Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HÀM Ý QUẢN LÝ 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU Chương 2 trình bày các khái niệm quan trọng, tổng quan cơ sở lý thuyết và các nghiên cứu thực nghiệm liên quan đến đề tài. Từ đó, đề xuất mô hình nghiên cứu và các giả thuyết nghiên cứu cho đề tài. Năng lượng mặt trời 2. Khái niệm năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất.
Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời đã được con người khai thác ngay từ thời cổ đại. Năng lượng mặt trời có ở khắp mọi nơi, đặc biệt tập trung nhiều ở các nước nhiệt đới như tại Việt Nam. Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra nó. Có hai loại năng lượng mặt trời chính bao gồm: (i) quang điện tử chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng; (ii) nhiệt mặt trời chuyển đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng.
Việt Nam hiện có trên 100 trạm quan trắc toàn quốc để theo dõi dữ liệu về năng lượng mặt trời; tính trung bình toàn quốc thì bức xạ Mặt Trời dao động từ 3,8-5,2 kWh/m2/ngày (Dư Văn Toán, 2017). Đặc điểm của năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời có những đặc điểm quan trọng dưới đây: Là một loại năng lượng tái tạo và vô tận. Năng lượng tái tạo là một khái niệm mang tính chất khoa học, được hiểu là những nguồn năng lượng hay những phương pháp khai thác năng lượng mà nếu đo bằng các chuẩn mực của con người thì là vô hạn. Vô hạn được tiếp cận ở hai tầng nghĩa: (i) năng lượng tồn tại nhiều đến mức mà không thể trở thành cạn kiệt khi con người sử dụng; (ii) năng lượng tự tái tạo trong thời gian ngắn và liên tục trong các quy trình còn tiếp diễn trong một thời gian dài trên trái đất (Phạm Hồng Mạnh và cộng sự, 2020).
Năng lượng mặt trời là một nguồn cung cấp sức nóng, ánh sáng,…. gần như là vô tận cho trái đất. Năng lượng mặt trời thu được trên trái đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến trái đất. Con người sẽ 9 tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa; năng lượng mặt trời về mặt lý thuyết sở hữu tiềm năng đáp ứng đầy đủ nhu cầu năng lượng của thế giới trong trường hợp công nghệ và nguồn cung ứng có sẵn (Blaschke, 2013).
Điều này cho thấy năng lượng mặt trời là vô tận. Là loại năng lượng sạch. Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch và tiềm năng nhất đang được xã hội loài người quan tâm, bởi vì việc sử dụng nó ít gây ô nhiễm môi trường, không thải ra các chất độc hại cho môi trường. Việc sử dụng năng lượng mặt trời góp phần giảm lượng ô nhiễm và khí thải từ các hệ thống năng lượng hóa thạch truyền thống.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu và nâng cao hiệu quả các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế chính là vấn đề có tính thời sự hiện nay. Ví dụ: Để sản xuất ra một số điện (1Kwh) bằng than hoặc dầu, thì lượng khí thải CO2 do than và dầu bị đốt sinh ra là khoảng 1 kg khí CO2. Nếu số điện này được sản xuất bằng thủy điện, điện mặt trời hoặc phong điện, thì sẽ không sinh ra 1 kg khí CO2 kia. Như vậy, có nghĩa là cứ sản xuất ra bao nhiêu số điện "sạch" bằng thủy điện, điện mặt trời và phong điện, thì giảm được bấy nhiêu kg khí CO2 thải vào không khí.
Chỉ tiêu sản xuất ra điện "sạch" cũng tương ứng với chỉ tiêu giảm khí phát thải (Nguyễn Thị Thúy Hà, 2017). Phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từng vị trí trên bề mặt trái đất. Ở những vùng, khu vực, địa phương khác nhau có sự chênh lệch đáng kể về bức xạ mặt trời.
Năng lượng mặt trời chủ yếu có vào ban ngày đặc biệt là các tháng nhiều nắng. Mặt khác, mùa mưa rất ít ánh nắng mặt trời việc phát điện nhờ ánh sáng là một thách thức đối với việc phát triển nguồn năng lượng này. Điện năng lượng mặt trời 2. Khái niệm điện mặt trời Điện năng là dạng năng lượng được sinh ra từ các nguồn (nhà máy phát điện…) như: thủy điện, nhiệt điện (điện than, điện khí, điện dầu, điện mặt trời, điện hạt nhân…) và điện gió.
Điện năng có vai trò rất quan trọng trong xã hội, bởi vì điện năng là yếu tố đầu vào quan trọng cho các ngành sản xuất và cho sinh hoạt hàng ngày của con người. 10 Theo tạp chí năng lượng Việt Nam (2016), Điện năng lượng mặt trời (solar power), còn được gọi là quang điện hay quang năng (photovoltaics - PV) là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Các tấm pin mặt trời được ghép lại với nhau thành mô đun. Photon đập vào electron làm năng lượng của electron tăng lên và di chuyển tạo thành dòng điện.
Đặc điểm của điện năng lượng mặt trời Việc sản xuất điện mặt trời phụ thuộc vào năng lượng mặt trời, tức phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Việc sản xuất điện mặt trời phụ thuộc vào thời gian bức xạ ánh sáng và cường độ bức xạ ánh sáng. Do đó, đối với những quốc gia, khu vực lãnh thổ có thời gian chiếu sáng dài và cường độ bức xạ ánh sáng cao sẽ cho nguồn điện năng lớn và ngược lại. Hơn nữa, sản xuất điện mặt trời còn phụ thuộc các thời điểm trong ngày, phụ thuộc vào mùa.
Ánh sáng mặt trời chỉ có vào ban ngày cho nên buổi tối khó có được điện sáng mà phải có bình tích điện. Mùa mưa rất ít ánh nắng mặt trời nên việc phát điện nhờ ánh sáng là một thách thức đối với việc phát triển nguồn năng lượng này. Độ bức xạ mặt trời còn phụ thuộc vào tầng khí quyền, tầng mây. Do đó, những nơi nhiều mây bức xạ kém hơn.
Việc sản xuất điện mặt trời không gây ra ô nhiễm môi trường. Việc sản suất điện mặt trời không gây ra ô nhiễm môi trường do sử dụng các tấm pin mặt trời để thu năng lượng nên không thải ra các khí thải gây ô nhiễm môi trường. Hiệu năng của việc tạo ra điện mặt trời phụ thuộc vào công nghệ. Để chuyển đổi bức xạ ánh sáng mặt trời thành điện năng phải sử dụng các tấm pin mặt trời.
Với các tấm pin mặt trời có khả năng thu càng nhiều nhiệt năng thì khả năng sản xuất điện càng cao. Vì vậy, hiệu năng tạo ra điện mặt trời phụ thuộc vào thiết bị và công nghệ chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng. Giá thành tạo điện mặt trời thường cao và kém cạnh tranh. Do giá thành thiết bị và công nghệ tạo ra điện mặt trời cao chủ yếu là nhập khẩu và việc sản xuất điện mặt trời đòi hỏi diện tích không gian lớn.
Do đó, giá thành điện mặt trời thường cao hơn giá điện hóa thạch và thủy điện, vì vậy điện mặt trời thường kém cạnh tranh về giá so với các loại điện năng khác. Vai trò của phát triển điện năng lượng mặt trời Việc phát triển điện năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế và xã hội quốc gia như sau: Về môi trường: Do việc sản xuất điện năng lượng mặt trời không thải ra các chất thải gây hại cho môi trường, do đó việc phát triển điện mặt trời thay thế dần cho các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống như điện than, điện khí, điện dầu… sẽ góp phần giảm lượng khí thải CO2 gây ô nhiễm ra môi trường. Việc sản xuất và tiêu dùng điện mặt trời rộng rãi và liên tục có thể tác động đến việc cải tạo khí hậu trái đất về lâu dài. Chống hiệu ứng nhà kính tác nhân làm biến đổi khí hậu trên thế giới.
Về kinh tế - xã hội: Việc phát triển điện năng lượng mặt trời góp phần cung cấp điện năng cho tất cả các ngành sản xuất và dịch vụ trong xã hội, cung cấp điện cho sinh hoạt hàng ngày của người dân, do đó, góp phần vào việc phát triển kinh tế - xã hội. Hơn nữa, đây là nguồn năng lượng sạch nên đảm bảo cho sự phát triển kinh tế - xã hội bền vững và lâu dài. Đồng thời, việc phát triển điện mặt trời cũng góp phần tạo ra nhiều công ăn việc làm cho xã hội như: tạo ra việc làm trong lĩnh vực nghiên cứu năng lượng điện mặt trời; trong các ngành chế tạo các thiết bị chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng (pin mặt trời), chế tạo các thiết bị chuyển đổi điện năng từ một chiều sang xoay chiều, chế tạo các thiết bị tích điện, các thiết bị đun nấu…; trong các nhà máy sản xuất điện mặt trời… Thị trường toàn cầu thế giới về các loại nhiên liệu tái tạo đã phát triển nhanh chóng và mang lại hàng triệu công ăn việc làm. Hiện nay đã có khoảng 2,5 triệu công ăn việc làm trong lĩnh vực năng lượng tái tạo trên thế giới và con số này đang gia tăng rất nhanh chóng.
Các mô hình phát triển điện mặt trời tại Việt Nam Theo thông tin hướng dẫn từ Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg ngày 06 tháng 4 năm 2020 của Thủ tướng Chính phủ, hiện nay mô hình điện mặt trời tại Việt Nam được phân thành hai mô hình chính như sau. Trang trại điện mặt trời (Solar Farm) Là hệ thống điện mặt trời có quy mô lớn, được xây dựng và vận hành bởi các công ty hoặc nhà đầu tư lớn tại các khu vực hoặc vùng đất chưa sử dụng. Tại các nhà máy điện mặt trời này, các tấm pin mặt trời được tập trung với qui mô lớn và được cơ giới hóa 12 để thu năng lượng mặt trời tối ưu nhất, dẫn đến sản lượng điện cao hơn.