CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1. Tổng quan về năng lượng mặt trời Phát triển năng lượng bền vững là mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên thế giới nhằm đảm bảo nguồn cung ứng điện lâu dài và giảm thiểu các tác động đến môi trường từ các nguồn năng lượng hoá thạch. Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng gió, mặt trời, biomass…) với tiềm năng vô tận đã trở thành xu thế phát triển tất yếu của mọi quốc gia. Hiện nay, các dạng năng lượng hóa thạch như than, dầu mỏ,.
đang cạn dần, đồng thời vấn đề ô nhiễm môi trường do việc đốt nhiên liệu gây ra ngày càng trầm trọng, các nước có xu hướng tìm nguồn năng lượng sạch để thay thế. Trong đó năng lượng mặt trời là một trong những dạng năng lượng được chọn là nguồn năng lượng thay thế trong tương lai, trong chiến lược năng lượng của các quốc gia trên thế giới có tiềm năng về năng lượng mặt trời. Điện mặt trời là loại năng lượng sạch, giá thành sản xuất điện năng không biến động theo sự thay đổi giá của nhiên liệu đầu vào như các dạng năng lượng truyền thống khác. Với nguồn tài nguyên vô tận, điện mặt trời góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho địa phương và đất nước trong giai đoạn sắp tới.
Ngoài ra, năng lượng mặt trời góp phần giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ môi trường, giảm thiểu biến đổi khí hậu, sự nóng lên của Trái Đất và phát thải khí CO2. Mặt Trời là một “nhà máy” nhiệt hạt nhân khổng lồ công suất 3,865. Tuy nhiên, Trái Đất chỉ nhận được một phần rất nhỏ năng lượng đó. Cụ thể là mỗi giây Trái Đất nhận được 17,57.1010 MJ, bằng năng lượng khi đốt cháy hết 6 triệu tấn than đá.
Trái Đất nhận được 174 petawatts (PW) của bức xạ mặt trời đến (sự phơi nắng) ở phía trên không khí. Khoảng 30% được phản xạ trở lại không gian trong khi phần còn lại được hấp thụ bởi các đám mây, đại dương và vùng đất. phổ của ánh sáng năng lượng mặt trời ở bề mặt của Trái Đất là chủ yếu lây lan qua nhìn thấy được và cận hồng ngoại phạm vi với một vai nhỏ trong các cận tử ngoại. 2 Phát xạ đến không Phát xạ từ Phản xạ Phản xạ gian từ khí trái đất đến bởi khí Phản xạ bởi bề mặt quyển không gian NLMT đến quyển bởi mây trái đất Bức xạ bị Hấp thụ bởi hấp thụ bởi khí quyển khí quyển Dẫn và không khí Nhiệt ẩn trong bay lên hơi nước 89 PW hấp thụ bởi đất và đại dương Hình 1.1 – Bức xạ mặt trời tới sự phản xạ và hấp thụ trong Trái Đất [25] 1.
Năng lượng mặt trời trên thế giới Thị trường toàn cầu hàng năm đối với quang điện năng lượng mặt trời (PV) chỉ tăng nhẹ vào năm 2018, nhưng đủ để vượt qua 100 GW, khả năng tích lũy tăng khoảng 25% lên ít nhất 505 GW; lớn hơn nhiều so với tổng toàn cầu khoảng 15 GW chỉ một thập kỷ trước đó. Nhu cầu cao hơn tại các thị trường mới nổi và ở châu Âu, chủ yếu do giảm giá liên tục, đền bù cho sự sụt giảm thị trường đáng kể ở Trung Quốc đã có những hậu quả trên toàn thế giới. Mặc dù tốc độ tăng trưởng một con số của thị trường toàn cầu vào năm 2018, năng lượng mặt trời PV đã trở thành công nghệ năng lượng phát triển nhanh nhất trên thế giới, với các thị trường khác quy mô trong một số ngày càng tăng của các nước. Nhu cầu về năng lượng mặt trời PV đang lan rộng và mở rộng vì nó sẽ trở thành lựa chọn cạnh tranh nhất cho sản xuất điện trong nhu cầu càng tăng của thị trường - cho các ứng dụng dân cư và thương mại và ngày càng cho các dự án điện - ngay cả khi không chiếm chi phí bên ngoài của các loại nhiên liệu hóa thạch.
3 Có 11 nước đã tăng hơn 1 GW công suất mới trong năm, tăng so với 9 quốc gia vào năm 2017 và 7 quốc gia vào năm 2016, và các thị trường trên toàn thế giới đã bắt đầu đóng góp đáng kể vào tăng trưởng toàn cầu. Đến cuối năm 2018, ít nhất 32 quốc gia đã có một khả năng tích lũy của 1 GW hoặc nhiều hơn, tăng từ 29 quốc gia một năm trước đó. Tổng công suất thế giới Bổ sung hàng năm Công suất năm trước Hình 1.2 – Năng lượng mặt trời PV toàn cầu, 2008 – 2018 [25] Vẫn đang khó khăn không nhỏ để cho PV năng lượng mặt trời để trở thành một nguồn cung cấp điện lớn, trong đó có chính sách và bất ổn quy định ở nhiều nước, những thách thức tài chính và khả năng chi trả, và sự cần thiết phải tích hợp pin mặt trời vào các thị trường điện và hệ thống trong một hệ thống và bền vững cách thức. Nhưng PV năng lượng mặt trời đã đóng một vai trò quan trọng và ngày càng tăng trong sản xuất điện ở một số nước.
Trong năm 2018, nó chiếm 12,1% tổng lượng điện ở Honduras và chiếm đáng kể cũng ở Ý (gần 8,2%), Hy Lạp (8,2%), Đức (7,7%) và Nhật Bản (6,5%). Tính đến hết năm 2018, đủ năng lực đã đi vào hoạt động trên toàn thế giới để sản xuất gần 640 kWh điện mỗi năm, tương đương khoảng 2,4% tổng sản lượng điện toàn cầu hàng năm. Trong hầu hết các nước, nhu cầu vẫn còn tồn tại cho các chương trình hỗ trợ cho pin mặt trời, cũng như cho các khuôn khổ pháp lý đầy đủ và chính sách quản lý các kết nối lưới điện. Chính sách của Chính phủ - đặc biệt là đấu thầu, và ở một mức độ thấp 4 hơn, phù hợp với truyền thống - tiếp tục đánh vào hầu hết các thị trường toàn cầu vào năm 2018.
Sự hợp tác của pin mặt trời mở rộng đáng kể, và tự tiêu thụ là một lợi thế đáng kể của thị trường cho mới được phân phối hệ thống ở châu Âu và Hoa Kỳ. Mặc dù vẫn còn là một phần không đáng kể của thị trường hàng năm, một số hệ thống hoàn toàn cạnh tranh đã được xây dựng vào năm 2018; quan tâm đến phân khúc này rất có ý nghĩa và phát triển một cách nhanh chóng. Trong năm thứ sáu liên tiếp, Châu Á làm lu mờ tất cả các vùng khác cho việc cài đặt mới, bất chấp sự sụt giảm trong đầu của khu vực ba thị trường (Trung Quốc, Ấn Độ và Nhật Bản). Trung Quốc đã chiếm khoảng 45% số bổ sung toàn cầu, nhưng điều này đã giảm từ gần 54% trong năm 2017, khu vực châu Á tiếp theo là châu Mỹ.
Các thị trường quốc gia - Trung Quốc, Ấn Độ, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Australia - chịu trách nhiệm cho khoảng ba phần tư số công suất mới được cài đặt (giảm từ khoảng 84% năm 2017); năm thị trường tiếp theo là Đức, Mexico, Hàn Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ và Hà Lan. Quy mô thị trường hàng năm cần thiết để xếp hạng trong số top 10 nước tiếp tục tăng, đạt 1. Cuối năm, các quốc gia hàng đầu cho tích lũy công suất pin mặt trời là Trung Quốc, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đức và Ấn Độ. Tổng công suất thế giới Các nước khác Ấn Độ Đức Nhật Bản Hoa Kỳ Trung Quốc Hình 1.3 – Năng lượng mặt trời PV một số quốc gia và khu vực, 2008 – 2018 [25] 5 1.
Năng lượng mặt trời ở Việt Nam Điện mặt trời ở Việt Nam thuộc nhóm công nghiệp năng lượng mới nổi, được nhập cuộc theo sự phát triển nguồn năng lượng tái tạo chung của thế giới, sự nhập khẩu khoa học kỹ thuật, đồng thời đáp ứng nhu cầu phát triển nguồn năng lượng khi các nguồn thủy điện lớn đã khai thác hết, các thủy điện nhỏ không đảm bảo lợi ích mang lại so với thiệt hại môi trường mà nó gây ra. Mặt khác Việt Nam có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời và gió, do ở gần xích đạo và tồn tại những vùng khô nắng nhiều như các tỉnh nam Trung Bộ. Bên cạnh đó, nhằm đáp ứng cam kết của Thủ tướng Chính phủ trong Hội nghị lần thứ 21 các Bên tham gia Công ước khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi khí hậu (COP21) tháng 11/2015, Quyết định phê duyệt chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015 của Thủ tướng Chính phủ và Quyết định phê duyệt điều chỉnh quy hoạch phát triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét đến năm 2030 số 428/QĐ-TTg, ngày 18/03/2016 của Thủ tướng Chính phủ. Theo đó đưa tổng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể như hiện nay lên khoảng 850MW vào năm 2020, khoảng 4.000MW vào năm 2025 và khoảng 12.000MW vào năm 2030, điện năng sản xuất từ nguồn điện mặt trời chiếm tỷ trọng khoảng 0,5% vào năm 2020, khoảng 1,6% vào năm 2025 và khoảng 3,3% vào năm 2030.
Như vậy việc đầu tư xây dựng các nhà máy điện sử dụng năng lượng tái tạo nói chung, năng lượng mặt trời nói riêng trong giai đoạn hiện nay là hoàn toàn cấp thiết cho sự phát triển bền vững năng lượng điện cho đất nước, đảm bảo phát triển nguồn điện khi dừng các dự án điện hạt nhân và giảm bớt các nhiệt điện đốt hóa thạch. Ngoài ra, những ưu đãi về đầu tư xây dựng nhà máy và giá bán điện cho Điện lực Việt Nam đã thu hút sự quan tâm của nhà đầu tư cả trong và ngoài nước. Vì thế, tuy chỉ bắt đầu xây dựng nhà máy điện mặt trời từ năm 2015, đến giữa năm 2019 đã có vài trăm dự án có công suất lắp máy từ 20 đến 250 MW đã hoặc sắp hoàn thành. Theo EVN tính tới ngày 30/5/2019 đã có 47 dự án điện mặt trời với tổng công suất 2.300 MW được đấu nối vào lưới điện quốc gia 6 Hình 1.4 – Bản đồ bức xạ mặt trời Việt Nam [14] Bảng 1.1 – Số liệu bức xạ mặt trời ở Việt Nam Cường độ bức xạ Mặt Vùng Giờ nắng trong năm Ứng dụng trời (kWh/m2/ngày) Đông Bắc 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Trung bình Tây Bắc 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tốt Tây Nguyên và 2000 – 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Nam Trung Bộ Nam Bộ 2200 – 2500 4,3 – 4,9 Rất tốt Trung bình cả nước 1700 – 2500 4,6 Tốt Nguồn: [14] Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau trên cả nước.
