Tổng quan và Hiện trạng Năng lượng mặt trời Việt Nam

NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜIcông nghệ điện & nhiệt mặt trời

Đặng Đình ThốngViệ Vật Lý Kỹ Th ậtViện Vật Lý Kỹ Thuật

Đại học Bách khoa Hà NộiĐT. 0913 363947

Email: [email protected]

1

năng lượng bức xạ mặt trờig ợ g ạ ặCông nghệ điện & nhiệt mặt trời

NỘI DUNGNỘI DUNG1- Nguồn NL mặt trời2- Công nghệ Quang Điện & ứng dụng3 Công nghệ Nhiệt mặt trời & ứng dụng3- Công nghệ Nhiệt mặt trời & ứng dụng4- Ứng dụng NLMT ở Việt nam

2

I- NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

I NGUỒN NLMTI- NGUỒN NLMT• Kích thước, khoảng cách (hình

vẽ)• Nhiệt độ: Lõi 15 106K; bề mặt• Nhiệt độ: Lõi, 15.106K; bề mặt,

5778K • Thành phần khí: 78,4% H2, Heli

19,8%, các nguyên tố khác , , g y1,8%.

• Áp suất:bên trong MT cao hơn 340.108 MPa.Phản ứng nhiệt hạt nhân: Tổ hợp các proton tạo thành hạt nhân He và năng lượng E

3

NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Phản ứng nhiệt hat nhân:Phản ứng nhiệt hat nhân:

1H + 1H = 2H + e + γ2H + 1H = 3He + γ3 3 4 13He + 3He = 4He + 2 1H-----------------------------------4 1H 4He + e + γ + ∆m E = ∆m.c2 ( c = 3.108m/s)

1 ả 111 g proton 1H tham gia phản ứng tạo ra một NL = 6,3.1011J.► Công suất bức xạ MT: 3,865.1026 J/s, ≈ NL đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than.► Quả đất nhận được 17,57.1016J/s, ≈ NL đốt cháy hết 6.106 tấn than.

• Do ∆m nên MT mất 4,22.106 tấn/s sau 15.1013 năm MT cháy hết.

4


Bản chất của bức xạ MT

• Sóng điện từ, có phổ bước sóng rất rộng, λ = (10-10 ÷ >1014)μm (tia vũ trụ đến sóng vô tuyến điện)ụ g y ệ )

• Năng lượng BXMT tập trung chủ yếu trong vùng phổ từ 0,2 đến 3 μm, chiếm khoảng 80% NL BXMT.

• Mắt người nhận được vùng sóng có λ = (0 4 ÷ 0 76) μm – Ánh sánhMắt người nhận được vùng sóng có λ (0,4 0,76) μm Ánh sánh nhìn thấy

• Ở ngoài vũ trụ (ngoài tầng khí quyển quả đất mật độ NLMT không đổi và bằng Isc = 1364 W/m2 gọi là hằng số MTvà bằng Isc 1364 W/m2 gọi là hằng số MT.

• Ngoài vũ trụ BXMT chỉ có một thành phần là các tia MT truyền thẳng gọi là trực xạ.

5


Bức xạ MT tới bề mặt quả đất- ảnh hưởng lớp khí quyểnQĐ bị b h bởi ột lớ / ỏ khí ể QĐ ó độ dà kh ả 10k• QĐ bị bao quanh bởi một lớp/vỏ khí quyển QĐ có độ dày khoảng 10km, gồm các phân tử khí (O2, N2, CO2,NOx, Sox,…), hơi nước (H2O), các hạt bụi, v.v…Ti ặt t ời khí lớ khí ể bị• Tia mặt trời khí qua lớp khí quyển bị:– Các phân tử khí, hơi nước, buị,… làm tán xạ và hấp thụ một phần NL,

nên khi đến mặt đất chỉ còn khoảng 70% NLMT ngoài vũ trụ; mật độ đ i 1000W/ 2cực đại ∼1000W/m2.

– Do bị tán xạ nên tới mặt đất BXMT có 2 thành phần là trực xạ và nhiễu xạ. Thành phần nhiễu xạ đến điểm quan sát trên mặt đất từ mọi

hươ ủ bầ t ời Tỷ lệ á thà h hầ h th ộ à thời i ịphương của bầu trời. Tỷ lệ các thành phần phụ thuộc vào thời gian, vị trí quan sát và vào thời tiết.

Tổng trực xạ và nhiễu xạ gọi là tổng xạ.

6

NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜIGUỒ G ƯỢ G Ặ Ờ

Bức xạ MT tới bề mặt quả đất ảnh hưởng của chuyển động QĐ – MTảnh hưởng của chuyển động QĐ – MT

QĐ quay xq MT với chu kỳ 365,25 ngày; Chuyển động Quay xq trục riêng B-N với chu kỳ 24 giờ. Trục quay riêng B-N tạo một góc 23,45 o. =► NLMT luôn thay đổi theo thời gian và vĩ độ.y g ộ

21-9 Thu ph©n

Ph¸ t Õ Ü ®

NB

21-12§«ng chÝ Tia mÆt trêi Tia mÆt trêi

MÆt trêi

23,50

VÜ tuyÕn 23,50 B¾c

Ph¸p tuyÕn quÜ ®¹o qu¶ ®ÊtN N

NB

B

§êng xÝch ®¹o

§êng xÝch ®¹o§«ng chÝ

21-6H¹ chÝ

21-3Xu©n ph©n

QuÜ ®¹o cña qu¶ ®Êt

VÜ tuyÕn 23,50 Nam

Trôc quay riªng cña qu¶ ®Êt

N

N

N

B

7

Xu©n ph©n

23,50

N

NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜIỢ Ặ

CÁC THÀNH PHẦN BXMT TỚI BỘ THU

1. Trực xạ: các tia đi thẳng từ MT2 Tán xạ: các tia đến mặt bộ thu từ mọi Mặt trời2. Tán xạ: các tia đến mặt bộ thu từ mọi

hướng trên bầu trời do các tia MT bị tán xạ trên các phân tử khí, hạt bụi,… trong lớp khí quyển QĐ

Tia trực xạ

Tia tán xạ

3. Phản xa: các tia phản xạ từ mặt nền xung quanh bộ thu do các tia MT bị phản xạ ở măt nền. Phụ thuộc hệ số

hả ủ ặt ề

xạ

Tia phản xạ

Mặt phản xạ của mặt nền. thu

Mặt nền

8


CÔNG THỨC TÍNH NLMT TỚI MẶT BỘ THU ĐẶT NGHIÊNGGồ 3 thà h hầ Tá hả à t• Gồm 3 thành phần: Tán xạ, phản xạ và trực xạ

• Tổng NLMT tới một bộ thu trên mặt đất:

IIII ++ RtDtBtTt IIII ++=

RIIIII ThDht

DhThTt ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

+−=2cos1

2cos1

coscos

)( ββθθ

h ⎠⎝⎠⎝ 22cosθcosθi = (cosφ.cosβ + sinφ.sinβ.cosAZS )cosδ.cosω + cosδ.sinω.sinβ.sinAZS

+ sinδ(sinφ.cosβ - cosφ.sinβ.cosAZS ).R hệ ố hả ủ ặt ềR = hệ số phản xạ của mặt nền.

ITh, IDh là mật độ tổng xạ và tán xạ NLMT trên mặt ngang; ITt, IBt, IDt và IRt là mật độ NLMT tổng, trực xạ, tán xạ và phản xạ tới mặt thu đặt nghiêng.

9

TIỀM NĂNG NLMT Ở VIỆT NAMỆ

Bảng 1: Mật độ NLMT và số giờ năng trung bình năm đối với các vùng ở Việt nam (Ng ồn Viện NL)nam (Nguồn: Viện NL)

TT Vùng lãnh thổ Mật độ NLMT (kcal/cm2.năm)

Số giờ năng TB (giờ/năm)

1 Đông Bắc 100 – 125 1500-1700

2 Tây Bắc 125 – 150 1750-1900

3 Bắc Trung bộ 140 – 160 1700-2000

• Vùng Đông Bắc có NLMT thấp nhất

4 Nam Trung bộ và Tây nguyên 150 – 175 2000-2600

5 Nam bộ 130 - 150 2200-2500

• Vùng Đông Bắc có NLMT thấp nhất.• Tây Bắc và Bắc Trung bộ: khá• Từ Đà Nẵng trở vào: NLMT có tiềm năng rất tốt.

Nói chung NLMT ở Việt nam có tiềm năng tốt và có khả năng khai thác ứng dụng hiệ ả

10

hiệu quả.

CHƯƠNG II- CÔNG NGHỆ NLMT

CÔNG NGHỆ NLMTCÔNG NGHỆ NLMT

1. Công nghệ Quang-điện2. Công nghệ nhiệt mặt trời

CN nhiệt MT nhiệt độ thấp dựa trên hiệu ứng nhà kínhệ ệ ộ p ự ệ gCN nhiệt MT nhiệt độ cao

11

CÔNG NGHỆ NLMT

CÔNG NGHỆ QUANG ĐIỆNCÔNG NGHỆ QUANG-ĐIỆN

1. Hiệu ứng Quang-Điện trên lớp tiếp xúc bán dẫn p/nấ ể2. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của pin mặt trời tinh thể Si

3. Các đặc trưng quang-điện của pin mặt trời4. Mô đun pin mặt trời5. Nguồn điện mặt trời độc lập6. Nguồn điện mặt trời nối lưới7. Hiện trạng ứng dụng điện mặt trời ở Việt nam và xu hướng

12

Vài nét về lịch sử phát triển

• Năm 1839 nhà vật lý Pháp Alexandre Edmond Becquerel phát hiện Hiệu ứng Quang-điện.• Năm 1883 pin năng lượng mặt trời đầu tiên được Charles Fritts (Mỹ) tạo thành bằng cách

phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo nên điện cực.• Năm 1946, Russell Ohl đã tạo ra pin năng lượng mặt trời có hiệu suất 1%. • Năm 1954 tế bào quang điện đạt hiệu suất 6% được làm từ Silíc (Phòng thí nghiệm Bell ở

Mỹ) và Cu2S/CdS (Không quân Mỹ).• Năm 1963 Sharp Corp (Nhật) đã sản xuất những tấm pin mặt trời tinh thể Silíc thương mại• Năm 1963 Sharp Corp (Nhật) đã sản xuất những tấm pin mặt trời tinh thể Silíc thương mại

đầu tiên.• 1966 Đài quan sát thiên văn của NASA sử dụng hệ thống pin mặt trời công suất 1kW. • Năm 1973 năm quan trọng của điện mặt trời. Do cuộc khủng hoảng dầu mỏ, các nước bắt

ầ ề ấđầu quan tâm nhều hơn tới năng lượng tái tạo. Hội thảo Cherry Hill tại Mỹ đánh dấu sự ra đời quỹ nghiên cứu về điện mặt trời. Ngôi nhà đầu tiên được lắp hệ thống pin mặt trời làm từ Cu2S do trường ĐH Delaware chế tạo.

• Năm 1995 dự án thí điểm “1000 mái nhà” lắp pin mặt trời của Đức, là động lực cho việc ể ềphát triển chính sách về điện mặt trời ở Đức và ở Nhật.

• Năm 1999 tổng công suất lắp đặt pin mặt trời trên thế gới đạt 1GW.• Năm 2010, tổng công suất pin mặt trời trên thế giới đạt 37,4GW (trong đó Đức có công

suất lớn nhất với 7,6GW.)

13

suất lớn nhất với 7,6GW.)

CÔNG NGHỆ QUANG-ĐIỆNỆ Ệ

I- HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN TRÊN TIẾP XÚC BÁN DẪN P/N1 1 Bán dẫn loại n và p1.1- Bán dẫn loại n và p• Bán dẫn là vật liệu có tính dẫn điện trung gian giữa kim loại và điện môi.• Trong chất bán dẫn tinh khiết có 2 loại hạt dẫn: (1)- các hạt dẫn điện là điện tử

điệ â ê tố à (2) á lỗ t ố điệ tí h d ê tốmang điện âm nguyên tố và (2)- các lỗ trống mang điện tích dương nguyên tố (điện tích nguyên tố = 1,6.10-19C). Mật độ điện tử ni = mật độ lỗ trông pi.

• Bán dẫn loại n: pha vào bán dẫn tinh khiết các tạp chất có hóa trị cao hơn bán dẫn tinh khiết ta có bán dẫn loại n mật độ điện tử nn rất lớn hơn mật độ lỗ trốngdẫn tinh khiết ta có bán dẫn loại n, mật độ điện tử nn rất lớn hơn mật độ lỗ trống pn. nn >> pn . Điện tử là hạt dẫn cơ bản. (VD: pha tạp Phốtpho P hóa trị 5 vào bán dẫn Si hóa trị 4 ta có bán dẫn n-Si).

• Bán dẫn loại p: pha tạp có hóa trị nhỏ hơn (VD pha Bo- hóa trị 3 và Si) có bán ạ p p ạp ị ( p ị )dẫn loại p. Mật độ Hạt dẫn chủ yếu là lỗ trống pp, pp >> np.

14

CÔNG NGHỆ QUANG-ĐIỆN

I- HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN TRÊN TIẾP XÚC BÁN DẪN P/N1 2 Tiếp xúc Bán dẫn p/n1.2- Tiếp xúc Bán dẫn p/n• Cho các bd p và n tiếp xúc (điện tử) với nhau. Do chênh lệch về mật độ, Nn >>

Pn ; Np << Pp nên Điện tử khuêch tán từ bd n → bd p, lỗ trống khuếch tán ngược lại, từ bd p → bd n. Kết quả hình thành một lớp tiếp xúc bánlại, từ bd p → bd n. Kết quả hình thành một lớp tiếp xúc bán dẫn p/n, trong đó phía bd n tích điện dương, phía bd p tích điện âm.

• Hình thành điện trường tiếp xúc Etx định xứ ở lớp tiếp xúc, hướng từ bd p sang bd n (xem hình 2)bd n. (xem hình 2).

• Quá trình khuêch tán và hình thành điện trường tiếp xúc hay hiệu điện thế tiếp xúc định xứ phụ thuộc vào bản chất các bán dẫn và nhiệt độ được cho bởi biểu thức sau:ni = pi là mật độ điện tử và lỗ trốngtrong bd tinh khiết; k- hằng số Bolzman;q- điện tích nguyên tố.

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡= 2ln

i

pntx n

pnq

kTU

15

q điện tích nguyên tố.


I- HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN TRÊN TIẾP XÚC BÁN DẪN P/N1 3 Hiệu ứng quang điện trên lớp tiếp xúc Bán dẫn p/n1.3- Hiệu ứng quang – điện trên lớp tiếp xúc Bán dẫn p/n• Khi chưa chiếu sáng lớp tiếp xúc bán dẫn p/n nói trên là một Đi-ốt, cho dòng

điện đi theo một chiều là chiều từ bd n sang bd p và được ký hiệu như hình vẽ. Lớp tiếp xúc p/n có tính chỉnh lưu dòng điênLớp tiếp xúc p/n có tính chỉnh lưu dòng điên.

Bán dẫn n Bán dẫn p

A

16

Ký hiệu Đi-ốt và chiều phân cực thuận đi-ốt


I- HIỆU ỨNG QUANG ĐIỆN TRÊN TIẾP XÚC BÁN DẪN P/N1.3- Hiệu ứng quang – điện trên lớp tiếp xúc Bán dẫn p/nệ g q g ệ p p p• Chiếu sáng lớp tiếp xúc bán dẫn p/n:

– Các cặp điện tử- lỗ trống mới liên kết yếu với nhau được hình thành. – Do có Etx định xứ nên các điện tử và lỗ trống bị “xé ra” khỏi liên kết cặp và– Do có Etx định xứ nên các điện tử và lỗ trống bị xé ra khỏi liên kết cặp và

bị đNy về các hướng ngược nhau: lỗ trống chuyển động cùng chiều, còn điện tử chuyển động ngược chiều Etx. Hai đầu các bán dẫn p và n xuất hiện một s.đ.đ quang-điện. N ếu nối các bán dẫn với một mạch ngoài ta sẽ có một dòng điện chạy từ bd p sang bd n gọi là dòng quang điện (xem hình …).

– Hiện tượng xuất hiện dòng điện ở mạch ngoài nối các đầu lớp tiếp xúc bd p/n khi chiếu sáng lớp tiếp xúc p/n gọi là Hiệu ứng quang điện.

– Ứng dụng hiệu ứng Quang điện trên tiếp xúc bán dẫn p/n để chế tạo pin mặt trời.

17


II- Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của PMT tinh thể Sig y ý ạ ạ ộ g

18


II- nguyên lý cấu tạo và hoạt động g y ý ạ ạ ộ gcủa PMT tinh thể Si

2.1- Cấu tạo:• Thành phần chính là lớp TX bán dẫnThành phần chính là lớp TX bán dẫn

p/n. Lớp n rất mỏng, ~10-12μm để cho ánh sáng có thể xuyên qua. Lớp p dày ~ 300-500 μm;

ằ• Điện cực trên bằng kim loại và có dạng lưới để ánh sáng đi qua; điện cực dưới bằng lớp mỏng kim loại;

• Mặt trên là màng chống phản xạ ánh• Mặt trên là màng chống phản xạ ánh sáng.

19


2.2- Pin mặt trời và mô đun PMT• Điều kiện chuẩn để đánh giá thông số• Điều kiện chuẩn để đánh giá thông số

PMT: – Cường độ sáng I0 = 1000W/m2;– Nhiệt độ: 25oC.ệ ộ

• Đối với PMT Si: Imax = 25-30 mA/cm2

Vmax = 0,5-0,6 V.• Để có công suất, dòng điện, hiệu điện thế đủ lớn

ể ể ắ ể ổvà để vận chuyển, lắp đặt thuận lợi, để tăng tuổi thọ của PMT người ta ghép nhiều pin lại và sản xuất các mô đun PMT (solar PV module)..

Hình phải là 1 PMT (solar cell) tinh thể Si hoàn thiện.

20

CÔNG NGHỆ QUANG-ĐIỆNỆ Q Ệ

2.2- Pin mặt trời và mô đun PMTHình trái: Cấu trúc lớp của mô đun PMT; Hình phải: các loại mô dun PMT.

TÊm kÝnh phÝa trªnp

TÊm keo EVA

Líp c¸c pin mÆt trêi ®· hµn ghÐp ®iÖng p Ö

TÊm keo EVATÊm ®¸y

21

TÊm ®¸y


II- nguyên lý cấu tạo và hoạt động của PMT tinh thể Si

2.2- Hoạt động:• Chiếu sáng PMT, các nguyên tử trong pin hấp thụ ánh sáng và sinh ra

các cặp điện tử- lỗ trống, e– - h+.ở ế ố• Do có Etx ở lớp tiếp xúc bd p/n nên các cặp e– - h+ bị tách ra và bị gia tốc

theo các hướng ngược nhau: e- chuyển động ngược chiều, h+ chuyển động cùng chiều Etx mạch ngoài có dòng điện- dòng quang-điện.

• Công suất điện do PMT phát ra tỷ lệ với:• Công suất điện do PMT phát ra tỷ lệ với:– Cường độ ánh sáng tới– Diện tích PMT được chiếu sáng

Phụ thuộc vật liệu PMT– Phụ thuộc vật liệu PMT

22

III- Các đặc trưng của PMT tinh thể Si

2.3- Hiệu suất chuyển đổi của PMTệ y1. Đo ở điều kiện chuẩn:

• Eo = 1000W/m2; T = 25oC2. Định nghĩa hiệu suất η2. Định nghĩa hiệu suất η

ocscmmm

EAVIFF

AEVI

EAP

...

.===η

3. Đối với PMT Si: η = 14 – 18%Đối với Mô đun PMT Si: 12 – 15%

ooo EAAEEA ..

Đối với Mô đun PMT Si: 12 15%Mô đun PMT màng mỏng vô định hình: η = 7 – 10%

23

IV- Một số ứng dụng của PMT

4.1- Các hệ nguồn Điện mặt trờiệ g ệ ặ

Có 3 loại hệ thống:

1. Hệ nguồn PMT độc lập

ồ ố2. Hệ nguồn PMT nối lưới

3. Hệ nguồn lai ghép.

• Hệ 1 và 3 ứng dụng ở các khu vực không có lưới điện (nông thôn g g g ( gmiền núi, vùng sâu, vùng xa, các đảo, công suất dàn PMT nhỏ).

• Hệ 2 ứng dụng ở các khu vực có lưới điện (các nước phát triển, công suất dàn PMT lớn).)

24

IV- Một số ứng dụng của PMTộ g ụ g

4.2- Hệ nguồn PMT độc lậpCác thành phần:

ấ(1)- Tấm PMT

(2)- Bộ điều khiển phóng/nạp(3)- Bộ đổi điện

ắ(4)- Bộ ắc qui(5)- Các tải tiêu thụ.

25

IV Một số ứng dụng của PMTIV- Một số ứng dụng của PMT

4.2.1- DÀN PMT: hấp thụ NL ánh sáng mặt trời biến đổi thành NL dòng điện một chiều (hiệu ứng quang-điện).

• Công suất dàn pin:

η××

=I

mWEWpP

2/1000)(

E = điện năng tiêu thụ hàng ngày (kWh/m2.ngày); ITt = Tổng xạ ở địa điểm lắp đặt; η= hiệu suất tổng của hệ thống.

ắ

η×TtI

• Lắp đặt: Ngoài trời; hướng Nam; góc nghiêng β = φ + 100.

4.2.2- Bộ ắc qui: tích trữ điện năng cho khi không có nắng; ổn định hiệu điện thế.• Dung lượng Bộ ắc qui: N = số ngày dự trữ không có nắng, V= hiệu điện thế Bộ

ăc qui, D= độ sâu phóng điện, ηb = hiệu suất phóng/nạp điện của bộ ắc qui.Ah

DVNEC

b ×××

=η

26

DV b ×× η

IV- Một số ứng dụng của PMTIV Một số ứng dụng của PMT

4.2.3- Bộ điều khiển (charge controller): thiết bị điện tử, điều khiển quá trình phóng nạp điện cho Bộ ắc qui, bảo vệ ắc qui.

4.2.4- Bộ biến đổi điện (Inverter): biến đổi điện một chiều (DC) từ dàn PMT hay Bộ ắc qui thành điện xoay chiều (AC) cấp cho các tải AC.

4.2.5- Tải: là các thiết bị tiêu thụ điện. Thiết bị tiêu thụ điện DC là tải DC; thiết bị dùng điện AC là tải AC.

Một vài hình ảnh

27

Một số hệ nguồn PMT độc lập

28


4.3- Hệ nguồn PMT nối lưới: Điện DC từ dàn PMT ⇒ Bộ đổi điện ⇒ hòa vào lưới điện; Yêu cầu về hòa mạng (đồng bộ về pha và độ phân cực) Lưới điện đóng vaiđiện; Yêu cầu về hòa mạng (đồng bộ về pha và độ phân cực). Lưới điện đóng vai trò “Bộ ắc qui” (không dùng Bộ ác qui).

Lưới điệDàn Pin MT

Lưới điện

Tải tiêu thụ điện

Biến đổi điện DC/AC

CT1

CT2

TV

Quạt

Tủ lạnh

Sơ đồ Hệ điện mặt trời nối lưới

29

Hệ nguồn điện mặt trời nối lưới ở Bộ Công thương(Hoàn thành tháng 11 năm 2010)(Hoàn thành tháng 11 năm 2010)

30

Một số dàn PMT của nhà máy điện mặt trời nối lưới

31


Sơ đồ hệ nguồn NLTT hỗn hợp/lai ghép

DànPMT

Turbin gió

Thủy điện nhỏ

Máy phát Điezen

Solar Invert-er

Wind Inverter

Inverter 2 chiều

Bộ ắc qui

Tải 1 Tải 2 Tải 3

• Hệ nguồn 100kWPMT + 24 kW Thủy điện Mang Yang, Gia Lai (NEDO);Hệ nguồn 28kW PMT + 20 kW Điezen Cù Lao Chàm Quảng Nam (VSRE)

Bộ ắc qui

32

• Hệ nguồn 28kW PMT + 20 kW Điezen, Cù Lao Chàm, Quảng Nam (VSRE)

Ứng dụng công nghệ Điện mặt trời

Các ưu & nhược điểm

ƯU ĐIỂM:(1) Lắp đặt, vận hành đơn giản, dễ dàng; gần như không phải bảo trì, bảo dưỡng;

ầ ễ(2) Không cần nhiên liệu; không gây ô nhiễm môi trường (không phát thải, không tiếng ồn, không chuyển động,…)

(3) Ứng dụng được mọi nơi, đặc biệt khu vực miền núi,vùng sâu, vùng xa, hải đảo;

(4) Hoạt động tin cậy, lâu dài (trừ ắc qui phải thay định kỳ)

NHƯỢC ĐIỂM:

(1) Đầ t b đầ(1) Đầu tư ban đầu cao

(2) Phải chăm sóc và thay ắc qui.

33

Hiện trạng ứng dụng điện MT ở Việt nam

• Tổng công suất lắp đặt cho đến nay khoảng 1 6 – 1 8 MWp trong đó:Tổng công suất lắp đặt cho đến nay khoảng 1,6 1,8 MWp, trong đó:– 25-30% cho hộ gia đình, installed capacity: tấm pin 50 – 80Wp/hệ; các hệ

cho hộ tập thê có dàn pin CS 1.0 up to 100kWp/hệ– Ngành thông tin viễn thông, 35%, CS dàn pin: 300- 10.000Wp/hệ. – Giao thông đường sông, đường biển: 35%, CS dàn pin 200- 2000Wp/hệ.

• Công nghệ:– Các hộ miền núi, vùng sâu, vùng xa,…: hệ nguồn PMT độc lập

Hệ ồ l i hé hệ h là ã (PMT di l PMT thủ điệ PMT– Hệ nguồn lai ghép: hệ cho làng, xã, (PMT + diesel ; PMT + thủy điện, PMT + động cơ gió, … + ắc qui). Ngành viễn thông ( PMT + diesel + ắc qui); Ngành giao thông đường thủy ( PV + ắc qui).

• Giá cả:– Đầu tư hệ thống: 8000-10 000USD/kWp – Riêng mô đun PMT: 4000-5000 USD/kWp

34

Một số hình ảnh hệ điện MT do Trung tâm NLM ĐH Bách khoa HN xây dựngĐH Bách khoa HN xây dựng

35

Nhà máy điện mặt trời Bãi Hương, Cù lao Chàm, Quảng NamẢnh trái: các bộ biến đổi điện PMT (đỏ) và cho ắc qui (vàng); ( ) ( g)

Ảnh phải: Dàn để ắc qui.

36

Các hệ chiếu sáng LED dùng PMT

37

Các hệ PMT sử dụng cho thông tin viễn thông (ảnh trái) và giao thông đường thủy (ảnh phải)g y ( p )

38

CÔNG NGHỆ NHIỆT MẶT TRỜIỆ Ệ Ặ

• Biến đổi NLMT thành nhiệt năng

• Có 2 công nghệ:– CN nhiệt MT nhiệt độ

thấp dựa trên hiệu ứng hà kí hnhà kính

– CN nhiệt MT nhiệt độ cao dựa trên hiệu ứng hội tụ ánh sánghội tụ ánh sáng

39

CÔNG NGHỆ NHIỆT MẶT TRỜI NHIỆT ĐỘ THẤP

Hiệu ứng nhà kính: kính có tính chất vật lý sau: cho ánh sáng có bước sóng λ < 0,8 μm qua dễ dàng, ngăn không cho ánh sáng có λ > 0,8 μm.

N ổKhoảng hơn 70% N LMT tập trung ở vùng phổ λ < 0,8 μm.

Hộp thu NLMT hiệu ứng nhà kính: các tia MT có λ < 0,8 μm xuyên qua tấm kính đậ (70% N LMT) Cá ti MT tới tấ hấ th bị hấ th à h ể thà h hiệtđậy (70% N LMT). Các tia MT tới tấm hấp thụ bị hấp thu và chuyển thành nhiệt. Tấm hấp thụ nóng lên và phát ra các tia sóng dài, λ > 0,8 μm, nên bị kính ngăn lại.Kết quả: N LMT vào hộp, khôngra được hộp = “bẫy nhiệt”ra được, hộp = bẫy nhiệt . N LMT tích tụ lại trong hộp,làm tấm hấp thụ và khôngkhí trong hộp nóng lên hàngkhí trong hộp nóng lên hàngtrăm độ.

⇒ Hiệu ứng nhà kính.

40

Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấpg g ệ ệ ặ ệ ộ p

Một ố ứ dMột số ứng dụng:

■ Thiết bị đun nước nóng mặt trời

4

1

2

Níc nãng ra

Nguyên lý:• Hàn các ống kim loại vào

tấm hấp thụ và cho nước chảy qua;

3

(a)chảy qua;

• Hiệu ứng đối lưu tự nhiên;• Đối lưu cưỡng bức.

5

Níc l¹nh vµo

TÊm kÝnh

Líp vá c¸ch nhiÖt

1

2

Tia s¸ng mÆt trêi

èng dÉn níc kim lo¹i

4

5

(b)

p Ö

TÊm hÊp thô3

g ¹

41

Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấpNguyên lý hoạt động TB nước nóng NLMT đối lưu tự nhiên và cưỡng bức

42

Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấpMột số hình ảnhMột số hình ảnh

TB tấm-ống phẳng (ảnh trên)Và TB ống thủy tinh chân Không (ảnh dưới)

43

Một số hệ thống nước nóng NLMT

44

Nhiệt mặt trời - Các ứng dụng khácSấy, chưng lọc nước, sưởi ấm, gia nhiệt cho các quá trình SX côngnghiệp, trồng trọt, v.v…

45

CÔNG NGHỆ NHIỆT MẶT TRỜI NHIỆT ĐỘ CAO

Nguyên lý:Sử dụng các thiết bị HỘI TỤ bức xạ mặt trời trong một diện tích lớnà ột kh ó diệ tí h hỏ tă ật độ NL tă hiệt độ (hàvào một khu vực có diện tích nhỏ ⇒ tăng mật độ NL ⇒ tăng nhiệt độ (hàng

trăm hay hàng nghìn độ C)Các thiết bị hội tụ:• Gương cầu gương parabon• Gương cầu, gương parabon• Máng parabon• Các gương phẳng phản xạ hội tụ

46

Máng hội tụ parabong ộ ụ p

47

CÔNG NGHỆ NHIỆT MẶT TRỜI NHIỆT ĐỘ CAO

Một số ứng dụng• Bếp mặt trời• Nhà máy nhiệt điện mặt trời

48

1- Nhà máy Nhà máy nhiệt điện mặt Trời sử dụng đĩa parabôn ở California có công suất 300MW (ảnh trên);

2- Nhà máy nhiệt điện mặt trời PS10, 11MW Tây Ban Nha (ảnh dưới,bên trái);

3- Nguyên lý nhà máy nhiệt điện MT dùng máng hội tụ Parabon (ảnh dưới, phải).

49

Xin cảm ơn quí vị đã chú ý lắng nghe !cả ơ qu ị đã c ú ý ắ g g e

50

Documents

Tổng quan và Hiện trạng Năng lượng mặt trời Việt Nam