hiện tại là 0.23 - 0.15 € / kwhtới 0.14 – 0.10 € / kwh. Gần đây, EU đãbắt đầu xem xét phát triển một mạng lưới các nhà máy điện nănglượng mặt trời có quy mô 400 tỷ € có trụ sở tại khu vực Sahara sửdụng công nghệ CSP, để tạo ra "một mạng lưới không-carbon mới nốichâu Âu, Trung Đông và Bắc Phi ". Kế hoạch này được hỗ trợ chủ yếubởi các nhà công nghiệp Đức và dự báo sản xuất 15% điện năng củachâu Âu vào năm 2050. Ma-rốc là một đối tác quan trọng trong nhữngsa mạc rộng và vì nó có chỉ chiếm 1% lượng điện tiêu thụ của EU,nó sẽ sản xuất nhiều hơn năng lượng cần cho toàn bộ đất nước và códư nhiều năng lượng để cung cấp cho châu Âu. Algeria có diện tích sa mạc lớn nhất, và công ty Algeria tinCevital đã đăng ký cho những sa mạc. CSP tiềm năng cao nhất trongvùng Địa Trung Hải và Trung Đông, khoảng 170 TWh/năm, và vị tríđịa lý chiến lược gần châu Âu Algeria là một trong những nước quantrọng để đảm bảo sự thành công của dự án sa mạc. Hơn nữa, với trữlượng khí đốt tự nhiên dồi dào trong sa mạc Algeria, điều này sẽtăng cường khả năng kỹ thuật của Algeria trong thực hiện Solar-GasHybrid Power Plants để phát điện phục vụ 24 giờ.Các tổ chức khác mong đợi CSP mức chi phí $ 0,06/kWh vào năm 2015do những cải tiến hiệu quả và sản xuất hàng loạt thiết bị. Điều đósẽ làm CSP rẻ như điện thông thường. Nhà đầu tư như nhà đầu tư mạohiểm Vinod Khosla mong đợi CSP liên tục giảm chi phí và thực sự làrẻ hơn so với điện than sau năm 2015.Trong năm 2009, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gianăng lượng tái tạo (NREL) và SkyFuel cùng hợp tác để phát triểncác tấm cong kim loại lớn có tiềm năng là ít tốn kém hơn 30% sovới thứ tốt nhất hiện nay là năng lượng mặt trời tập trung bằngcách thay thế mô hình thủy tinh dựa trên với một bạc tờ polymer cóhiệu năng giống như các tấm gương thủy tinh lớn, nhưng với chi phíthấp hơn rất nhiều và nhẹ hơn. Nó cũng dễ dàng hơn để triển khaivà lắp đặt. Bộ phim bóng sử dụng nhiều lớp polyme, với một lớp bêntrong là bạc tinh khiết.Roger Angel (Univ. Of Arizona) – người thiết kế kính viễn vọng đãchuyển sự chú ý của mình vào CPV, và là một đối tác trong một côngty gọi là Rehnu. Angel sử dụng một ống kính tập trung cầu với côngnghệ kính thiên văn lớn, nhưng vật liệu rẻ hơn nhiều và tinh vihơn, để tạo ra các hệ thống hiệu quả hơn. Có một số đề xuất về kích thước gigawatt, nhà máy điện mặt trờiquy mô rất lớn. Chúng bao gồm các đề nghị Euro-Địa Trung HảiDesertec, dự án Helios ở Hy Lạp (10 gigawatt), và Ordos (2

YearAnnual

Investment

CumulativeCapacity

2015 21 tỷeuros

420megawatts

2050 174 tỷeuros

1,500,000megawatts


gigawatt) tại Trung Quốc. Một nghiên cứu năm 2003 kết luận rằngthế giới có thể tạo ra 2.357.840 TWh mỗi năm từ các nhà máy điệnmặt trời quy mô rất lớn sử dụng 1% mỗi sa mạc của thế giới. Tổngtiêu thụ trên toàn thế giới được 15.223 TWh / năm (năm 2003). Cácdự án quy mô gigawatt là của các nhà máy đơn. Các nhà máy lớn nhấttrong hoạt động là 80 MW (SEGS VIII và SEGS IX) và các nhà máy lớnnhất trong xây dựng là 370 MW (Ivanpah). Trong năm 2012, BLMmadecó 97.921.069 mẫu đất ở thesouthwestern Mỹ cho các dự án nănglượng mặt trời, đủ cho từ 10.000 đến 20.000 gigawatt (GW).

7.4 FAQs

Nhóm 1

Question:

1. Có công nghệ nào làm giảm giá thành của các tấm pin Mặt Trời ?

2. Ở VN có một số trung tâm nghiên cứu sản xuất PV, tại sao PV vẫnkhông phổ biến lắm?

3. Thiết kế nhà máy nào phù hợp với VN?

Answer:

1. Trong phần trình bày của nhóm mình thì vật liệu đạt được hiệusuất Quang điện cao nhất là silicon đơn tinh thể. Tạo nên silicontinh thể lớn và cắt chúng thanh những miếng nhỏ và mỏng (0.1-0.3mm) là rất tốn thời gian và chi phí cao. Do lý do này, để giảm giáthành sản xuất, người ta phát triển nghiên cứu các vật liệu thaythế cho tế bào silicon đơn tinh thế, ví dụ như tế bào silicon đatinh thể, các pin quang điện công nghệ “màng mỏng”, và các tổ hợptập trung.

2. Qua nghiên cứu cho thấy điện Mặt Trời ở Việt Nam có tiềm năngrất lớn: Việt Nam có bức xạ Mặt Trời vào loại cao trên thế giới,với số giờ nắng dao động từ 1.600-2.600 giờ/năm, đặc biệt là khuvực phía Nam. Giá thành chính là trở ngại lớn nhất trong việc khaitriển Điện Mặt Trời, cho dù trong 20 năm qua, giá thành của ĐiệnMặt Trời giảm hơn 40 lần, trung bình là 4% mỗi năm. Đó là chủ yếunhờ vào sử cải thiện về hiệu suất chuyển đổi năng lượng và qui môsản xuất và lắp đặt ngày cành được mở rộng. Một ví dụ về hộ giađình chỉ sử dụng 3 thiết bị điện nhưng phải lắp đặt một bộ hệthống điện Mặt Trời giá là 24.269.500 VND. Một bộ hệ thống điệnMặt Trời khác công suất lớn hơn thì có giá là 61.278.150 VND.

3. Ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất mang theo cả năng lượngphoton và bức xạ nhiệt. Cho nên ở Việt Nam thích hợp cho cả 2 môhình: Quang điện và Nhiệt điện.


Nhóm 4

Question:

1. Nhóm đã trình bày giá thành của năng lượng mặt trời có giảm vàcó thể cạnh tranh với nguyên liệu hóa thạch, vậy ta có thể hoànhtoàn sử dụng năng lượng mặt trời được không? Đặc biệt ở Việt Nam,thay thế các nhà máy nhiệt điện?

2. Việc lắp đặt các tấm pin mặt trời tại hộ dân có khả năng sinhlời về lâu dài vậy tại sao lại không được lắp đặt phổ biến trênthế giới nói chung và Việt Nam nói riêng?

Answer

1. Giá thành cạnh tranh ở đây là hiểu theo nghĩa lợi ích tính trênmột đường dài. Bên cạnh đó việc xây dựng các nhà máy lớn rất tốnkém, cũng như về mặc số lượng thì hiện tại các nhà máy năng lượngmặt trời không đủ để cung cho nhu cầu năng lượng của toàn thếgiới. Như nhóm đã trình bày, năng lượng mặt trời sẽ hứa hẹn nhiềutrong tương lai. Riêng Việt Nam, thì chưa đủ yêu cầu về tài chínhcũng như công nghệ nên hiện nay, nước ta chủ yếu sử dụng các nhàmáy năng lượng hóa thạch vì nó đơn giản trong xây dựng, tương đốirẻ tiền, phù hợp với tình hình trước mắt của nước ta

2. Tương tự như câu trả lời trên, pin mặt trời cho gia đình có khảnăng sinh lời nhưng là lâu dài, tùy vào yêu cầu kinh tế của hộ dânmà người ta sẽ lựa chọn, vì thế bên cạnh lợi về khoa học, khíacạnh kinh tế cũng như chính trị cũng ảnh hưởng đến việc sử dụngnguồn năng lượng mặt trời rất nhiều.

Nhóm 5

Question:

Tại sao ánh sáng lại giải phóng electron của tấm bán dẫn? Lớp lõiỡ giữa dùng để làm gì?

Answer:

Khi tấm Pin quang điện hấp thụ năng lượng ánh sáng Mặt Trời thìnăng lượng đó được truyền đến các hạt electron trong mạng tinh thểtạo thành các electron tự do di chuyển trong bán dẫn. Lớp lõi ởgiữa gọi là lớp chèn có chức năng phân cách lớp p và lớp n. Nếukhông có lớp chèn thì không có sự chênh lệch điện áp giữa 2 lớpbán dẫn này và không thể tạo ra dòng điện.

Nhóm 6

Question:


1. Thặng dư điện là gì? Cách thức bán điện cho nhà cung cấp nhưthế nào?

2. Những con chim bay ngang qua nhà máy sẽ bị thiêu đốt và nhiệtđộ xung quanh nhà máy là khá cao, vậy con người trong nhà máy sẽchống nóng như thế nào ? Cách thức di chuyển từ ngoài nhà máy vàonhà máy như thế nào để hạn chế lượng nhiệt bức xạ vào người ( nhàmáy Ivanpah).

Answer:

1. Trong khuôn khổ bài thuyết trình của nhóm, thặng dư điện ở đâyđược hiểu là lượng điện năng đã sản xuất ra đủ cho nhu cầu tiêudùng, lượng điện năng dư ra qui đổi ra lợi nhuận chính là thặng dưcủa điện năng.

Trình tự, thủ tục mua bán điện của các dự án nhà máy điện độc lập(ở Việt Nam) bao gồm các bước sau:

- Chấp thuận mua điện có thời hạn từ dự án nhà máy điệnđộc lập.

- Thỏa thuận đấu nối giữa EVN và Chủ đầu tư.- Đàm phán và ký kết Thỏa thuận giá điện giữa EVN và Chủ

đầu tư.- Thỏa thuận thiết kế hệ thống đo đếm và hệ thống

SCADA/EMS giữa EVN và Chủ đầu tư.- Đàm phán và ký kết Hợp đồng mua bán điện giữa EVN và Chủ

đầu tư.

2. Nhà máy Ivanpah trong quá trình hoạt động có nhiệt độ rất cao,tuy nhiên các công nhân và kĩ sư không trực tiếp làm việc với cáctấm pin mặt trời, tất cả hệ thống pin mặt trời đều có hệ thốngđiều khiển thông tự động, nghĩa là không cần con người phải vậnhành trực tiếp. Các kĩ sư có thể điều khiển hướng quay của gươnghướng theo mặt trời ở phòng điều khiển, nên họ không bị ảnh hưởngbởi nhiệt độ cao của nhà máy.

Nhóm 8

Question:

1. Các tháp năng lượng mặt trời vận chuyển chất lỏng bên trong nóbằng thiết bị gì?

2. Các ưu nhược điểm khi áp dụng tại Việt Nam?

Answer:

1. Các tháp vận chuyển chất lưu (dung dịch muối đặc biệt) bằng 2ống dẫn riêng biệt, một ống dẫn lưu chất nóng xuống bể nóng và mộtống dẫn lưu chất nguội từ bẻ nguội lên đỉnh tháp.


2. Nhà máy theo công nghệ CSP có ưu điểm và nhược điểm đều là quymô của nó. Việc có quy mô quá lớn đòi hỏi phải có sự phát triển vềkĩ thuật, vốn, nhân lực cũng như địa hình sa mạc, mà các yếu tốtrên nước ta chưa đáp ứng được. Tuy nhiên nếu xây dựng thành côngthì nhà máy điện mặt trời sẽ mang đến nguồn lợi về kinh tế lâu dàicho đất nước.

Nhóm 9

Question:

1. Nhà máy CSP dùng gương để tập trung nhiệt, gương thì dễ vỡ, vậyở đây dùng vật liệu gì? Sa mạc thì thường có bão cát, vậy nó cóảnh hưởng gì đến hệ thống gương hay ko?

2. Năng lượng mặt trời thay đổi liên tục trong ngày, công suấtphát của máy phát có thay đổi không? Nếu có thì làm sao đề đảm bảochất lượng điện?

Answer:

1. Tất nhiên khi thiết kế nhà máy, người kĩ sư đã tính toán độ bềncủa thiết bị, gương ở đây được gia công rất kĩ lưỡng và làm bằngvật liệu chịu lực tốt vì thế giá thành rất cao. Gió mạnh của bãocát thì chắc chắn sẽ tác động đến hệ thống gương vì vậy tùy vàođiều kiện sử dụng ta sẽ phải chọn hy sinh một trong 2 yêu cầu, đólà hiệu năng hoặc độ bền. Ví dụ như trong bài, nhóm có đề cập đếnenclosed trough là một dạng nhà máy không dùng gương thay vào đólà dùng các tube ống tròn để tập trung nhiệt. Điều này sẽ làm giảmhiệu suất nhưng ống tròn lại có tác dụng chịu được gió mạnh.

2. Năng lượng mặt trời thay đổi liên tục nhưng CSP có bộ nóng vàbộ nguội nhằm làm ổn định chu trình nhiệt của chất lưu sơ cấp nênnhìn chung chất lượng điện sẽ không thay đổi.

Nhóm 10

Question: So sánh ưu và nhược điểm của PV và CSP?

Answer:

Có nhiều sự khác biệt giữa PV và CSP, sau đây là một số điểmchính:

- PV có khả năng lắp đặt quy mô nhỏ, có thể dung hộ gia đình, tuynhiên lại là dạng chuyển trực tiếp quang năng thành điện năng DCnên cần nhiều thiết bị phụ trợ, chất lượng điện phụ thuộc nhiềuvào điều kiện nắng.


- CSP không thể hoạt đông ở quy mô nhỏ, tuy nhiên lại chuyển bứcxạ nhiệt thành điện năng (gián tiếp) nên điện đầu ra tương đối ổnđịnh

Nhóm 11

Question:

1. Biện pháp an toàn sử dụng cho các nhà máy nhiệt mặt trời.

2. Nhân công của 1 nhà máy điện nhiệt mặt trời, nơi thích hợp đểxây dựng nhà máy, có cần nguồn nước hay không?

Answer:

1. Hệ thống kính định nhật có khả năng điều khiển có thể do conngười điều chỉnh, bên cạnh đó, nhà máy cũng có các biện pháp antoàn như các nhà máy điện khác.

2. Theo nhận định của nhóm quy nạp từ các nhà máy CSP lớn trên thếgiới thì thường các nhà máy này được xây ở sa mạc, việc có gầnnguồn nước hay không cũng không ảnh hưởng đến nhà máy vì chu trìnhcùa các nhà máy này là chu trình kính. Bên cạnh đó việc phát triểngiao thông vận tải ngày nay thì yêu gần các nguồn cung cấp nguyênnhiên liệu không còn là quá cấp thiết.

7.5 TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] http://www.evwind.es/2014/06/08/the-solar-power-photovoltaic-pv-market-had-a-record-year-adding-more-than-39-gw-in-2013/45794

[2] http://www.rids-nepal.org/index.php/Solar_Photo_Voltaic.html

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_system

[4]http://incosys.vn

[5]http://cesti.gov.vn

[6]http://dienmattroi.biz

Luận văn tốt nghiệp: nhà máy điện dạng Stirling Dish, Hà Văn Hữu.

Wikipedia về Solar energy:http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power

Wikipedia về PV: http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics

Wikipedia về CSP:http://en.wikipedia.org/wiki/Concentrated_solar_power


http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics

http://incosys.vn/

http://www.evwind.es/2014/06/08/the-solar-power-photovoltaic-pv-market-had-a-record-year-adding-more-than-39-gw-in-2013/45794

http://www.evwind.es/2014/06/08/the-solar-power-photovoltaic-pv-market-had-a-record-year-adding-more-than-39-gw-in-2013/45794


http://solarpower.vn/vi/spct/id109/He-thong-dien-nang-luong-mat-troi-hoa-luoi-SolarV-SV-GT-3000/

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Energy_Generating_Systems)

http://vietnamnet.vn/vn/khoa-hoc/178086/10-nha-may-dien-mat-troi-lon-nhat-the-gioi.html)


http://Pveducation.org

http://cesti.gov.vn

http://dienmattroi.biz


http://vietnamnet.vn/vn/khoa-hoc/178086/10-nha-may-dien-mat-troi-lon-nhat-the-gioi.html

http://vietnamnet.vn/vn/khoa-hoc/178086/10-nha-may-dien-mat-troi-lon-nhat-the-gioi.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Energy_Generating_Systems



Nhom7 Dien Mat Troi

Documents

Transcript of Nhom7 Dien Mat Troi