Chương 1: Tổng quan về năng lượng mặt tròi. Chương 2: Giới thiệu địa bàn nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu. Chương 3: Kết quả đánh giá hiệu quả kinh tế của mô hình điện mặt trời mái nhà và thảo luận. TONG QUAN VE NĂNG LƯỢNG MAT TROL.
Cơ sở lý luận về năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời, năng lượng gió, sóng, nước và sinh khối là những nguồn năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất. Từ thời cổ đại, con người đã khai thác NLMT, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt trời băng cách sử dụng các công nghệ hiện đại tạo thành điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Ứng dụng của điện mặt trời vào đời sống con người như năng lượng mặt trời sưởi ấm, nau ăn và phục vụ cho sản xuất trong ngành công nghiệp. Cách phổ biến nhất dé thu NLMT phát thành điện là sử dụng tam pin NLMT.
Hang năm có 174 PW lượng bức xạ mặt trời ( sự phơi nắng) chiếu xuống Trái Trai, trong đó có khoảng 30% được phản xa lại không gian ( tức là 52.2 PW ) và 121,8 PW được các vùng đất, đám mây và đại dương hấp thụ. Phổ của ánh sáng NLMT 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. Chu kì năng lượng mặt trời Reflected by Reflected Reflected from atmosphere by clouds’ earth's surface 6% 20% 4% Radiated to space from clouds and atmosphere Absorbed by atmosphere 16% Luong bức xạ mặt trời trung bình xuyên qua khí quyền và đến trái dat là 51% tổng năng lượng được hấp thụ bởi đất và đại dương, 30% bị phản xạ trở lại không gian và 19% bị khí quyền và mây hap thụ. Trong số 51% tổng năng lượng được hap thụ thì 51% sự cách ly đó cung cấp tất cả năng lượng tham gia vào quá trình quang hợp và hô hấp, giữ cho các sinh vật sống.
Nhưng cuối cùng tất cả 51% được hấp thụ được chiếu trở lại bầu khí quyền. Trong quá trình bức xạ mặt trời, lượng bức xạ có thé mat cân bằng ngắn hạn khi Trái đất 4m lên hoặc nguội đi, nhưng trong thời gian dài, lượng năng lượng Trái đất được cân băng. Tổng NLMT được hấp thụ bởi bầu khí quyền, đại đương và đất liền của Trái đất là khoảng 3. Việc sử dụng năng lượng trên trái đất của con người là khoảng 500 EJ mỗi năm chiếm khoảng 0,01% tông năng lượng hàng năm đến từ mặt trời.
Cơ sở thực tiễn 1. Tổng quan về năng lượng mặt trời. Cơ cấu các nguồn năng lượng cho phát điện Năng lượng tái tạo (NLTT) là nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tao, có tiềm năng lớn. Sử dụng NLTT giúp tăng sự các hình thức cung cấp năng lượng từ đó làm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, năng lượng nhập khẩu, đảm bảo an ninh năng lượng và góp phần giảm phát thải khí nhà kính.
Việt Nam là một trong những quốc gia phát triển năng động nhất trong khu vực Đông Nam Á với nhu cầu sử dụng điện dang tăng cao dé phục vụ sự nghiệp công nghiệp hoá — hiện đại hóa đất nước. Tuy nhiên, ngành điện của nước ta hiện nay chủ yêu sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch gây phát thải khí nhà kính lớn. Các nguồn NLTT như gió, mặt trời, địa nhiệt, được sử dụng ở một tỷ lệ rất nhỏ đo giá thành sản xuất điện từ NLTT rất cao, không cạnh tranh được với các nguồn năng lượng truyền thống. Với thực trạng đó, việc mở rộng vai trò của NLTT trong hệ thống năng lượng nói chung và hệ thống điện nói riêng là điều thiết yếu trong mục tiêu phát triển bền vững và an ninh năng lượng quốc gia, dẫn đến sự ra đời của các chính sách năng lượng thúc đây sự phát triển của NLTT ở Việt Nam, những cam kết về chống biến đổi khí hậu toàn cầu của Việt Nam.
Theo Báo cáo tổng kết hàng năm của Trung tâm điều độ Hệ thống điện quốc gia đầu năm 2015, trong đó nhiệt điện chiếm 54,15% công suất của loại nhiên liệu, cụ thể : nhiệt điện khí 21,85%, nhiệt điện dầu 3,42%, nhiệt điện than 28,88%; 5,9% là NLTT và thủy điện 39,96%. Điều này được thé hiện trong hình 1. Cơ cấu công suất nguồn điện tại Việt Nam năm 2014. Nhiệt điện than 28,88% Thủy điện Nguồn: Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia (2015).
Trong đó, tổng công suất lắp đặt nguồn điện từ NLTT đến 2014 là 2.009 MW (bao gồm gió 46 MW, sinh khối 24 MW, thuỷ điện nhỏ 1.938 MW điện mặt trời và địa nhiệt chưa được sử dụng). Quy hoạch phát triển điện mới nhất là QHĐ VII điều chỉnh có tầm nhìn đến năm 2030 và được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt theo Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016. Day là phiên ban sửa đôi của QHD công bồ vào năm 2011 theo Quyết định 1208/QĐ-TTg. QHD VII điều chỉnh dự báo nhu cầu điện năm 2020 là 235-245 tỷ kWh, năm 2025 là 352-379 ty kWh và năm 2030 là 506-559 ty kWh, tương đương mức tăng trưởng bình quân hang năm là 8,0-8,7%/nam; thấp hơn 12 nhiều so với các dự báo trong QHD ban đầu 4.
Dự báo thấp hơn này chủ yếu là do sử dụng các giả định kinh tế vĩ mô cập nhật và kết qua dẫn đến giảm công suất cần tăng thêm dé đáp ứng nhu cầu (ít hơn so với QHD ban đầu). Dé đáp ứng nhu cầu dự báo mới, công suất nguồn điện của hệ thống dự kiến sẽ tăng lên 60.000 MW vào năm 2020 và 129. Cơ cấu nhiên liệu tại Việt Nam. Loại nhiên liệu 2015 | 2020 2030 Khí tự nhiên 8.167 Hat nhan TT— 4.
Tỷ lệ công suất năng lượng theo dạng nguyên liệu. Mặt _ Khác 2015 Hà, Mặt Khác 2929 khó» Dầu Khác 9939 Nhập Thủy „ tời GIÓ sự_ 0% 7% khấu điện 0% \ Dou Pa TƯ ` ge _Ẻ1X XÃ Mặt trời cụ. \| | Giá — 1% = _17% Khí \ ` o% 3% —ảx/ ụ \ thién \. nhiễn \ i Hat 21% met nhân —m— 15% * Khi thiên nhiên 15% Nguồn: Thủ tướng Chính phủ (2016) Có thé thấy trong Bảng 1.1 và Hình 1, cùng với công suất tăng, cơ cấu công suất nguồn điện sẽ thay đổi đáng ké.
Tỷ trọng thủy điện sẽ giảm từ 38% năm 2015 xuống còn 17% năm 2030, điện khí thiên nhiên từ 21% năm 2015 giảm xuống còn 15% vào năm 2030; trong khi đó điện than dự kiến sẽ tăng mạnh, từ 33% năm 2015 lên đến 43% vào năm 2030 (từ 12,9 GW đến 55,3 GW với 40 nhà máy điện đốt than được đưa quy hoạch xây dựng moi). Ty trong sản lượng điện từ nhiệt điện than sé tăng từ khoảng 33,4% lên 49,3% vào năm 2020 và lên tới 53,2% vào năm 2030. Ty trọng công suất lắp đặt của NLTT (không ké thủy điện lớn) được dự kiến sẽ tăng từ 5,4% năm 2015 lên 9,9% vào năm 2020 và 21% vào năm 2030.Tuy nhiên, việc tập trung phát triển điện than trong quy hoạch này sẽ đưa Việt Nam vào tình thế bất lợi trong bối cảnh áp lực giảm phát thải khí nhà kính của toàn cầu ngày càng tăng lên, đặc biệt là đối với ngành năng lượng. Tại Thỏa thuận Paris năm 2015 trong khuôn khổ Công ước khung của Liên hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (UNFCCC), các quốc gia đã đồng thuận kiểm soát nhiệt độ Trái đất tăng dưới 2oC và thực hiện những nỗ lực hơn nữa dé hạn chế nhiệt độ tăng không vượt quá 1,5oC so với thời kỳ tiền công nghiệp.
Việt Nam cam kết sẽ giảm 8% lượng phát thải khí nhà kính (KNK) vào năm 2030 so với kịch bản cơ sở (BAU) trong Báo cáo Đóng góp Dự kiến do Quốc gia tự Quyết định (INDC) được đệ trình tới Ban Thư ký UNFCCC. Lượng cắt giảm sẽ tăng lên 25% nếu Việt Nam nhận được hỗ trợ từ quốc tế. Trong bối cảnh đó, sản lượng điện từ NLTT có tín hiệu tăng từ mức 6,5% vào năm 2020 lên đến 10,7% vào năm 2030. Vì vậy, việc đây mạnh phát triển sản xuất điện mặt trời từ NLTT nham đảm bảo an ninh năng lượng và giảm phát thải khí nhà kính là chiến lược quan trọng của quốc gia trong bối cảnh hiện nay.
Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời là ánh sáng bức xạ và nhiệt từ Mặt trời được khai thác băng cách sử dụng một loạt các công nghệ có thể sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời, quang điện, nhiệt năng mặt trời, kiến trúc mặt trời, nhà máy điện muối nóng chảy và quang hợp nhân tạo. Các kỹ thuật NLMT tích cực bao gồm việc sử dụng các hệ thống quang điện, NLMT tập trung và đun nước băng năng lượng mặt trời đề khai thác năng lượng. Các kỹ thuật NLMT thụ động bao gồm định hướng tòa nhà theo Mặt trời, lựa chọn vật liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc đặc tính phân tan anh sang va thiết kế không gian lưu thông không khí một cách tự nhiên. Mức độ lớn của NLMT sẵn có làm cho nó trở thành một nguồn điện rất hấp dẫn.
Chương trình Phát triển Liên hợp quốc trong Đánh giá Năng lượng Thé giới năm 2000 đã phát hiện ra rang tiềm năng hàng năm của năng lượng mặt trời là 1,575— 49,837 exajoules (EJ). Con số này lớn hơn nhiều lần so với tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thế giới, là 559,8 EJ vào năm 2012. Vào năm 2011, Cơ quan Năng lượng Quốc tế IEA cho rằng "việc phát triển các công nghệ năng lượng mặt trời sạch, giá cả phải chăng, không cạn kiệt và sạch sẽ mang lại lợi ích to lớn lâu đài hơn. Nó sẽ tăng cường an ninh năng lượng của các quốc gia thông qua việc dựa vào nguồn tài nguyên bản địa, không cạn kiệt và chủ yếu là nhập khẩu.
, tăng cường tính bền vững, giảm thiểu ô nhiễm, giảm chi phí giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu và giữ cho giá nhiên liệu hóa thạch thấp hơn các mặt khác. Những lợi thế này mang tính toàn cầu. Do đó, chỉ phí bồ sung của các biện pháp khuyến khích triển khai sớm cần được coi là đầu tư học tập; chúng phải được chi tiêu một cách khôn ngoan và cân được chia sẻ rộng rãi ". NLMT là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ thời nguyên thủy để tạo ra lửa và làm chín thức ăn, nhưng ứng dụng năng lượng mặt trời vào trong sản xuất, sinh hoạt đời sống của con người thì mới chỉ bắt đầu vào cuối thế kỷ 18 và cũng chỉ chủ yếu ở các nước có nguồn năng lượng mặt trời dồi dào hoặc những vùng sa mạc.
NLMT ngày càng được quan tâm từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thé giới năm 1968 và 1973.