Tiểu luận môi trường và con người: Tìm hiểu về nguồn năng lượng sạch, năng lượng tái tạo và năng lượng mới

Mục lục

Tiểu luận

Đề tài: Tìm hiểu về nguồn năng lượng sạch,
năng lượng tái tạo và năng lượng mới

Chuyên đề: Năng lượng mặt trời

Sinh viên: Nguyễn Tiến Thành
1


Mssv:

1221070143

Lớp:

Xây dựng công trình Ngầm k57

Lời nói đầu
Từ khi con người biết đến sử dụng nguyên liệu để phục vụ cho môi trường
sống cho đến nay, các nguồn nguyên liệu truyền thống như xăng, dầu, than,… vẫn
được sử dụng rộng rãi. Việc sử dụng các nguồn nhiên liệu này gây lên sự ô nhiễm
môi trường sống, mặt khác các nguồn nhiên liệu này cũng đang dần cạn kiệt. Chính
vì thế con người đã và đang nghiên cứu để tìm ra nguồn nhiên liệu khác sạch hơn,
nhiều hơn như năng lượng gió, năng lượng thủy triều, năng lượng mặt trời,… Năng
lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng
ứng dụng năng lượng mặt trời vào trong công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng
thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỉ 18 và cũng chủ yếu những nước nhiều năng

lượng mặt trời, những vùng sa mạc. Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế
giới năm 1968 và 1973, năng lượng mặt trời càng được đặc biệt quan tâm. Các
nước phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt
trời.

2


I, Khái niệm:
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 nguyên tử khác phóng ra từ
ngôi sao này.
Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi, phản ứng hạt nhân trên
mặt trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch nhất và vô hạn nhất trong các
nguồn năng lượng mà chúng ta được biết. Bức xạ mặt trời là sức nóng, ánh sáng
dưới dạng các chum tia do mặt trời phát ra trong quá trình tự đốt cháy mình. Bức
xạ mặt trời chứa đựng một nguồn năng lượng khổng lồ và là nguồn gốc của mọi
quá trình tự nhiên trên trái đất.
Năng lượng mặt trời là năng lượng có thể chế tạo để phục vụ đời sống con
người cũng giống như năng lượng sinh khối, năng lượng gió, năng lượng nước. Về
thực chất các dạng năng lượng chế tạo đều có xuất xứ từ năng lượng mặt trời. Mặt
trời là một quả cầu khổng lồ có đường kính 1,39 triêu km và cách trái đất 149,5
triệu km. Mặt trời phát ra một công suất khoảng 3,8 x 1020 MW, nhưng trái đất chỉ
nhận được một phần công suất đó.

3


II, Hình thành và phát triền:

Mặt Trời là trái tim của Hệ Mặt Trời, là thiên thể to lớn nhất trong Hệ Mặt
Trời. Chiếm giữ 99.8% vật chất trong Hệ Mặt Trời và có đường kính gấp khoảng
109 lần đường kính của Trái Đất - Nó có thể chứa bên trong khoảng 1 triệu Trái
Đất.
Phần có thể nhìn thấy của Mặt Trời có nhiệt độ khoảng 5.500 độ C, trong
khi nhiệt độ ở lõi đạt tới hơn 15 triệu độ C, được tạo ra từ những phản ứng hạt
nhân. Mỗi giây, Mặt Trời sản xuất ra một lượng năng lượng tương đương với 100
tỷ tấn thuốc nổ.
Mặt Trời là một trong hơn 100 tỷ ngôi sao trong dải Ngân Hà. Nó quay
quanh lõi của Ngân Hà trong một quỹ đạo cách đó khoảng 25.000 năm ánh sáng,
và phải mất 250 triệu năm để nó hoàn thành một vòng quỹ đạo. Mặt Trời tương đối
trẻ, là một phần của thế hệ ngôi sao được gọi là "Population I", là những ngôi sao
tương đối giàu nguyên tố nặng hơn Heli. Những ngôi sao thuộc thế hệ già hơn
được gọi là "Population II", và những ngôi sao được hình thành sớm hơn được gọi
là "Population III" thực sự tồn tại tuy rằng chưa có ngôi sao nào thuộc thế hệ này
được biết đến.

II.1, Hình thành:
Mặt Trời được sinh ra từ khoảng 4.6 tỷ năm trước. Nhiều nhà khoa học nghĩ
rằng Mặt Trời và phần còn lại của Hệ Mặt Trời được hình thành từ đám mây bụi và
khí gas khổng lồ được gọi là "Tinh vân Mặt Trời". Khi tinh vân bị phá hủy bởi

4


chính trọng lực của nó, nó sẽ quay nhanh hơn và bị san phẳng thành dạng đĩa. Phần
lớn vật chất sẽ bị kéo vào trung tâm để hình thành Mặt Trời.

II.2, Phát triển:
Mặt Trời có đủ lượng nhiên liệu hạt nhân để có thể hoạt động thêm 5 tỷ năm

nữa. Sau đó, nó sẽ phồng lên thành một sao khổng lồ đỏ. Cuối cùng, nó sẽ bắn ra
các lớp vật chất bên ngoài và phần lõi còn lại sẽ hình thành một sao lùn trắng. Dần
dần, nó sẽ mờ dần thành một vật thể nguội lạnh được gọi là sao lùn đen.
III, Những đặc điểm của Mặt Trời:
III.1, Cấu trúc bên trong và bầu khí quyển:
Mặt Trời và bầu khí quyển của nó được phân chia thành một số vùng và lớp.
Bên trong Mặt Trời trời, tính từ trong ra ngoài là: phần lõi, vùng bức xạ và vùng
đối lưu. Bầu khí quyển của Mặt Trời bao gồm quang quyển, sắc quyển, vùng
chuyển tiếp và vành nhật hoa. Bên cạnh đó là gió Mặt Trời - dòng khí thổi ra từ
vành nhật hoa.
Phần lõi kéo dài từ trong tâm Mặt Trời đến khoảng 1/4 khoảng cách đến bề
mặt. Dù chỉ chiếm khoảng 2% thể tích của Mặt Trời nhưng phần lõi có mật độ gấn
gần 15 lần mật độ của chì và chiếm gần một nửa khối lượng Mặt Trời. Tiếp theo là
vùng bức xạ, kéo dài từ phần lõi đến 70% khoảng cách đến bề mặt, chiếm 32% thể
tích và 48% khối lượng Mặt Trời. Ánh sáng từ phần lõi bị tán xạ nhiều lần trong
vùng này, vì thế những hạt photon đơn lẻ thường phải mất nhiều triệu năm để có
thể qua được khu vực này. Vùng đối lưu kéo dài đến bề mặt của Mặt Trời, chiếm
5


66% thể tích nhưng chưa đến 2% khối lượng Mặt Trời. Ở vùng này, các "tế bào đối
lưu" thống trị. Hai dạng tế bào đối lưu Mặt Trời là: các tế bào hạt có kích thước
khoảng 1000km và những tế bào siêu hạt có đường kính đến 30.000km.
Quang quyển là tầng thấp nhất trong khí quyển của Mặt Trời, nó phát ra ánh
sáng mà chúng ta thấy. Quang quyển dày khoảng 500km, dù vậy nhưng hầu hết
ánh sáng được phát ra từ khoảng 170km thấp nhất của nó. Nhiệt độ ở đáy là 6.125
độ C và ở đỉnh là 4.125 độ C. Tiếp theo là Sắc quyển, có thể nóng đến 19.725 độ
C, và dường như toàn bộ quyển này được tạo ra từ các cấu trúc có dạng gai ngọn
được gọi là các "Spicules" thường kéo dài khoảng 1000km và cao đến 10.000km.
Trên nữa là khu vực chuyển tiếp dày từ vài trăm đến vài ngàn km, được nung nóng

bởi vành nhật hoa phía trên, hầu hết ánh sáng phát ra từ quyển này là tia cực tím. Ở
trên cùng là vành nhật hoa cực nóng, được cấu tạo bởi các cấu trúc như vòng đối
lưu và dòng chảy của các khí gas bị ion hóa. Nhiệt độ ở vành nhật hoa thường từ
500.000 độ C đến hơn 6 triệu độ C và thậm chí có thể lên đến 10 triệu độ C khi có
vụ phun trào ở bề mặt. Vật chất ở vành nhật hoa bị thổi ra bởi những cơn gió Mặt
Trời.
III.2, Từ trường:
Thông thường, từ trường của Mặt Trời chỉ mạnh gấp khoảng 2 lần từ trường
của Trái Đất. Tuy nhiên, nó tập trung vào một khu vực nhỏ nên sức mạnh có thể
đạt đến 3000 lần mạnh hơn bình thường. Nhưng nút thắc và vòng xoắn trong từ
trường rất mạnh mẽ do Mặt Trời quay nhanh hơn ở xích đạo đồng thời phần lõi
quay nhanh hơn bề mặt. Tạo nên những biến dạng trên Mặt Trời đồng thời tạo ra
các vết đen Mặt Trời và các vụ phun trào hùng vĩ được gọi là các tai lửa và những
vụ phun trào tầng nhật hoa. Tai lửa là những vụ phun trào dữ dội nhất trong Hệ
Mặt Trời, trong khi những vụ phun trào ở tầng nhật hoa thì kém dữ dội hơn. Mỗi
vụ phun trào có thể phóng ra khoảng 20 tỷ tấn vật chất vào không gian.
6


III.3, Thành phần hóa học:
Cũng giống như hầu hết các ngôi sao khác, Mặt Trời được cấu tạo chủ yếu
bởi hidro và heli. Gần như tất cả phần còn lại của Mặt Trời đều được cấu tạo từ 7
nguyên tố khác: oxy, cacbon, neon, nitơ, magie, sắt và silic. Cứ mỗi 1 triệu nguyên
tử hidro thì có 98.000 nguyên tử heli, 850 nguyên tử oxi, 360 nguyên tử cacbon,
120 nguyên tử neon, 110 nguyên tử nitơ, 40 nguyên tử magie, 35 nguyên tử sắt và
35 nguyên tử silic. Dù vậy, hidro là nguyên tố nhẹ nhất nên nó chỉ chiếm khoảng
72% khối lượng Mặt Trời, trong khi đó heli chiếm tận 26%.

III.4, Vết đen Mặt Trời và chu kì hoạt động của Mặt Trời:
Vết đen Mặt Trời tương đối "lạnh", là một vùng tối thường có hình tròn trên

bề mặt Mặt Trời. Chúng thường xuất hiện nơi những đường sức từ đâm xuyên từ
bên trong Mặt Trời ra bề mặt. Số lượng của các vết đen thay đổi theo chu kì hoạt
động từ trường của Mặt Trời. Sự thay đổi số lượng vết đen, từ cực tiểu là hoàn toàn
không có vết đen đến cực đại là khi có khoảng 250 vết đen hoặc cụm vết đen sau
đó lại trở về cực tiểu, được gọi là chu kì hoạt động của Mặt Trời, chu kì này kéo
dài trung bình 11 năm. Vào cuối chu kì, từ trường của Mặt Trời đảo ngược các cực
một cách nhanh chóng.
III.5, Quan sát:
Những nền văn hóa cổ đại thường khắc lên đá hoặc xây dựng những công
trình bằng đá để ghi lại sự chuyển động của Mặt Trời và Mặt Trăng, chia thành các
mùa, tạo ra lịch và quan sát thiên thực. Nhiều người tin rằng Mặt Trời quay quanh
Trái Đất. Một học giả Hy Lạp cổ đại là Ptolemy chính thức hóa quan niệm trên
bằng mô hình Địa tâm. Vào năm 1543, Copecnic mô tả một mô hình trong đó Mặt
Trời là trung tâm, mang tên Nhật tâm, và vào năm 1610, việc Galileo khám phá ra
7


các vệ tinh của Sao Mộc đã chứng tỏ rằng không phải tất cả các thiên thể đều quay
quanh Trái Đất.
Để tìm hiểu nhiều hơn về hoạt động của Mặt Trời và các ngôi sao khác, sau
những quan sát thuở sơ khai bằng cách sử dụng đá, những nhà khoa học bắt đầu
nghiên cứu Mặt Trời từ quỹ đạo của Trái Đất. NASA đã phóng lên quỹ đạo loạt 8
vệ tinh quan sát được gọi là Vệ tinh quan sát Mặt Trời từ năm 1962 đến năm 1971.
Bảy trong số chúng được phóng thành công và tiến hành phân tích ánh sáng Mặt
Trời trong bước sóng cực tím và tia X đồng thời chụp ảnh vành nhật hoa cực nóng
bên cạnh những thành tựu khác.
Vào năm 1990, NASA và Cơ quan Không gian châu Âu [ESA] đã phóng tàu
thăm dò Ulysses để lần đầu tiên quan sát được vùng cực của Mặt Trời. Năm 2004,
tàu vũ trụ Genesis đã mang về Trái Đát vật mẫu của gió Mặt Trời để nghiên cứu.
Năm 2007, tàu vũ trụ kép quan sát Mặt Trời mang tên STEREO đã cung cấp bức

ảnh 3 chiều đầu tiên về Mặt Trời.
Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất cho đến nay là vệ tinh quan sát
Mặt Trời mang tên SOHO, được thiết kế để nghiên cứu về gió Mặt Trời cũng như
các lớp bên ngoài và cấu trúc bên trong. Nó cung cấp những bức ảnh về cấu trúc
của các vết đen bên dưới bề mặt Mặt Trời, đo gia tốc của gió Mặt Trời, khám phá
những sóng trong vành nhật hoa và những cơn lốc xoáy Mặt Trời, tìm ra hơn 1000
sao chổi và tạo nên một cuộc cách mạng trong dự báo thời tiết vũ trụ.
Gần đây, vệ tinh quan sát mang tên SDO, vệ tinh tiên tiến nhất từng được
thiết kế, đã truyền về những bức ảnh chưa từng được chứng kiến về chi tiết những
vật chất được bắn ra từ các vết đen Mặt Trời cũng như đo đạt một cách cực gần và
chi tiết nhất về tai lửa Mặt Trời trong một dải rộng của sóng cực tím.
8


IV, Cơ chế vận hành:
IV.1, Chuyển năng lượng Mặt Trời thành điện (quang điện)
Các tấm pin Mặt Trời chuyển đổi trực tiếp ánh sáng thành điện năng, như
thường được thấy trong các máy tính cầm tay hay đồng hồ đeo tay. Chúng được
làm từ các vật liệu bán dẫn tương tự như trong các con bộ điện tử trong máy tính.
Một khi ánh sáng Mặt Trời được hấp thụ bởi các vật liệu này, năng lượng Mặt Trời
sẽ đánh bật các hạt điện tích (electron) năng lượng thấp trong nguyên tử của vật
liệu bán dẫn, cho phép các hạt tích điện này di chuyển trong vật liệu và tạo thành
điện. Quá trình chuyển đổi photon thành điện này này gọi là hiệu ứng quang điện.
Cho dù được phát hiện từ hơn 200 năm trước, kỹ thuật quang điện chỉ phát triển
rộng rãi trong ứng dụng dân sự kể từ cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào năm 1973.
Các pin Mặt Trời thông thường được lắp thành một module khoảng 40 phiến
pin, và 10 module sẽ được lắp gộp lại thành chuỗi Quang điện có thể dài vài mét.
Các chuỗi Pin Mặt Trời dạng phẳng này được lắp ở một góc cố định hướng về phía
Nam, hoặc được lắp trên một hệ thống hiệu chỉnh hướng nắng để luôn bắt được
nắng theo sự thay đổi quĩ đạo của nắng Mặt Trời. Qui mô hệ thống quang điện có

thể từ mức 10-20 chuỗi quang điện cho các ứng dụng dân sự, cho đến hệ thống lớn
bao gồm hàng trăm chuỗi quang điện kết nối với nhau để cung cấp cho các cơ sở
sản xuất điện hay trong các ứng dụng công nghiệp...
Một số dạng pin Mặt Trời được thiết kế để vận hành trong điều kiện ánh sáng
Mặt Trời hội tụ. Các Pin Mặt Trời này được lắp đặt thành các collector tập trung
ánh sáng Mặt Trời sử dụng các lăng kính hội tụ ánh sáng. Phương pháp này có mặt
thuật lợi và bất lợi so với mạng Pin Mặt Trời dạng phẳng (flat-plate PV). Thuận lợi
9


ở điểm là sử dụng rất ít các vật liệu Pin Mặt Trời bán dẫn đắt tiền trong khi đó hấp
tối đa ánh sáng Mặt Trời. Mặt bất lợi là các lăng kính hội tụ phải được hướng
thẳng đến Mặt Trời, do đó việc sử dụng các hệ hấp thu tập trung chỉ khai triển ở
những khu vực có nắng nhiều nhất, đa số đòi hỏi việc sử dụng các thiết bị hiệu
chỉnh hướng nằng tối tân, kỹ thuật cao.
Hiệu quả của Pin Mặt Trời phụ thuộc trực tiếp vào hiệu suất chuyển đổi ánh
sáng thành điện năng của phiến pin Mặt Trời. Chỉ có ánh sáng Mặt Trời với mức
năng lượng nhất định mới có thể chuyển đổi một cách hiệu quả thành điện năng,
chưa kể đến một phần lớn lượng ánh sáng bị phản chiếu lại hoặc hấp thu bởi vật
liệu cấu thành phiến pin. Do đó, hiệu suất tiêu biểu cho các loại pin Mặt Trời
thương mại hiện nay vẫn tương đới thấp, khoảng 15% (tương đương với 1/6 bức xạ
Mặt Trời chiếu đến pin được chuyển thành điện)[v]. Hiệu suất thấp dẫn đến việc
đòi hỏi tăng diện tích lắp đặt để đạt được công suất đưa ra, tức là tăng giá thành
sản xuầt. Do đó, mục tiêu hành đầu hiện nay của ngành công nghiệp ĐMT là tăng
hiệu quả Pin và giảm giá thành trên đơn vị phiến pin.

Nguyên lý :
a) Phiến pin quang điện:
Phiến pin quang điện là kỳ công của vật lý tinh thể và bán dẫn. Nó được cấu tạo
từ các lớp phẳng và mỏng của các vật liệu đặc biệt gọi là bán dẫn xếp chồng lên

nhau.
Có 3 lớp vật liệu chính: lớp trên cùng gọi là silicon loại n (n: negative, âm), vật
liệu này có khả năng “phóng thích” các hạt tích điện âm gọi là electron một khi
được đưa ra ngoài ánh sáng mặt trời. Lớp dưới cùng gọi là lớp p, tích điện dương
khi tiếp xúc với bức xạ Mặt Trời (p: positive, dương). Lớp vật liệu ở giữa gọi là
10


lớp chèn (junction), lớp này có vai trò như một lớp phân cách (insulator) giữa lớp n
và lớp p. Các eletron được phóng thích từ lớp n sẽ di chuyển theo đường ít bị cản
trở nhất, tức là di chuyển từ lớp n tích điện âm ở bên trên về lớp p tích điện dương
ở bên dưới. Như vậy, nếu vùng p và vùng n được nối bởi một mạch điện tạo bởi
các dây dẫn mỏng, dòng electron sẽ di chuyển trong mạch điện này, tạo ra dòng
điện một chiều có thể được sử dụng trực tiếp hoặc được “dự trữ” để dùng sau.
Vật liệu bán dẫn cơ bản và được sử dụng rộng rãi nhất trong tế bào quang điện
là silicon đơn tinh thể. Các tế bào silicon đơn tinh thể cũng có hiệu suất cao hơn cả,
thông thường có thể chuyển đổi đến 23% năng lượng Mặt Trời thu nhận được
thành điện. Các tế bào này cũng rất bền và có tuổi thọ sử dụng cao. Vấn đề chủ yếu
là giá thành sản xuất. Tạo nên silicon tinh thể lớn và cắt chúng thanh những miếng
nhỏ và mỏng (0,1-0,3 mm) là rất tốn thời gian và chi phí cao. Do lý do này, để
giảm giá thành sản xuất, người ta phát triển nghiên cứu các vật liệu thay thế cho tế
bào silicon đơn tinh thế, ví dụ như tế bào silicon đa tinh thể, các pin quang điện
công nghệ “màng mỏng”, và các tổ hợp tập trung.
b) Hệ thống Pin Quang Điện:
Cơ chế quang điện cho thấy cường độ dòng quang điện tỷ lệ thuận với
cường độ ánh sáng Mặt Trời. Dòng điện sinh ra truyền qua chuỗi các tế bào quang
điện, hay còn gọi là module quang điện, có thể cung cấp điện ở bất cứ qui mô nào,
từ vài miliwatt (MW) như trong máy tính bỏ túi cho đến vài MW như qui mô các
nhà máy điện. Dòng quang điện một chiều có thể được nạp vào bình acqui để dự
trữ cho các sinh hoạt về ban đêm hoặc vào những ngày không có nắng. Một bộ

điều khiển thường được cài giữa module và bình ắc qui như một dạng ốn áp, giúp
tránh trường hợp ắc qui bị sạc quá tải. Toàn bộ các thiết bị này liên kết lại thành hệ
thống Quang Điện sản xuất điện một chiều có điện thế do động từ 12 đến 24 volt.
Điện một chiều có thể được chuyển đổi thành điện xoay chiều thông qua bộ biến
11


điện. Bộ biến điện DC/AC ngày nay có công suất từ 100-20,000 W và hiệu suất đạt
tới 90%.
Các module có thể được lắp nối với nhau một cách dễ dàng tạo thành chuỗi
module có công suất đáp ứng với nhu cầu điện đặt ra (Hình 5.6). Một khi được lắp
đặt, thì chi phí bảo trì cho module gần như không đáng kể.
Module và các chuỗi quang điện thường được đánh giá dựa vào công suất tối đa
của chúng ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (Standard Test Conditions, viết tắt là
STC). STC được qui định là module vận hành ở nhiệt độ 25 0C với tổng lượng bức
xạ chiếu lên module là 1000 W/m2 và dưới phân bố phổ của khối khí 1,5 (Air Mass
1,5, góc nắng chiếu nghiêng 370). Do các điều kiện thử nghiệm trong phòng thí
nghiệm là tương đối lý tưởng so với điều kiện thực tế của các khu vực lắp đặt
ĐMT, các module chỉ đặt hiệu suất cỡ 85-90% hiệu suất thử nghiệm ở điều kiện
chuẩn (STC). Các module quang điện ngày này rất an toàn, bền và đáng tin cậy,
với tuổi thọ sử dụng dao động từ 20-30 năm.
c) Hiệu suất của Pin Mặt Trời
Hiệu suất tối đa của phần lớn pin MT hiện nay trên thị trường là 15%, tức là chỉ
có 15% ánh nắng Mặt Trời được Pin Mặt Trời chuyển thành điện. Mặc dù trên lý
thuyết, hiệu suất tối đa của pin Mặt Trời có thể đạt đến 32,3% (tức là có giá trị kinh
tế rất lớn), trên thực tế hiệu suất thấp hơn hơn một nửa giá trị lý thuyết, và con số
15% không được các ngành công nghiệp năng lượng xem là mang lại lợi ích kinh
tế ... Các tiến bộ kỹ thuật gần đây cho phép tạo ra trong phòng thí nghiệm các tế
bào quang điện đạt hiệu suất tới 28,2%.
IV.2, Nhiệt Mặt Trời:

a, Chuyển hóa nhiệt Mặt Trời thành điện:
12


Năng lượng nhiệt Mặt Trời là nhiệt năng hấp thụ bởi hệ thống thu bắt nhiệt từ
ánh sáng Mặt Trời, sử dụng để đun nóng nước (hoặc một số dung dịch khác) hoặc
để tạo hơi nước. Khác với các hệ nhiệt Mặt Trời công suất nhỏ sử dụng chảo thu
mặt phẳng để thu nhiệt từ ánh sáng Mặt Trời, các nhà máy nhiệt Mặt Trời công
suất lớn sử dụng các thiết bị thu hội tụ ánh sáng Mặt Trời và từ đó đạt nhiệt độ cao
cần thiết để tạo hơi nước quay turbin. Nước nóng được sử dụng trong nhà ở, công
sở hoặc các cơ sở công nghiệp. Hơi nước được sử dụng để quay tuabin và rồi vận
hành phát điện. Nhiệt Mặt Trời có ứng dụng rộng rãi trong việc cung cấp nước
nóng.
Có 3 dạng tập trung năng lượng Mặt Trời tạo nhiệt đun là: trũng parabol, dĩa
quay và tháp năng lượng. Nếu được khai triển ở qui mô lớn, điện nhiệt Mặt Trời có
tính cạnh tranh khá cao. Ứng dụng thương mại của công nghệ này xuất hiện vào
đầu những năm 80 và phát triển khá nhanh do các ưu điểm sau:
+ Điện và nước nóng có thể được sản xuất cùng một lúc.
+ Qui mô của nhà máy có thể được thay đổi để thích ứng với các ứng
dụng theo thời điểm, hoặc công suất của nhà máy có thể được điều tiết để
đáp ứng nhu cầu điện ở lúc cao điểm vào ban ngày.
+ Nhà máy nhiệt Mặt Trời không gây ô nhiễm và có thể được hoàn tất
xây dựng trong thời gian rất ngắn.

b, Các hệ thống thu hội tụ ánh sáng Mặt Trời:
Các nhà máy nhiệt Mặt Trời sử dụng các phương pháp thu hội tụ ánh sáng khác
nhau và có sự khác biệt đáng kể về qui mô.
13

Hệ thống thu nhiệt trung tâm sử dụng ở các nhà máy lớn bao gồm các gương hội
tụ ánh sáng Mặt Trời vào một dĩa thu duy nhất lắp trên đỉnh một tháp trung tâm.
Bức xạ nhiệt của ánh sáng Mặt Trời sẽ làm nóng chảy muối bên trong chảo thâu,
và nhiệt lượng của muối nóng chảy này sẽ được sử dụng để tạo điện thông quan
các máy phát dạng hơi thông thường. Nước hoặc dung dịch đun được bơm vào
tháp sẽ được đun nóng để sử dụng trực tiếp hoặc chuyển thành hơi để quay turbine.
Các gương này có khả năng theo dõi và quay theo sự thay đổi của hướng nắng, từ
đó luôn đảm bảo sự hội tụ tối đa của ánh sáng Mặt Trời trên dĩa thu. Mặt thuận lợi
của hệ thống này là muối nóng chảy có khả năng giữ nhiệt rất hiệu quả, có thể kéo
dài đến vài ngày trước khi được sử dụng để chuyển thành điện, có nghĩa là điện
vận có thể được sản xuất trong những ngày âm u hoặc vào vài giờ sau hoàng hôn.
V, Tình hình nghiên cứu, ứng dụng trên thế giới và Việt Nam:
V.1, Trên thế giới:
Mỹ, Áo, TBN, Nhất Bản và Pháp là các quốc gia dẫn đầu về khai thác nhiệt
Mặt Trời tạo điện thông qua các hệ thống tập trung ánh sáng có công suất lắp đặt
lên đến hàng trăm MW. Chỉ riêng vào năm 1995, tại Cộng Đồng Châu Âu đã có
6,5 triệu m2 diện tích lắp đặt gương tập trung ánh sáng Mặt Trời với tốc độ phát
triển là 15% trong năm trước đó.
V.2, Tại Việt Nam:
Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của nhà nước (các bộ, ngành) và một số tổ chức
quốc tế đã thực hiện thành công các trạm pin mặt trời có công suất khác nhau phục
vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hóa của các địa phương vùng sâu, vùng xa và các công
trình nằm trong khu vực không có lưới điện. Tuy nhiên hiện nay pin mặt trời vẫn
còn đang là món hang xa xỉ đối với nước ta.
14


Đi đầu trong lĩnh vực này là ngành bưu chính viễn thông. Các trạm pin mặt
trời phát điện sử dụng làm nguồn cấp điện cho các thiết bị thu phát song của các
bưu điện lớn, trạm thu phát truyền hình thông qua vệ tinh.

Ở ngành bảo đảm hàng hải, các trạm pin mặt trời sử dụng làm nguồn cấp
điện cho các thiết bị chiếu sáng, đèn hải đăng, đèn báo sông …
Trong công nghiệp sử dụng cho các thiết bị điều khiển trạm biến áp 550kV,
thiết bị máy tính và sử dụng làm nguồn cấp điện nối với điện lưới quốc gia.
Trong sinh hoạt của các hộ gia đình vùng sâu vùng xa, sử dụng để thắp sáng,
nghe đài, xem vô tuyến và sinh hoạt gia đình.
Trong ngành giao thông đường bộ các trạm pin mặt trời được sử dụng cho
các cột đèn chiếu sáng, các đèn giao thông.
Trong sinh hoạt của nhân dân, chủ yếu năng lượng mặt trời dùng để làm
nóng bình nước nóng vào mùa rét.
Hiện nay có một số dự án lớn tại Việt Nam về năng lượng mặt trời đang
được triển khai tại Quảng Ninh, Quảng Nam, Khánh Hòa.

Một số hình ảnh về áp dụng năng lượng mặt trời

15


16


VI, Các tác động có lợi và bất lợi đối với môi trường và con người. Đề xuất
biện pháp giảm thiểu, xử lý tác động bất lợi:
So với các nhà máy điện truyền thống, ĐMT gây rất ít tác động đến mội
trường. Trong quá trình vận hành, các Pin quang điện hoàn toàn không sử dụng bất
cứ dạng nhiên liệu nào, do đó không thải ra khí hoặc chất lỏng độc hại và không sử
dụng nước để hạ nhiệt. Các ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, nếu có, từ ĐMT là
các chất hóa học sử dụng trong quá trình chế tạo, sản xuất pin và diện tích đất sử
dụng.
Trong quá trình chế tạo một số loại pin QĐ, đặc biệt là Pin gallium arsenide,

một số hóa chất độc có thể được sử dụng. Các chất này được sinh ra trong các nhà
máy, do đó việc kiểm soát chặt chẽ quá trình sản xuất và quản lý hợp lý các chất
thải độc hại, các nguy cơ làm ô nhiệm môi trường sẽ giúp giảm thiểu. Việc xử lý
các Pin Mặt Trời sau khi hết hạn sử dụng cũng là một vấn đề đáng lưu ý. Tuy
nhiên hầu hết các vật liệu có khả năng gây hại đều có thể được tái chế.
Gần đây người ta đưa ra một số lo ngại về vấn đề diện tích đất đòi hỏi để có
thể sản xuất một số lượng lớn Điện Mặt Trời. Tuy nhiên, thực tế là nếu tính gộp tất
cả các giai đoạn đòi hỏi trong quá trình sản xuất điện, các mạng điện Mặt Trời
chiếm một diện tích sử dụng (trên một đơn vị điện) ngang bằng với các nhà máy
điện than hoặc điện nguyên tử. Ngoài ra phải kể đến khả năng thích ứng của các hệ
thống quan điện cục bộ với các cấu trúc xây dựng, ví dụ như lắp đặt các dàn pin
Mặt Trời trên mái nhà ... hoặc là việc tận dụng các khu vực đất trống bỏ hoang.

17


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận:
Năng lượng mặt trời vẫn là một nguồn năng lượng tương đối tối ưu cho điều
kiện Việt Nam đứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát triển kinh tế trong
tương lai.
Sử dụng năng lượng Mặt Trời sẽ góp phần hạn chế:



Hiệu ứng nhà kính và nóng lên toàn cầu.
Giải quyết ô nhiễm môi trường do gia tang dân số, phát triển xã hội



của các quốc gia trên thế giới.
Bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong tương lai khi
các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt.

Kiến nghị:
Để việc triển khai ứng dụng đạt được hiệu quả tốt, cần tiến hành những bước
sau:


Các cơ sở khoa học công nghệ hoặc các cơ sở công nghiệp của các tỉnh nên



mở các lớp tập huấn và tuyên truyền, quảng cáo.
Phối hợp với các cơ quan địa phương mở lớp tập huấn cho các cán bộ kĩ



thuật địa phương về lắp đặt, vận hành,bảo dưỡng và sửa chữa nhỏ.
Hướng dẫn chặt chẽ cho các hộ sử dụng về quy định vận hành, bảo quản và



bảo dưỡng thiết bị.
Lắp đặt phù hợp với trình độ dân trí và hợp lý về quy mô công suất để đáp
ứng đủ nhu cầu và kinh tế của dân địa phương.

18

Tài liệu tham khảo:

[1]. Website: />[2]. Website: />[3]. Website: />[4]. Website: />%A3ng_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di
[5]. Website: />[6]. Website: />
19