Điện mặt trời Việt Nam trong xu thế chung của thế giới

Mặc dù trong nửa đầu thế kỷ 21, nguồn hóa thạch vẫn còn chiếm vai trò chủ đạo cung cấp nhu cầu năng lượng của nhân loại nhưng chúng đang trên đường cạn kiệt và là thủ phạm chính gây ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy, loài người đang nỗ lực tìm tòi và khai thác các nguồn năng lượng thay thế. Theo những số liệu dự báo, ngay từ sau năm 2050, năng lượng tái tạo (NLTT) sẽ giữ vai trò chủ đạo cung cấp năng lượng cho con người, trong đó điện mặt trời (ĐMT) sẽ vươn lên vị trí độc tôn, cung cấp tới 3/4 nhu cầu năng lượng của nhân loại vào năm 2100.

Công nghiệp điện mặt trời trên thế giới

Trong vòng khoảng 15 năm qua ĐMT phát triển rất nhanh, với tốc độ trung bình là 25%/năm. Công nghiệp điện mặt trời bao gồm quang điện mặt trời (QĐMT) và nhiệt điện mặt trời (NĐMT).

Sản lượng điện mặt trời của thế giới 1995-2008

Quang điện mặt trời tiếp tục là một trong những ngành công nghiệp phát triển nhanh nhất thế giới. Thị trường QĐMT thể hiện ba xu hướng rõ ràng là: Loại hình “Tòa nhà ĐMT/ Mái nhà ĐMT” (Building integrated Photovoltaic-BIPV) ngày càng gia tăng; Công nghiệp chế tạo pin mặt trời (PMT), trong đó đáng chú ý là lượng PMT công nghệ màng mỏng (thin-film PV) chiếm phần lớn trong tổng công suất lắp đặt (dẫn đầu thế giới là Hoa Kỳ, Malaysia, Đức…); và sự ra đời hàng loạt các nhà máy QĐMT. Công suất các nhà máy QĐMT nối lưới phát triển mạnh mẽ từ mức 200 KWp đã tăng lên tới mức 3GWp.

Tình hình phát triển QĐMT trên bình diện toàn cầu trong năm 2008 đầy biến động

Bên cạnh quang điện mặt trời, nhiệt điện mặt trời cũng là ngành công nghiệp năng lượng với nhiều bước tiến và các cơ sở sản xuất mới.

Công nghiệp điện mặt trời hội tụ (concentrating solar power plant-CSP) mở ra nhiều khả năng cho phát triển cùng với các phương tiện sản xuất mới. Chảo nhiệt điện mặt trời Stirling là một kế hoạch của hai cường quốc năng lượng mới thế giới CHLB Đức và Tây Ban Nha với tham vọng độc chiếm thị trường NĐMT trong tương lai gần. Đây là bước đi thương mại quan trọng của công nghệ điện mặt trời Stirling.

Nhiệt mặt trời cũng phát triển mạnh đạt mức gấp đôi. Đun nước nóng mặt trời và năng lượng sưởi ấm tăng trưởng 15%/năm trong năm 2008, đạt khoảng 145 GWth, gấp đôi công suất năm 2004. Dẫn đầu thế giới là Trung Quốc với ¾ công suất lắp đặt toàn cầu, tiếp theo là Đức, Tây Ban Nha, Nhật… Và trong số các nước đang phát triển, Brazil, Maroc, Tunisia… cũng cho thấy tốc độ “tăng trưởng lắp đặt nóng” của các hệ đun nước nóng mặt trời.

Tiềm năng bức xạ mặt trời ở Việt Nam

Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng đáng kể về năng lượng mặt trời (NLMT). Các số liệu khảo sát về lượng bức xạ mặt trời cho thấy, các địa phương ở phía Bắc bình quân có khoảng từ 1800-2100 giờ nắng trong một năm, còn các tỉnh ở phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào) bình quân có khoảng từ 2000-2600 giờ nắng trong một năm.

Bản đồ tổng lượng bức xạ mặt trời toàn cầu trung bình/năm (KWh/m2)

Nhìn một cách khái quát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh phía Bắc giảm 20% so với các tỉnh miền Trung và miền Nam, và lượng bức xạ mặt trời không phân phối đều quanh năm. Vào mùa đông, mùa xuân mưa phùn kéo dài hàng chục ngày liên tục và nguồn bức xạ mặt trời dường như không đáng kể chỉ còn khoảng 1 – 2 KWh /m2/ngày, yếu tố này là cản trở lớn cho việc ứng dụng ĐMT.

Điều này không xảy ra đối với các tỉnh phía Nam và TP Hồ Chí Minh do có mặt trời chiếu rọi quanh năm, ổn định kể cả vào mùa mưa. Có thể kết luận rằng bức xạ mặt trời là một nguồn tài nguyên to lớn cho các tỉnh miền Trung và miền Nam nói chung trong quá trình phát triển bền vững.

Đồ thị bức xạ mặt trời & số giờ năng trung bình/ ngày của đại diện 3 vùng của Việt Nam

Hiện trạng năng lực công nghiệp điện mặt trời Việt Nam

Tuy còn non trẻ song ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam cũng đã đạt được những thành tựu bước đầu đáng kể. Trong đó, TP Hồ Chí Minh với nguồn “tài nguyên nắng” dồi dào, và các điều kiện thuận lợi về cơ sở hạ tầng cũng như chất lượng lực lượng sản xuất, là một trung tâm có tiềm năng phát triển công nghiệp NLMT nhất trong cả nước. Vì vậy, TP Hồ Chí Minh được đánh giá là một “điểm tựa”, đột phá khẩu cho ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam với lộ trình 20 năm.

Tính đến nay, công nghiệp điện mặt trời TP Hồ Chí Minh đã tạo dựng được một số cơ sở sản xuất tiêu biểu như nhà máy sản xuất Module PMT quy mô công nghiệp đầu tiên tại Việt Nam, cơ sở hạ tầng công nghiệp sản xuất chế tạo các thiết bị điện tử ngoại vi phục vụ cho ĐMT xây dựng dựa trên sự hợp tác giữa Solar và Công ty CP Nam Thái Hà, nhà máy “Solar Materials Incorporated” có khả năng cung cấp cả hai loại Silic khối (mono and multi-crystalline) sử dụng cho công nghiệp sản xuất PMT.

Có thể kể đến một số sản phẩm tiêu biểu như modul PMT, các thiết bị ngoại vi inveter, các máy smarts, thiết bị ĐMT nối lưới công nghệ SIPV đã chiếm lĩnh một phần thị trường trong nước và bước đầu vươn ra thị trường trong khu vực và thị trường thế giới.

Theo đánh giá của các nhà khoa học, công nghiệp pin mặt trời TP HCM đã gần đi vào hoàn thiện, hiện chỉ còn thiếu hai khâu trong một quy trình công nghiệp khép kín, đó là tinh chế quặng silic từ cát và chế tạo phiến PMT từ phiến silic. Nếu hoàn thiện nốt hai khâu trên, Việt Nam sẽ trở thành một trong số ít những nước ở châu Á có nền công nghiệp chế tạo PMT khép kín.

Định hướng phát triển công nghiệp điện mặt trời Việt Nam đến năm 2025

Hướng đến việc xây dựng ngành công nghiệp ĐMT Việt Nam lên hàng đầu khu vực và cạnh tranh thế giới về công nghệ và sản lượng vào năm 2025, các nhà quản lý và các nhà khoa học đã đưa ra chiến lược phát triển kích cầu công nghiệp ĐMT Việt Nam, dự thảo đề cương Chương trình điện mặt trời siêu công suất 2010-2025. Dự thảo đã vạch ra các mục tiêu cụ thể của Chương trình là khai thác hiệu quả ĐMT đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia trong mọi tình huống (250 MWp = 456,25 tỷ KWh/năm), và cùng với lưới Quốc gia điện khí hóa 100% toàn bộ lãnh thổ Việt Nam vào năm 2025.

Chương trình mang tính tiên phong, đột phá, vượt qua nhiều thách thức và rào cản của cơ chế cũng như công nghệ còn hạn chế hiện tại ở Việt Nam, dựa trên tiêu chí xã hội hóa nguồn năng  lượng, hướng tới sự phát triển bền vững. Hiện nay, Chương trình đã triển khai dự thảo 4 dự án lớn là dự án 10.000 mái nhà ĐMT, dự án nhà máy ĐMT nối lưới cục bộ 2MWp-5MWp, dự án 10.000 nguồn chiếu sáng công cộng bằng công nghệ tích hợp năng lượng mới; và dự án khu trình diễn năng lượng mới của Việt Nam và thế giới. Ngoài ra còn có một số dự án khác như dự án xây dựng nhà máy sản xuất phiến PMT (Solar Cell) và bảng PMT (Solar Module), nhà máy chế tạo chảo nhiệt điện mặt trời !0KW & 25KW công nghệ Stirling, dự án xây dựng nhà máy chế tạo thiết bị phụ trợ phát triển ĐMT, dự án xe taxi điện – ĐMT, dự án 10.000 thuyền câu mực ánh sáng tiết kiệm năng lượng từ ĐMT và gió…

Năng lượng là nhu cầu sống còn của nhân loại trong tương lai. Năng lượng cho phát triển trong cho thế kỷ 21 phải là năng lượng sạch, đó là những nguồn NLTT mà tiềm năng vô tận chính là NLMT. ĐMT là đích tới của loài người trong 20 – 30 năm tới, đó cũng là một thời gian tối thiểu để xây dựng và phát triển nền công nghiệp điện mặt trời TP Hồ Chí Minh nói riêng và của Việt Nam nói chung. Việt Nam cần phải trở thành một nước có nền công nghiệp NLMT tiên tiến, cạnh tranh thế giới, dựa trên chính tiềm năng NLMT dồi dào của mình.

Advertisements

Giới thiệu hệ thống điện mặt trời tập trung (CPV)

Một dự án CPV của công ty Amonix tại Arizona, 20MW. Ảnh: Amonix

Ưu điểm:
– Tiết kiệm nguyên liệu (do diện tích tế bào quang điện nhỏ)
– Hiệu suất cao (sử dụng vật liệu bán dẫn đa tầng, cường độ ánh sáng cực lớn)
Nhược điểm:
– Phải sử dụng dàn xoay (do tế bào quang điện chỉ hấp thụ ánh sáng trực tiếp)
– Chi phí dàn xoay, bộ phận quang học, vật liệu sản xuất pin đắt
– Chỉ thích hợp với một số vùng có cường độ bức xạ lớn

Các khu vực màu vàng có cường độ bức xạ phù hợp với công nghệ CPV. Ảnh: Concentrix Solar.

Giới thiệu chung

Hệ thống pin mặt trời tập trung có nghĩa tiếng Anh là Concentrator Photovoltaics (CPV). Ý tưởng chung của pin mặt trời tập trung là sử dụng hệ thống quang học tập trung ánh sáng vào một tế bào quang điện nhỏ, nhờ đó diện tích trung tâm của tấm pin được giảm đi, đồng thời cường độ ánh sáng được khuyếch đại lên tương ứng với tỷ lệ tập trung của hệ thống. Nhờ giảm diện tích pin sử dụng và tăng hiệu suất mà có thể giảm được chi phí trên mỗi đơn vị Watt của tấm pin.

Nguyên lý cơ bản của pin mặt trời tập trung là sử dụng thấu kính phẳng, hội tụ ánh sáng vào tấm pin mặt trời nhỏ có hiệu suất cao. Ảnh: Fraunhofer ISE

Đặc điểm của hệ pin mặt trời tập trung này là nó chỉ hấp thụ được các tia sáng trực tiếp, do đó, các hệ này thường đòi hỏi dàn xoay theo hướng mặt trời (solar tracker) để tận dụng tối đa nguồn sáng trực tiếp. Cùng với bộ phận quang học, dàn xoay làm tăng thêm chi phí và mức độ phức tạp của hệ thống, đồng thời đòi hỏi các công tác bảo trì thường xuyên hơn.

Sau 30 năm nghiên cứu và phát triển, ngày nay thị trường pin mặt trời tập trung dường như đã sẵn sàng “cất cánh”, với tốc độ phát triển nhanh chóng nhờ vào chính sách hỗ trợ giá FIT ở một số nước cũng như việc cải thiện hiệu suất tấm pin lên tới 40% cho loại tế bào quang điện đa kết nối.

Bộ phận quang học

Có 2 loại phổ biến là dạng thấu kính khúc xạ và gương parabol dạng máng. Thấu kính khúc xạ thường được sử dụng là thấu kính Fresnel (là một loại thấu kính có bề mặt ghép lại từ các phần của mặt cầu, làm giảm độ dày của thấu kính và do đó giảm trọng lượng, và độ tiêu hao ánh sáng do sự hấp thụ của thủy tinh làm kính). Phương án thay thế cho thấu kính khúc xạ là sử dụng thấu kính hay gương phản xạ (gương parabole dạng máng).

Không giống Soitec, sử dụng công nghệ thấu kính Fresnel, SolFocus sử dụng hệ thống gương phản xạ. Ảnh: Solfocus

Hệ số hội tụ

Có nhiều cách định nghĩa hệ số hội tụ. Thông thường, người ta sử dụng hệ số hội tụ hình học, tức là dựa trên tỷ lệ của diện tích thấu kính chia cho diện tích hoạt động của tế bào quang điện nằm dưới nó (diện tích này thường nhỏ hơn diện tích thực của tế bào quang điện). Một hệ số hội tụ khác được nhắc đến là hệ số hội tụ ánh sáng, đo bằng tỷ lệ giữa cường độ ánh sáng chiếu tới tế bào quang điện so với cường độ ánh sáng chiếu tới bề mặt của thấu kính. Các hệ thống pin mặt trời tập trung trên thị trường hiện nay có thể đạt tới 530 lần (công ty Soitec), 500 lần (công ty Emcore), thậm chí hệ số hội tụ có thể lên tới 1000 lần (công ty Solfocus).

Dàn xoay

Do hệ thống pin mặt trời tập trung chỉ có khả năng hấp thụ các tia sáng trực tiếp, nên đòi hỏi phải có bộ phận hướng nắng (solar tracker) đi kèm để tăng hiệu suất hấp thụ ánh sáng mặt trời. Có 2 dạng dàn xoay chính là dàn xoay 1 trục và dàn xoay 2 trục. Với hệ thống quang học hội tụ theo điểm thường đòi hỏi dàn xoay 2 trục để tấm pin luôn hướng theo mặt trời và ánh sáng hội tụ được tập trung vào tế bào quang điện. Trong khi đó, hệ thống quang học hội tụ theo đường đòi hỏi dàn xoay 1 trục, nhờ đó ánh sáng được tập trung dọc theo dãy các tế bào quang điện. Về mặt cơ học, dàn xoay 2 trục phức tạp hơn dàn xoay 1 trục, tuy nhiên hội tụ điểm lại có hệ số hội tụ cao hơn, do đó chi phí cho tế bào quang điện thấp hơn.

Hệ thống dàn xoay 2 trục. Nguồn: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

Hệ thống dàn xoay 2 trục. Ảnh:Soitec

Hệ dàn xoay 1 trục . Nguồn: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering

Hệ thống dàn xoay 1 trục. Ảnh: sustainabledesignupdate.com

Tế bào quang điện

Do đặc điểm tận dụng nguồn sáng có cường độ lớn cũng như các vật liệu khác, các tế bào quang điện trong hệ thống pin mặt trời tập trung đòi hỏi phải có hiệu suất cao. Hiệu suất càng cao thì hiệu quả sử dụng của các vật liệu khác càng lớn. Vì thế, với cùng một mức công suất, giá thành của các hệ thống pin mặt trời tập trung rẻ hơn so với các công nghệ điện mặt trời truyền thống khác. Các tế bào quang điện được sử dụng phổ biến hiện nay là loại tế bào quang điện đa tầng (đa kết nối  – multijunctional solar cell), có hiệu suất lên tới 40%.

Lộ trình hiệu suất tế bào quang điện theo các năm. Nguồn: Concentrator Photovoltaics

Thị trường và ứng dụng

Hiện nay, 3 công ty lớn nhất về công nghệ pin mặt trời tập trung chiếm tới 96% các dự án đã và đang triển khai trên thế giới là: Soitec, Amonix và Solfocus. Thị trường của các công ty này chủ yếu tập trung ở các quốc gia có cường độ bức xạ lớn như Mỹ, Trung Âu, Nam Phi, Úc.

Các công ty đứng đầu trong thị trường pin mặt trời tập trung. Ảnh: GTM Research

Tài liệu tham khảo:
[1] Luque, Antonio; Hegedus, Steven. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering.. John Wiley & Sons. 2003
[2] Luque, A.: Concentrator Photovoltaics; Springer, 2009, ISBN 978-3642088346

 Tại Việt Nam, các bạn có thể liên lạc với chúng tôi để được tư vấn lắp đặt hệ thống điện mặt trời tập trung. Với đội ngũ kỹ sư tốt nghiệp ĐH Bách Khoa Hà Nội, đã được tu nghiệp tại các nước tiên tiến như Pháp, Đức, Hàn Quốc. Chúng tôi mong muốn được cống hiến nhiều hơn nữa cho cộng đồng, đặc biệt trong lĩnh vực năng lượng tái tạo – www.samtrix.vn

Tiềm năng và ứng dụng điện mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc

TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI CÁC TỈNH TÂY BẮC
Vũ Minh Pháp; Bùi Bảo Hưng
Viện Khoa học năng lượng
18 – Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
Hội nghị Khoa học và Công nghệ phục vụ phát triển kinh tế – xã hội các tỉnh thuộc khu vực Tây Bắc 12/04/2012

Tóm tắt:
Khu vực Tây Bắc là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về kinh tế – xã hội, an ninh quốc phòng và là nơi có nhiều tiềm năng, lợi thế về tài nguyên khoáng sản, du lịch, kinh tế cửa khẩu, và năng lượng tái tạo như thủy điện nhỏ, năng lượng mặt trời…. Do dân cư khu vực Tây Bắc tập trung nhiều ở vùng sâu vùng xa, địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng còn thiếu nên việc cấp điện cho phụ tải khu vực này còn gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy việc nghiên cứu tìm ra giải pháp hợp lý cung cấp điện năng cho khu vực Tây Bắc là một nhu cầu có tính cấp thiết cao.

Trên cơ sở đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng điện của khu vực Tây Bắc, bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu phân tích, đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời, hiện trạng sử dụng các công nghệ cấp điện bằng năng lượng mặt trời và đề xuất công nghệ pin mặt trời có thể ứng dụng tại khu vực này.

Abstract:
North West provinces are important area of economic – social, national security and have many potential,advantages of mineral resources, tourism, border economic, and renewable energy such as small hydro power, solar energy…. Because people at North-Western area concentrate mostly in remote areas having difficult terrain and lack of infrastructure, so electricity supply for this region is very difficult. Therefore the study finds a reasonable solution to supply electricity for the North West region is a need having high urgency.

Basing on the basis of assessment of natural condition, socio-economic, usage demand of electricity at North West region, this paper introduces research, analysis and evaluation results of solar energy potential, usage status of technology powered by solar energy and proposes solar panel technology can be applied in this area.

1. Khu vực Tây Bắc
Các tỉnh miền núi khu vực Tây Bắc Việt Nam chiếm một vùng rộng lớn, có rất nhiều tiềm năng, lợi thế về khí hậu, diện tích đất đai rộng, giàu khoáng sản và nhiều loại tài nguyên quí trữ lượng lớn, tiềm năng rừng , thuỷ điện phong phú, các di tích lịch sử và nhiều dân tộc có truyền thống văn hóa dân tộc đặc sắc rất thuận lợi cho phát triển du lịch. Nằm ở khu vực giáp biên giới 3 nước Việt Nam – Lào – Trung Quốc, các tỉnh Tây Bắc có thế mạnh kinh tế biên mậu với cả Lào và Trung Quốc, đồng thời là tâm điểm giao thương và khu vực hợp tác giữa các nước thuộc Tiểu vùng sông Mê Công mở rộng. Chính phủ Việt Nam cũng đã có chính sách đầu tư riêng cho Tây Bắc, nhưng với những bất lợi như địa hình hiểm trở, cơ sở hạ tầng thiếu và yếu kém, dân cư phân tán với nhiều dân tộc thiểu số, trình độ dân trí thấp, kinh tế chậm phát triển, đời sống nhân dân còn nhiều khó khăn, Tây Bắc vẫn là vùng kinh tế khó khăn và tỷ lệ hộ đói nghèo thuộc diện cao nhất cả nước.

2. Hiện trạng cấp điện cho khu vực Tây Bắc
Theo đặc điểm cung cấp năng lượng, các tỉnh Tây Bắc phân chia thành 2 khu vực là khu vực có điện lưới, tập trung ở các xã thuộc vùng thấp, gần trung tâm các huyện, thành phố thuận tiện giao thông và khu vực vùng sâu, vùng xa, vùng biên giới, có đặc điểm dân cư sống phân tán, nhu cầu năng lượng thấp, chưa có hoặc đầu tư đấu nối với lưới điện quốc gia gặp khó khăn và không kinh tế.

Có một thực tế là tại các vùng nông thôn miền núi thì điện chủ yếu dùng trong sinh hoạt tiêu dùng và thường chiếm tỉ lệ rất cao, khoảng trên 70%. Theo tính toán, tiêu thụ điện các huyện vùng sâu, vùng xa Việt Nam bình quân đầu người hiện chỉ khoảng 60kWh/người.năm. Theo thống kê của EVN, số hộ gia đình nông thôn miền núi Tây Bắc nước ta (bao gồm các tỉnh Hòa Bình, Sơn La, Điện Biên và Lai Châu và một phần Lào Cai, Phú Thọ) có mức độ điện khí hóa của vùng này mới đạt khoảng hơn 74,0%, là một trong những vùng lãnh thổ có tỷ lệ điện khí hóa thấp nhất cả nước.

Tình hình cấp điện phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất tại khu vực Tây Bắc như sau:
– Sử dụng điện lưới quốc gia: đây là giải pháp hiệu quả nhất về mặt kinh tế – kỹ thuật, tuy nhiên giải pháp này chỉ có thể áp dụng được đối với các địa phương gần lưới điện quốc gia…

– Sử dụng máy phát diesel: được áp dụng phổ biến do có ưu điểm là chi phí đầu tư thấp và dễ vận hành. Tuy nhiên, việc sử dụng các dạng nhiên liệu như xăng, dầu để chạy máy có ảnh hưởng lớn đến môi trường và giá thành xăng dầu hiện nay đang tăng khá cao, vào khoảng 21.300đ/lít. Vì vậy thời gian sử dụng máy phát diesel trong ngày là không nhiều, chủ yếu phục vụ khi có nhu cầu và trong giờ cao điểm.

– Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (NLTT): Hiện nay việc khai thác sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (đặc biệt từ các nguồn năng lượng nhiều tiềm năng là thủy điện nhỏ và năng lượng mặt trời (NLMT)) là rất phổ biến tại khu vực xa lưới điện quốc gia, đã mang lại hiệu quả xã hội rất rõ rệt, tuy nhiên do chi phí đầu tư cao (ngoại trừ thuỷ điện nhỏ), nguồn năng lượng phụ thuộc thiên nhiên, không ổn định là rào cản lớn khi triển khai giải pháp này. Cho đến nay phần lớn các dự án cấp điện từ nguồn năng lượng tái tạo đều ở quy mô nhỏ, phân tán, chưa được xã hội hoá, chủ yếu do tài trợ của chính phủ, của các tổ chức quốc tế.

Như vậy, có thể thấy rằng tình hình cung cấp và sử dụng điện tại khu vực Tây Bắc nói chung còn gặp nhiều khó khăn, các giải pháp cung cấp điện hiện nay đều không đảm bảo được chất lượng và sự ổn định cao. Đối với các địa phương xa lưới điện quốc gia thì giải pháp khả thi nhất là sử dụng các nguồn NLTT có tiềm năng như NLMT, thủy điện nhỏ … để cung cấp điện năng phục vụ nhu cầu của đồng bào, chiến sĩ tại khu vực này.

3. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại các tỉnh Tây Bắc
Ở Việt Nam, việc điều tra đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời đã được nhiều cơ quan nghiên cứu, trong đó chủ yếu do Viện khí tượng thuỷ văn thực hiện. Tính đến năm 1980, ngành khí tượng thủy văn đã xây lắp hơn 112 trạm đo khí tượng, trải dài khắp mọi miền tổ quốc từ vùng núi phía Bắc như Cao Bằng, Lai Châu đến hải đảo xa xôi như Phú Quốc, Côn Đảo. Các trạm khí tường này đã tiến hành đo trong nhiều năm các số liệu khí tượng phục vụ cho ngành khí tượng thủy văn như số liệu về bức xạ mặt trời, số giờ nắng, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, tốc độ gió, lượng mưa… Các số liệu về đo bức xạ MT bao gồm cường độ trực xạ, tán xạ, tổng xạ, tổng lượng tổng xạ, số giờ nắng trung bình ngày, tháng.

Đề tài nghiên cứu 52C- 01- 01 thuộc chương trình tiến bộ kỹ thuật của Nhà nước về năng lượng mới đã xây dựng Sổ tra cứu về bức xạ mặt trời của Việt Nam trên cơ sở số liệu quan trắc nhiều năm ở 18 trạm đo bức xạ (Khu vực miền Bắc có 9 trạm đo, khu vực miền Trung có 6 trạm đo, khu vực miền Nam có 3 trạm đo) và 74 trạm đo nắng trên phạm vi cả nước. Kết quả của đề tài nghiên cứu 52C- 01- 01 cho thấy, khu vực Tây Bắc được đánh giá có tiềm năng năng lượng mặt trời vào loại khá trong toàn quốc do không bị ảnh hưởng nhiều bởi gió mùa và hoàn toàn có thể ứng dụng hiệu quả các công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời tại khu vực Tây Bắc. Bức xạ mặt trời trung bình năm từ 4,1 – 4,9 kWh/m2/ngày. Số giờ nắng trung bình cả năm đạt từ 1800 – 2100 giờ nắng, các vùng có số giờ nắng cao nhất thuộc các tỉnh Điện Biên, Sơn La. Số liệu bảng 2 cho thấy, thời điểm trong năm khai thác hiệu quả nhất NLMT tại khu vực Tây Bắc là vào tháng 3 đến tháng 9, trong khi vào các tháng mùa đông hiệu quả khai thác NLMT là rất thấp.

Bảng 1. Giá trị trung bình cường độ bức xạ MT ngày trong năm và số giờ nắng của một số khu vực khác nhau ở Việt Nam [1]
Click to enlarge

Bảng 2. Tiềm năng NLMT tại khu vực Tây Bắc (Lai Châu) [1]
Click to enlarge

3. Ứng dụng công nghệ điện mặt trời cho các tỉnh Tây Bắc
Hiện nay, tại khu vực Tây Bắc có 2 dạng mô hình công nghệ cấp điện bằng PMT chính, đó là mô hình cấp điện độc lập (ngoài lưới điện) và mô hình cấp điện đấu lưới quốc gia.

Các mô hình cấp điện độc lập là các hệ không nối lưới, tự phát điện và cung cấp trực tiếp cho hộ tiêu thụ. Mô hình cấp điện này sử dụng phổ biến 2 loại công nghệ: công nghệ cấp điện độc lập sử dụng pin MT và công nghệ cấp điện độc lập kết hợp nguồn điện MT với các loại nguồn điện khác như điện gió, thủy điện nhỏ, sinh khối, điện diesel. Sự kết hợp các nguồn nói trên tùy thuộc nhu cầu, đặc điểm phụ tải, tiềm năng các nguồn NLTT tại chỗ.

Các trạm điện mặt trời đã lắp đặt tại khu vực Tây Bắc chủ yếu sử dụng pin tinh thể silic (đa tinh thể và đơn tinh thể) do là loại pin mặt trời có hiệu suất cao và được sản xuất phổ biến trên thị trường. Tuy nhiên, công nghệ pin tinh thể silic có giá thành còn khá cao và khả năng làm việc trong điều kiện thực tế tại khu vực này bị giảm khi thời tiết không thuận lợi (trong các tháng mùa đông, mây mù, nhiệt độ môi trường không khí cao…).

Gần đây, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ pin mặt trời màng mỏng đang dần được hoàn thiện về mặt kỹ thuật và được sản xuất, sử dụng nhiều tại nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Đức, Hungary…. Công nghệ pin mặt trời màng mỏng tuy có hiệu suất không cao bằng pin tinh thể silic nhưng lại có ưu điểm vượt trội là giá thành rẻ, có thể thi công trên một số địa hình không thuận lợi và đặc biệt có thể làm việc ngay cả khi điều kiện thời tiết không thuận lợi (mây mù, nhiệt độ môi trường không khí cao…). Một số kết quả thực nghiệm đã chứng minh trong cùng một điều kiện kỹ thuật (bức xạ mặt trời, góc nghiêng, điều kiện thời tiết, công suất, thời gian sử dụng) sản lượng điện năng sản xuất ra từ dàn pin tinh thể silic và pin mặt trời màng mỏng là hoàn toàn có thể tương đương nhau [4].

Trên cơ sở các kết quả đã nghiên cứu triển khai, nhóm tác giả đưa ra một số chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật so sánh pin tinh thể silic và pin màng mỏng như sau:

Bảng 3. Chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật so sánh pin tinh thể silic và pin màng mỏng
Click to enlarge

Click to englarge

Hình 2. Công nghệ pin mặt trời màng mỏng

Với giá thành đầu tư không cao cùng với khả năng hoạt động tốt trong điều kiện thời tiết không thuận lợi, có thể thấy rằng việc ứng dụng công nghệ pin mặt trời màng mỏng hoàn toàn có tính khả thi đối với khu vực Tây Bắc.

4. Đề xuất các mô hình công nghệ ứng dụng điện MT thich hợp cho vùng Tây Bắc
Trên cơ sở phân tích trên, nhóm tác giả đưa ra các mô hình công nghệ ứng dụng điện MT có chất lượng cấp điện tốt cho khu vực Tây Bắc, đặc biệt là các vùng chưa có lưới điện quốc gia. Các mô hình này bao gồm quy mô phụ tải, đối tượng sử dụng và đặc điểm công nghệ.

Bảng 4. Các mô hình công nghệ ứng dụng điện MT thích hợp cho vùng Tây Bắc

5. Kết luận và kiến nghị
+ Công nghệ cấp điện hợp lý nhất cho khu vực xa lưới điện quốc gia Tây Bắc là sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo có tiềm năng như NLMT, thủy điện nhỏ. Tùy thuộc vào vị trí địa lý, tiềm năng từng loại nguồn năng lượng tái tạo, nhu cầu, đặc điểm phụ tải và mật độ phân bố dân cư mà xác định các mô hình công nghệ thích hợp.

+ Khu vực Tây Bắc có tiềm năng NLMT vào loại khá trong toàn quốc và có thể ứng dụng hiệu quả các công nghệ NLMT tại khu vực này.
+ Các công nghệ pin mặt trời có thể áp dụng trong khu vực Tây Bắc là pin tinh thể silic và pin màng mỏng. Việc lựa chọn công nghệ pin mặt trời thích hợp cần được xác định dựa trên việc tính toán tối ưu về mặt kinh tế – kỹ thuật giữa các loại pin mặt trời trong điều kiện cụ thể.
+ Cần thiết xây dựng các đề tài nghiên cứu khoa học sử dụng phương pháp thực nghiệm để đánh giá khả năng ứng dụng pin mặt trời màng mỏng trong điều kiện tại các tỉnh Tây Bắc.

TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] NCVCC. TS. Ngô Tuấn Kiệt và cộng sự, Viện Khoa học năng lượng; “Nghiên cứu xây dựng mô hình Trạm cung cấp điện kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời và nguồn điện lưới tại Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam”; Đề tài Độc lập cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2010 – 2012.

[2] KSC. Trương Quốc Thành và cộng sự, Viện Khoa học năng lượng; “Trạm phát điện mặt trời độc lập phối hợp nguồn diesel dự phòng sử dụng thiết bị quản lý vận hành điều khiển từ trung tâm điều khiển”; Dự án chuyển giao công nghệ; 2010 – 2011.

[3] TS. Nguyễn Đình Quang và cộng sự, Viện Khoa học năng lượng; “Nghiên cứu, điều tra đề xuất quy hoạch sử dụng nguồn năng lượng nhỏ, phân tán (ngoài thủy điện) tỉnh Sơn La”,“Xây dựng trạm mô hình khai thác nguồn năng lượng tái tạo để cấp điện cho các cụm phụ tải nhỏ tại các vùng sâu vùng xa thuộc hai huyện Mộc Châu & Mai Sơn”; Đề tài Độc lập cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2009 – 2012.

[4] GS. Nguyễn Tiến Khiêm và cộng sự; “CÔNG NGHỆ PIN MẶT TRỜI VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO VÙNG BIỂN, HẢI ĐẢO VIỆT NAM”; Hội nghị triển khai hội thảo khoa học toàn quốc – Điều tra, khảo sát tiềm năng năng lượng biển Việt Nam; 2009.

ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – WWW.SAMTRIX.VN

Tìm hiểu về điện mặt trời cho hộ gia đình

Bấm vào  để xem toàn màn hình

English version

Nhà máy điện năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới đi vào hoạt động

Nhà máy điện chạy bằng năng lượng Mặt Trời lớn nhất thế giới do các công ty của Áo thiết kế và xây dựng vừa chính thức đi vào hoạt động tại thủ đô Riát của Arập Xêút sau 6 tháng hoạt động thử.

 

Năng lượng mặt trời – nguồn năng lượng tái tạo góp phần đảm bảo phát triển bền vững (Ảnh: IT)

 

Nhà máy điện chạy bằng năng lượng Mặt Trời tại Riát này do Viện nghiên cứu AEE INTEC và công ty chế tạo GREENoneTEC thiết kế và xây dựng cho Arập Xêút với giá 3,6 tỉ ơrô (4,72 tỉ USD).

Kính Mặt Trời chuyên dụng và hệ thống giá đỡ được thiết kế tốt hơn để bảo vệ thiết bị trước bão cát sa mạc tại Riát. Nhà máy điện này được lắp đặt các tấm pin Mặt Trời với tổng diện tích 36.000 m2, có khả năng cung cấp nước nóng cho 40.000 sinh viên và giảng viên của trường Đại học mang tên Công chúa Nura Bin Ápđunraman (Noura Bint Abdulraman).

Bộ trưởng Giao thông, Phát minh và Công nghệ Áo Đôrít Burét (Doris Bures) cho biết nhà máy này là bằng chứng cho thấy sự quảng bá thành công của công ty đổi mới công nghệ của Áo ra nước ngoài.

Bộ trưởng Burét cho biết 1/3 số tấm pin Mặt Trời được sử dụng ở Liên minh châu Âu (EU) được nhập khẩu từ Áo. Quốc gia Trung Âu này xuất khẩu khoảng 80% số tấm pin Mặt Trời sản xuất trong nước và con số này đã tăng lên 4 lần trong 5 năm qua. Bà tuyên bố được khích lệ bởi số liệu đầy triển vọng, Áo có kế hoạch đáp ứng toàn bộ nhu cầu nước nóng trên thị trường nội địa bằng năng lượng Mặt Trời vào năm 2025./.

Ứng dụng năng lượng mặt trời ở Cuba

Hơn một thập kỷ qua, điện năng lượng mặt trời đã làm thay đổi cuộc sống của nhiều cộng đồng miền núi Cu Ba. Năng lượng mặt trời cùng với các nguồn năng lượng tái tạo khác đang được coi là lựa chọn tốt nhất cho mục tiêu phát triển năng lượng bền vững tại quốc đảo vùng Ca-ri-bê này.

Ông Luis Bérriz, người đứng đầu Hiệp hội Thúc đẩy Các nguồn Năng lượng Tái tạo và Tôn trọng Môi trường Cu Ba (CUBASOLAR), cho biết tổng lượng bức xạ mặt trời mà Cu Ba nhận được mỗi ngày tương đương 50 triệu tấn dầu. Theo đó, nếu tiến hành phủ những tấm pin mặt trời lên các đường quốc lộ cao tốc dài khoảng 1.000km, chắc chắn Cu Ba sẽ có đủ nguồn năng lượng cần thiết đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước mà không cần sử dụng nhiên liệu hóa thạch hay dùng đến một mét vuông đất nông nghiệp nào.

Ông Luis Bérriz đang tiến hành kiểm tra một tấm pin năng lượng mặt trời
Ông Luis Bérriz đang tiến hành kiểm tra một tấm pin
năng lượng mặt trời (Ảnh: Jorge Luis Nanos/IPS)

Ông nhận định rằng Cu Ba nên nhanh chóng chuyển đổi từ việc sử dụng dầu sang sử dụng những nguồn năng lượng sạch khác, trước hết đi từ nâng cao mặt bằng nhận thức, công nghệ cũng như chuyên môn, tay nghề cần thiết của đội ngũ lao động.

Chỉ tính riêng năm 2010, năng lượng gió, thủy điện và từ sinh khối mía đã đóng góp cho Hệ thống Điện lực Quốc gia Cu Ba khoảng 178GWh, tương đương lượng tiêu thụ liên tục trong 4 ngày trên phạm vi toàn quốc gia và thay thế gần 46.000 tấn dầu.

Theo những con số thống kê chính thức được CUBASORLAR đăng tải trên tạp chí Energía y Tú, hiện nay, quốc gia này có 9.624 tấm pin năng lượng mặt trời, 8.677 cối xay gió, 6.447 lò năng lượng mặt trời, 554 nhà máy khí sinh học, 173 nhà máy thủy điện, 4 trang trại gió với khoảng 20 tua-bin gió và 608 lò sản xuất viên nhiên liệu sinh khối gỗ. Ngoài ra, Cuba còn có 57 máy phát điện tua-bin và 67 nồi hơi tại 61 nhà máy đường.

Để đưa Cu Ba vững vàng tiến bước trên con đường phát triển năng lượng sạch, nhiều chuyên gia cho rằng bên cạnh việc ban hành những quyết sách đúng đắn nhằm hiện đại hóa và nâng cao tính hiệu quả của nền kinh tế, quốc đảo này cần có một cơ chễ hỗ trợ cụ thể giúp đẩy nhanh hoạt động giới thiệu và sử dụng các thiết bị thay thế, hướng tới phát triển năng lượng bền vững mà không đặt gánh nặng lên chính quyền nhà nước.

Đây cũng sẽ là lựa chọn hấp dẫn, đáng tin cậy đối với các nhà đầu tư nước ngoài, đồng thời là động lực khuyến khích các ngành công nghiệp quốc gia sử dụng những nguồn năng lượng tái tạo mới.

Việt Nam vay vốn ODA Hàn Quốc để thực hiện dự án điện mặt trời

(TBKTSG Online) – Chiều 29-3, tại Hàn Quốc, Bộ Tài chính đã ký hiệp định vay vốn với Ngân hàng Xuất Nhập khẩu Hàn Quốc để phục vụ hai dự án điện mặt trời và xử lý nước thải tại tỉnh Quảng Bình và An Giang.

Theo thông tin phát đi từ Văn phòng Bộ Tài chính, hiệp định vay vốn vừa được Bộ trưởng Vương Đình Huệ và ông Dongsoo Kim, Chủ tịch Ngân hàng Xuất Nhập khẩu Hàn Quốc (Korea Eximbank) ký tại Seoul chiều 29-3. Số vốn vay với lãi suất ưu đãi sẽ được sử dụng cho dự án điện mặt trời tỉnh Quảng Bình và hệ thống xử lý nước thải và thoát nước thành phố Long Xuyên (tỉnh An Giang).

Theo phát ngôn viên của Ngân hàng Eximbank Hàn Quốc, số vốn vay có tổng giá trị 58 triệu USD, với lãi suất vay 1%, sẽ được quản lý thông qua Quỹ Hợp tác phát triển kinh tế, một quỹ được chính phủ Hàn Quốc thiết lập từ năm 1987. Nguồn vốn này sẽ được sử dụng cho các dự án phát triển ở Việt Nam. Trong đó, có dự án điện mặt trời tỉnh Quảng Bình và dự án hệ thống thoát nước và xử lý nước thải thành phố Long Xuyên (tỉnh An Giang). Dự án điện mặt trời ở Quảng Bình có mục tiêu cũng cấp điện mặt trời cho 55 thôn bản vùng sâu vùng xa (miền núi).

Cũng theo thông tin từ Bộ Kế hoạch và Đầu tư Việt Nam, vào tháng 1 năm 2012, Thủ tướng đã có văn bản chỉ đạo đồng ý cơ chế tài chính trong nước đối với Dự án Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải thành phố Long Xuyên theo đề nghị của Bộ Tài chính. Cơ chế tài chính trong nước đối với Dự án Điện mặt trời tỉnh Quảng Bình thực hiện theo chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ tại văn bản số 178/VPCP-KTTH ngày 10/1/2012.

UBND tỉnh Quảng Bình và Ngân hàng xuất nhập khẩu Hàn Quốc đã ký biên bản vay vốn thực hiện dự án cung cấp điện mặt trời cho 10 xã vùng sâu của tỉnh Quảng Bình.

Dự án sẽ xây dựng các trạm phát điện tập trung sử dụng năng lượng mặt trời với công suất 1.015 kWp để cung cấp điện cho 1.514 hộ dân ở 55 làng, bản mà điện lưới quốc gia không đến được thuộc 4 huyện Lệ Thủy, Quảng Ninh, Bố Trạch và Minh Hóa.

Ngoài ra, dự án còn cấp điện cho 41 điểm trường, 13 trạm bảo vệ rừng, 2 UBND xã, 8 nhà văn hoá bản… tại 10 xã vùng sâu, vùng xa của tỉnh. Ở các bản có đông số hộ sử dụng điện được lắp trạm phát điện tập trung, còn các hộ sử dụng riêng lẻ sẽ được dự án hỗ trợ lắp dàn pin cho từng hộ gia đình.

Tổng nguồn vốn của dự án là 13,668 triệu USD, trong đó KOREA EXIMBANK cho vay 12 triệu USD, còn lại là vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam. Dự kiến năm 2013, dự án hoàn thành và đưa vào sử dụng, cung cấp nguồn điện phục vụ sinh hoạt cho đồng bào các dân tộc thiểu số và một số đơn vị đóng ở 10 xã trên tuyến biên giới tỉnh Quảng Bình.

Người phát ngôn của ngân hàng Eximbank Hàn Quốc cũng cho biết, các dự án này sẽ được thực hiện bởi các doanh nghiệp Hàn Quốc, làm tiền đề cho các doanh nghiệp này bước vào thị trường Đông Nam Á.

Ông Vương Đình Huệ (ngồi, trái) và ông Dongsoo Kim ký Hiệp định vay vốn cho dự án tại Quảng Bình và An Giang. Ảnh: TBKTSG Online

Bên cạnh đó, các khoản hỗ trợ ODA của Hàn Quốc do Ngân hàng Xuất Nhập khẩu quản lý cũng đang phát huy hiệu quả, hỗ trợ cho công cuộc phát triển kinh tế – xã hội của Việt Nam. Việt Nam hiện đứng đầu trong danh sách các nước được nhận hỗ trợ từ Hàn Quốc, với số vốn hỗ trợ chiếm 10,6% tổng số vốn hỗ trợ của nước này cho các nước kém và đang phát triển.

Cũng trong chiều 29-3, ông Vương Đình Huệ đã ký biên bản ghi nhớ hợp tác trong lĩnh vực bảo hiểm giữa Bộ Tài chính Việt Nam và Ủy ban Dịch vụ Tài chính Hàn Quốc, do ông Seok Dong Kim, Chủ tịch Ủy ban làm đại diện.

Biên bản ghi nhớ hợp tác trong lĩnh vực bảo hiểm gồm các nội dung: cung cấp thông tin và tài liệu thuộc sở hữu của cơ quan được yêu cầu, kể cả chia sẻ thông tin về các trường hợp trục lợi bảo hiểm tiềm ẩn; trao đổi kinh nghiệm về quản lý, giám sát bảo hiểm qua hình thức đào tạo, hội thảo, thực tập theo chuyên đề, cung cấp sổ tay, tài liệu; chia sẻ thông tin và các hỗ trợ khác trong việc giám sát các doanh nghiệp nước ngoài và cung cấp dịch vụ bảo hiểm qua biên giới cũng như các vấn đề khác theo thoả thuận của các cơ quan quản lý.

Nguồn tham khảo:
1. Việt Nam vay vốn Hàn Quốc để làm điện mặt trời (TBKTSG Online, 29/03/2012)
2. Eximbank to offer loans for Vietnam development projects (The Korea Herald, 29/03/2012)
3. Trên 771 tỷ đồng đầu tư cấp điện cho các thôn bản chưa có điện tỉnh Quảng Bình(CPC, 22/03/2012)
4. Phê duyệt nội dung Hiệp định vay vốn EDCF Hàn Quốc (MPI, 01/02/2012)
5. Quảng Bình: Hơn 13,6 triệu USD cấp điện mặt trời cho 10 xã (Thiennhien.net, 04/07/2011)