Tiềm năng và xu hướng công nghệ phát triển điện mặt trời ở Việt Nam

HỘI THẢO PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG BỀN VỮNG Ở VIỆT NAM: GÓC NHÌN CÔNG NGHỆ

Đỗ Đức TưởngNhóm Năng lượng tái tạo Việt Nam

Tiềm năng và xu hướng công nghệ phát triển điện mặt trời

ở Việt Nam

Hà Nội, 31/7/2017

Nội dung trình bày

Dẫn đề Giới thiệu Công nghệ điện mặt trời Xu hướng phát triển ĐMT trên thế giới Tiềm năng phát triển ĐMT ở Việt Nam Khuyến nghị

Chúng ta giống như những nông dân đi thuê đất canh tác, phải chặt dỡ hàng rào xung quanh nhà để lấy củi đốt trong khi chúng ta nên sử dụng các nguồn năng lực vô hạn như mặt trời, gió, thủy triều,… Tôi muốn đầu tư vào năng lượng mặt trời. Một nguồn năng lượng thật tuyệt vời! Tôi hi vọng chúng ta sẽ không chờ đến khi nguồn dầu mỏ và than đá cạn kiệt rồi mới nghĩ tới cách khắc phục.

Thomas Edison

Trữ lượng các nguồn năng lượng trên trái đất

Nguồn: Richard Perez* & Marc Perez, 2015

Ứng dụng năng lượng mặt trời

www.worldsolarchallenge.org Tạp chí Photon 1/2001

www.theindependentbd.comwww.altestore.com

www.casio.com

www.sonha.com.vn

Điện mặt trời là gì

• Điện mặt trời là nguồn điện có từ việc biếnánh sáng mặt trời thành điện năng thôngqua 1 trong 2 quá trình quang nhiệt hoặcquang điện.

• Quang nhiệt (nhiệt điện mặt trời): Hấp thụvà tích trữ nhiệt để chạy động cơ phát điện(hơi nước)

• Quang điện: Ánh sáng kích thích tạo dòngđiện trên tấm pin nhờ hiệu ứng quang điện

Công nghệ nhiệt điện mặt trời

Tháp trữ nhiệt Máng gươngGương Fresnel Đĩa Parabol

Các nhà máy nhiệt điện mặt trời thường sử dụng hệ thống gương để tập trung ánh sáng (nhiệt) rồi điều khiển các tua bin hơi hoặc động cơ truyền thống tạo ra điện.

Năng lượng nhiệt tập trung trong một nhà máy nhiệt điện mặt trời có thể được lưu trữ và sử dụng để sản xuất điện khi cần, cả ngày lẫn đêm.

Công nghệ nhiệt điện mặt trời

419 MW 4.115 MW179 MW << 10 MW

Nguồn: Solar-Thermal-Electricity-Global-Outlook-2016, Greenpeace

• Tính đến 2015, tổng công suất lắp đặt Nhiệt điện MT đạt 5GW. Trong đó Tây Ban Nha: 61%, Mỹ: 18%

• Giá sx 12 cents Mỹ/kWh, giá bán điện 13-19 cents Mỹ/kWh• Phù hợp với môi trường bức xạ cao: 2.000kWh/m2/năm

Tháp trữ nhiệt Máng gươngGương Fresnel Đĩa Parabol

Nhà máy nhiệt điện mặt trời CRESCENT DUNES 100MW tại bang Nevada, Mỹ

Công nghệ Quang điện và Quang điệnhội tụ

• Quang điện mặt trời (PV) hoạt động trên nguyên tắc chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện dưới tác dụng của ánh sáng lên các vật liệu có tính chất bán dẫn.

• Quang điện mặt trời hội tụ (CPV) cũng hoạt động nhờ hiệu ứng quang điện nhưng có thêm hệ thấu kính hội tụ để tập trung bức xạ mặt trời vào một tế bào quang điện hiệu suất cao.

Quang điện hội tụ thấu kính

Quang điện thườngdãy mô-đun

Quang điện hội tụ gương cong + thấu kính

Công nghệ Quang điện và Quang điệnhội tụ

• Quang điện mặt trời (PV) vẫn chiếm tỷ lệ áp đảo. Bao gồm công nghệ đa tinh thể silic (multi-Si), đơn tinh thể silic (mono-Si), và màng mỏng (thin-film).

• Quang điện mặt trời hội tụ (CPV) chỉ chiếm 1‰ thị phần do công nghệ chưa hoàn thiện, rủi ro cao. Hiệu suất tế bào quang điện có thể lên tới 38-45%, hiệu suất tấm pin 27-33%.

340 MW (2015)310.000 MW (2016)

Nguồn: NREL, 2015 Current Status of Concentrator Photovoltaics (CPV) Technology http://www.nrel.gov/docs/fy16osti/65130.pdf

Phân loại pin quang điện• Pin quang điện phổ biến nhất là từ tinh thể Silic (dạng đơn

tinh thể và đa tinh thể)

• Pin quang điện phổ biến thứ hai là Pin màng mỏng, với 3 vật liệu phổ biến là (CIGS):Cu(In,Ga)Se2, CdTe, và silic vô định hình.

• Pin quang điện kém phổ biến hơn bao gồm: Pin đa tầng (GaInP/GaAs, hay GaInNAs) , Pin hữu cơ…

Đơn tinh thể Đa tinh thể Màng mỏng Đa tầng

Hiệu suất Pin mặt trời trong nghiêncứu

Nguồn: https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png

Công nghệ sản xuất Pin quang điện silic




Tạo bề mặt và khuếch tán bề mặt lát Silic


Phủ và dán mạch


Hàn ghép cells, tráng phủ và Đóng khung


Kiểm tra, đo đạc, và xuất xưởng


Xu hướng công nghệ điện mặt trời

Màng mỏng Silic đơn tinh thể Silic đa tinh thể

Nguồn: Navigant Consulting; IHS. PSE AG 2016

Tổng công suất sản xuất PMTnăm 2015 đạt khoảng 57GW

7%

25%

68%

Xu hướng công nghệ điện mặt trờiTOP 20 nhà sản xuất module PMT lớn nhất thế giới 2016. 2/20 sx thin-film. 16/20 là từ Trung Quốc. 7/19 cả wafer và cells

Nguồn: GMT


Nguồn: Navigant Consulting; IHS. PSE AG 2016

Thị phần các loại PMT màng mỏng (thin-film)CdTe vẫn chiếm thị phần lớn nhất (First Solar) tuy có xu hướng giảm từ 2009-nay


• Huawei và Sungrow tăng thị phần mạnh năm 2016 với90% sản lượng cho thị trường Trung Quốc.

• SMA dẫn đầu về doanh thu. • 10 hãng lớn nhất chiếm tới 80% thị phần toàn cầu.

Inverter – Biến tầnThị phần theo doanh thu và công suất 2016

Nguồn: The Global PV Inverter and MLPE Landscape: H2 2016

SMA Huawei

Sungrow

Xu hướng công nghệ điện mặt trờiInverter – Biến tần Hiệu suất biến tần đạt tới 98% Thị phần biến tần trung tâm cho hệ thống trên 100kWp là lớn nhất

(61%), giá dưới 10 Euro cents/Wp. Thị phần biến tần cho hệ thống dưới 100kWp chiếm 37%, chi phí từ

11-19 Euro cents/Wp, xu hướng giảm mạnh do Huawei chi phối

Nguồn: IHS 2015. Remarks: Fraunhofer ISE 2014. Graph: PSE AG 2016

Thị trường thế giới 2016 Tổng công suất lắp đặt mới

toàn cầu 2016: 77GW dự báo 2017: 79 GW (tăng 3%) nhu cầu TQ, Mỹ giảm mạnh

Ấn Độ, 5,8GW-2016 dự báo 2017: 10GW (lên vị trí thứ 3)

Nhật Bản: 8GW hiện đứng thứ 3, sẽ xuống vị trí 4

Thị trường Châu Á tăngmạnh nhất

Tình hình phát triển điện mặt trời

Nguồn: IHS 2016

Ví dụ điển hình - Thị trường điện mặt trời Mỹ 2016 14.8 GW ĐMT được lắp đặt mới năm 2016

Tăng 97% so với năm 2015

Tổng cộng 42 GW được lắp đặt trên toàn nước Mỹ

ĐMT đứng đầu công suất lắp đặt mới năm 2016. Chiếm 39% tổng công suất lắp đặt mới toàn hệ thống ĐMT đứng đầu, Gas 29% và Gió 26%

Giá ĐMT giảm 29% từ Q4 2015 đến Q4 2016 Giá giảm nhờ chi phí thiết bị giảm Giá giảm 67% so với 2011 Giá hợp đồng ĐMT nối lưới dao động từ $0.03 - $0.05/kWh

Nguồn: http://www.seia.org/research-resources/solar-industry-data

Tình hình phát triển điện mặt trời

Một số dự án Điện mặt trời trên thế giới

Dự án Moree Solar 70MWp diện tích 280ha, FRV đầu tưbang New South Wales, Úc

Một số dự án điện mặt trời trên thế giới

Nhà máy Dubben, GermanyCông suất 3,2MWp (2011)Diện tích: 2000m2, đầu tư 8 triệu Euro

Giá bán điện mặt trờiGiá điện mặt trời đấu thầu cạnh tranh trên thế giới (2013-2016) đạt kỷ lục xuống chỉ còn 2,9 cent Mỹ/kWh. Lưu ý: quy mô dự án lớn lên tới 800MW, điều kiện bức xạ cao

Nguồn: Ngân hàng thế giới

Giá chào hệ thống ĐMT tại Mỹ theo quy môChi phí thiết bị (pin, inverter) chỉ chiếm một phần nhỏ

Chi phí lắp đặt và giá pin mặt trời

Nguồn: http://www.seia.org/research-resources/solar-industry-data

Chi phí Tấm pin ~ 400SD /kWp

Tình hình sản xuất Pin mặt trời ở Việt Nam

Combining cell and module: 8 GW;

In the end of 2017:~ 10.8 GW

Solar cell capacity now: 3.3 GW;

In the end of 2017:~ 4.4 GW

> 1GW wafer capacity after 2017

Population: 94.5 millionFrom North to South:1,600 km

Kết hợp tấm pin + tế bào quang điện: 8 GW;Đến cuối 2017:

~ 10.8 GW

Tế bào quang điện: 3.3 GW; Đến cuối 2017:

~ 4.4 GW

> 1GW tấm nền silicon đến 2017

Công suất sản xuất pin quang điện tại Việt Nam

Vina SolarTrinaNSPGCL

Boviet Solar Tech.

JA Solar80% công suất PMT Việt Nam, bán kính ~ 10 km (tại Bắc Giang)

Tình hình sản xuất Pin mặt trời ở Việt Nam

Công suất sản xuất Pin mặt trời ở Việt Nam(Xuất xứ) Tên công ty Cuối 2016 Kế hoạch công suất 2017

Trung Quốc

Boviet Solar Technology

Cell: 700 MWUpgrade to Mono PERC

Module: 700 MW

Vina SolarCell: 1 GWModule : 3.4 GW

Trina (w/ Vina) Cell: 700 MW Cell: 1 GWCanadian Solar Inc. Module: 300 MW X

CSUNCell: 100 MW XModule: 100 MW X

GCL (w/ Vina) X Cell: 600 MW

JA Solar XWafer: 1 GWModule: 1 GW

Đài LoanTainergy Cell: 600 MW Cell:700 MW (Q3: PERC 300 MW)

Neo Solar (w/ Vina) Cell: 200 MW Cell: 600 MW (PERC 200MW)Module: 200 MW Module: 600 MW

Việt NamRed Sun Energy Module: 75 MW XIREX (SolarBK) X Module: 150MW

Cell: 200MWMỹ First Solar X Module: 250MW (CdTe thin film)

Tài nguyên bức xạ mặt trời ở Việt Nam• Cường độ bức xạ mặt trời lớn nhất: 2056kWh/m2/năm (tổng xạ)• Bản đồ bức xạ mặt trời trực tuyến do Ngân hàng thế giới tài trợ

http://globalsolaratlas.info

Bình Thuận

Tài nguyên bức xạ mặt trời ở Việt Nam

Tình hình phát triển Điện mặt trời ở Việt Nam

• Quyết định 11 về giá FIT cho điện mặt trời trở thành cú hích, và tạo làn sóng đầu tư.

• Các nhà đầu tư trong nước và nước ngoài ồ ạt tìm đất và đăng ký xin cấp phép dự án.

• Trong nước có Thiên Tân, Sao Mai, Thành Thành Công,

• Bản thân EVN cũng có kế hoạch phát triển ĐMT tại các hồ thủy điện lớn, cũng như tiên phong trong lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên mái nhà

• Cộng đồng các công ty Lắp đặt ĐMT hộ gia đình cũng phát triển mạnh: SolarBK, Vũ Phong, VIMETCO, SolarElectric…

Tình hình phát triển Điện mặt trời ở Việt NamDanh sách một số dự án lớn điển hình ở Việt Nam

• Thiên Tân – 2019MW (Quảng Ngãi-19.2MW, Ninh Thuận-2000MW)• Sao Mai Group – 210MW (An Giang)• Xuân Cầu - 2000MW (Tây Ninh)• Thành Thành Công – 1000MW (Bình Thuận, Gia Lai, Ninh Thuận,

Huế…)• BIM – 200MW (Ninh Thuận)• Tập đoàn AES – 500MW (Dak Lak)• TH True Milk – 1000MW (Dak Lak)• Xuân Thiện – 2000MW (Dak Lak)• EVN – 2000MW (Cam Lam/Khanh Hoa 50MW, Sesan4/Kon Tum-

47MW, Phuoc Thai/Ninh Thuan – 200MW,Song Binh/BinhThuan –200MW, Tri An/Dong Nai – 126MW…)

Tập trung nhiều nhất ở Bình Thuận (khoảng 100 dự án), Ninh Thuận (140 dự án), Đak Lak (13 dự án), Khánh Hòa (12 dự án), Tây Ninh, An Giang, Gia Lai, Bình Phước, Thanh Hóa…

Tình hình phát triển Điện mặt trời ở Việt Nam

Nguồn: http://www.devi-renewable.com

Bản đồ các dự án Điện mặt trời tại Việt Nam (tổng công suất lắp đặt >= 7MWp)

Chi phí lắp đặt Điện mặt trời ở Việt NamHệ thống Đặc điểm Chi phí1 pha 2kW Nối lưới, không dự trữ 46 triệu1 pha 5kW Nối lưới, không dự trữ 106 triệu3 pha 15kW Nối lưới, không dự trữ 300 triệu3kWp có dự trữ(4 bình 12V-120Ah)

Nối lưới, có dự trữ 133-170 triệu

30-50MW Nối lưới công suất lớn(bao gồm trạm biếnáp…)

800-1500 USD/kWp

• Một hệ 2kWp, 5kWp tại Hà Nội (bức xạ thấp) trung bình 1 ngày sản sinh được 8 và 20 số điện. và một tháng sản sinh được 250 kwh và 600 kWh (ước tính hoàn vốn trong vòng 7.5 năm)

• Phương án có lưu trữ, thì khi vận hành sử dụng sẽ phải thay thế hệ thống acquy vì acquy có tuổi thọ ít (5 năm trở xuống)

• Dự án quy mô lớn 30-50MW, IRR=15%, thu hồi vốn 12 năm

Ước tính chi phí hoàn vốn cho hệ thống ĐMT 2kWP nối lưới

Vấn đề môi trường của Điện mặt trời

• Sử dụng đất: 1MW điện mặt trời cần khoảng 1-1,5ha đất. Pin mặt trời cũng có thể lắp đặt trên các mái nhà và mặt hồ nước. Lưu ý: Dùng đất lâm nghiệp?

• Sử dụng nước (100m3/tháng cho 20MW)

• Hóa chất từ quá trình sản xuất pin mặt trời: Axit, kim loại nặng (HCL, CdTe…)

• Sử dụng ắc quy chì cho hộ gia đình (hệ thống độc lập)

• Tái chế pin mặt trời (Nung nóng, loại bỏ bạc, kim loại… giữ lại tấm silic…)

Phát thải khí nhà kính theo vòng đờicủa ĐMT so với các loại năng lượng khác

Hệ số phát thải điện Việt Nam 560g CO2/kWh

Nguồn:http://large.stanford.edu/courses/2011/ph241/ali1/

Việt Nam rất phù hợp để phát triển Pin quang điện, đặc biệt từ miền Trung trở vào đến phía Nam. Bức xạ trung bình-cao.

Tiềm năng kỹ thuật ước tính tới 20GW cho điện mặt trời, nếu khai thác tốt sẽ giảm bớt nhu cầu điện than (phía Nam), và đảm bảo vấn đề môi trường.

Chi phí đầu tư và gía điện quy dẫn của Điện mặt trời ngày càng giảm, sẽ sớm cạnh tranh với các loại điện hóa thạch khác.

Gần 20GW thủy điện sẽ hỗ trợ rất lớn cho điện mặt trời trong việc cân bằng hệ thống và điều độ nguồn.

Điện mặt trời hầu như không gây ô nhiễm môi trường khi sử dụng. Nên lưu ý quá trình sản xuất và tái chế sau sử dụng.

Việt Nam cần đào tạo thêm nhiều nhân lực sẵn có để phát triển cả công nghệ và dịch vụ cho ngành Điện mặt trời.

Kết luận

Ảnh: www.solarimpulse.com

Máy bay không cần… nhiên liệu

Xin cảm ơn !

Đỗ Đức Tưở[email protected]

Nhóm Năng lượng tái tạo Việt Namhttps://groups.google.com/group/REVietnam.https://www.facebook.com/groups/revietnam

Education

Tiềm năng và xu hướng công nghệ phát triển điện mặt trời ở Việt Nam