Chương 1Ï : CÁC HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI PHỤC VỤ NÔNG THÔN. Hệ điện mặt trời gia đình. Hệ dién mat tréi nap pin va Accu. Hệ điện mặt trời chiếu sáng.
Thiết bị làm lạnh đùng điện mặt trời dành cho các trạm y tế.90 Bơm nước sử dụng điện mặt trời. Ø2 < Kỹ thuật lắp đặt và bảo trì các hệ thống điện mặt trời. Mạch điện của các hệ thống VHI. Bộ biến điện mặt trời LOI NOI DAU AMP higu hut năng lượng uà ấn nạn 6 nhiễm môi trường L dang là những mối de doa sự phát triển bền uững của nhân loại.
Ngay củ nguồn thủy điện tưởng như v6 hại tới môi trường thì nay người ta đã bắt đầu phải quan tam đến những hậu quả làm mốt cân bằng sinh thái do chúng gây ra. Chính uì uậy mà năng lượng mặt trời : nguôn năng lượng 0ô lận, siêu sạch không chất thải dang va sé la nguôn tài nguyên năng lượng sạch cho sự phát triển của xã hội loài người. Năng lượng mặt trời đã được nhân loại khai thác từ ngàn xưa, nhưng công nghệ biến đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện là một lãnh oục công nghệ cao. Ra đời tuy có muộn màng song trong ouòng ba thập hý trở lại đây sự nỗ lực của các nhà khoa học, kỹ thuật, công nghệ, loài người đã đạt được những tiến bộ uượt bậc trong cả hơi lĩnh uực : nghiên ctu va khai thác năng lượng mặt trời.
Thách đố còn nhiều, gian nan còn lắm, song trong thực tế năng lượng mặt trời đã từng bước phục vu hữu hiệu cho sự phát triển uũ bão của hành tỉnh chúng ta. Yếu tố “sạch” sẽ là tiêu chuẩn hàng đầu cho mọi công nghệ muốn tôn tại vd phát triển trong thé ky 21. Do đó công nghệ điện mặt trời nói riêng uò năng lượng mặt trời nói chung càng khẳng định wu thé của nó trong tương lai. Chỉ oới khoảng 10 năm tuổi đời non trễ, ngành năng lượng mặt trời ở Việt Nam đã chúng tô một cách thuyết phục khả năng tiềm tàng của nó trên nhiều lĩnh uực : thông tin liền lạc, uiễn thông, giao thông uận tải thủy, đặc biệt trong 5 sự nghiệp phát triển nông thôn uà phục uụ quốc phòng.
Kho tài nguyên uô lộn 0ê ánh sóng mặt trời ở Việt Nam tiềm ẩn một nguồn năng lượng khổng lô mà không phải quốc gia nào cũng có. Điều đó càng khẳng định sự cấp thiết uà trọng trách của các nhà công nghệ Việt Nam đưa nguôn năng lượng này uờo phục uụ quốc kế đân sinh. Trong bối cảnh như uậy, uiệc rø đời của cuốn sách ĐIỆN MẶT TRỜI - PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN” chắc chắn sẽ góp một phần nhô trong việc tuyên truyền, khuyến khích uàè hỗ trợ sự phát triển điện mặt troi (DMT) vi lợi ích chung. Tuy nhiên, để phục oụ đại đa số quần chúng đang chờ đón uà sử dụng điện mặt trời (một phần của năng lượng mặt trời, cuốn sách này không ổi sâu uào góc độ kỹ thuật, lý thuyết mà chỉ tập trung uào các hiến thức công nghệ cơ bản uà uiệc khai thác hiệu quả điện mặt trời đang được triển khai mạnh mẽ trên thế giới cũng như ở Việt Nam.
Đặc biệt công nghệ điện mặt trời ở Việt Nam đã được các nhà công nghệ SOLARLAB phát triển uới những sóng tạo riêng được giới chuyên môn đánh giá cao, bởi uậy cuốn sách này cũng dành một phần xứng đáng để giới thiệu uề các hoạt động đó. Cuốn sách nhỏ này uiết uễ một uấn đề đang phát triển oò đi lên nên hiển nhiên không tránh khôi những thiếu sói. Tập thể tác giả mong muốn nhận được nhiều đóng góp ý kiến của đọc giả bốn phương cùng các đông nghiệp gân xa để cuốn sách được hoàn thiện hơn trong dịp ra mắt bạn đọc sdu này. CÁC TÁC GIẢ CHUGNG I GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN MẶT TRỜI Dong dién có thể thu được từ bức xạ mặt trời nhờ các hiệu ứng khác nhau như : hiệu ứng quang điện, hiệu ứng quang hóa hoặc chuyến hóa nhiệt động.
Tuy nhiên để chuyển hóa trực tiếp năng lượng mặt trời thành điện năng người ta sử dụng hiệu ứng chuyển hóa quang điện (photovoltaic conversion) để chế tạo các phiến pin mặt trời (solar celis). Từ đó làm thành các tấm panô pin mặt trời {solar modules) và tạo ra điện năng để khai thác. Mặt khác, người ta có thể gián tiếp biến bức xạ mặt trời thành điện bằng quá trình chuyển hóa nhiệt động (thermodynamic conversion). Hai phương pháp chuyển hóa này đang được sử dụng để sản xuất điện mặt trời (ĐMT) trên qui mô ngày một lớn nhằm phục vụ con người.
BUC XA MAT TROL Bức xạ mặt trời là một nguồn năng lượng khổng lô, vĩnh cửu và không chất thải đối với trái đất. Nguồn năng lượng này đã và đang sẽ luôn là một thành phần quan trọng duy trì sự sống trên hành tỉnh chúng ta. Dưới khái niệm tổng xạ mặt trời, ta biết được hai thành phần bức xạ hợp thành : nguồn bức xạ trực tiếp và nguồn bức xạ khuếch tán. Bản đồ tổng xạ mặt trời trung bình hàng năm trên trái đất trong hình 1 cho thấy tiềm năng khổng lễ của nguồn năng lượng mặt trời.
gH /MY Wu Bupy 10.4) wu Ox Bugg -7 yuapy pop RM aii I ⁄⁄0⁄a////((0((0///0/ E——¬—— _ | { : ? ` k 1 —¬` Yi (ABB | ui | Yah) MDE FuUDY UDP YOonyy BX ING °Z Yury Ề LA Lb Vie PV - L A ay fe Khu vực thấp nhất trên trái đất cũng nhận được lượng bức xạ là 2 kWh/m? ngày, còn khu vực cao nhất đạt tới 7 kWh/m? ngày. Ngoài ra ta còn có thêm năng lượng từ nguồn bức xạ khuếch tán phân bố như trong bản đồ 2 (hình 2). Vào những ngày trời quang mây, tổng xạ mặt trời thay đổi theo góc từ thiên đỉnh mặt trời đồng thời phụ thuộc theo tỉ lệ tương ứng với hàm lượng khí dioxit cacbon (CO;), hơi nước và bụi có trong khí quyển. Bức xạ trực tiếp của mặt trời gấp khoảng 10 lần so với bức xạ khuếch tán khi mặt trời gần tới vị trí cực đỉnh và gần như bằng nhau khi nó tiến tới đường chân trời.
Trong điều kiện thuận lợi của khí quyển, cường độ bức xạ cực đại ghi nhận tại mực nước biển là 1kWb/mÊ so với ở ngoài vũ trụ là 1. Điều này cho thấy ở ngoài khoảng không vũ trụ nguồn năng lượng mặt trời tăng thêm khoảng 30% so với trên mặt đất. Giá trị cực đại của ánh sáng mặt trời ngoài tầng khí quyển được gọi là giá trị AM0 (Air mass 0), còn giá trị cực đại trên mặt đất ngay tại mực nước biển được gọi là gid tri AM1 (air mass 1). Day 1a mét tiêu chuẩn rất cơ bản để chuẩn xác hiệu suất của pin mặt trời {PMT) trong các phòng thí nghiệm và trên thị trường.
Tham gia chương trình điện tử nhà nước 60E (nay là chương trình khoa học công nghệ KC — 01) SOLARLAB Tp. HCM đã phối hợp với đài khí tượng thủy văn Tp. HCM đo đạc khảo sát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh phía Nam Việt Nam, nơi có nguồn năng lượng mặt trời đổi dào quanh năm để phục vụ cho chương trình triển khai ứng dụng điện mặt trời. Bảng 1 và 2 cho chúng ta thấy tổng xạ trung bình suốt 12 tháng tại 12 trạm điển hình phân bố đều trên lãnh thổ 10 Việt Nam.
Con số này đã được thống kê ghi nhận trong suốt, thời gian dài (từ 3 năm đến 20 năm). Ở các tỉnh phía nam số giờ nắng trung bình ngày khoảng 6,ỗ giờ. Tuy nhiên có chênh lệch khá lớn giữa các địa phương như ở Cần Thơ số liệu này đạt 6,9 giờ/ ngày, nhưng tại Đà Lạt chỉ có 6,1 giờ/ ngày. Cường độ tổng lượng bức xạ trung bình ngày trong 12 tháng đạt khoảng 5kWh/m? ngày.
Từ mùa khô chuyển sang mùa mưa, tổng lượng bức xạ trung bình giảm khoảng 20%. Ở các tỉnh phía Bắc, số giờ nắng trung bình chỉ đạt 4,1giờ/ ngày và cường độ bức xạ trung bình khoảng 4kWh/m?/ngày. Như vậy nhìn một cách khái quát lượng bức xạ mặt trời ở các tỉnh miền Bắc giảm 20% so với các tỉnh miễn Trung và miễn Nam. Nếu xem xét cụ thể ở một số tỉnh sự chênh lệch này càng lớn có thể lên đến 50%.
Điều quan trọng hơn cả là ở các tỉnh phía Bắc, 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 gần như không đáng kể chỉ còn khoảng 1 - 2kWh/m”/ngày. Điều này không xảy ra đối với các tỉnh phía Nam đo có mặt trời chiếu rọi quanh năm, ổn định kể cả trong mùa mưa. 11 WONT 761A YUI} OS IGlu Y wpU Buoy KDu yurg Suns bx ong :¢ YUU 20nd 04d new (Oa #ươg nÈH —@— WOH dL #ugN $q —#— Pd 1 USN —#— TÊN YH —e-= sug qUA —#—.