Dàn ý hướng dẫn làm bài báo cáo năng lượng mặt trời

Dàn ý hướng dẫn làm bài báo cáo Năng Lượng Mặt Trời:
I.

Tổng quan về thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời:
1. Nguồn năng lượng mặt trời là gì ?
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch nhất và vô hạn nhất
trong các nguồn năng lượng mà chúng ta được biết.
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ
rất sớm, những ứng dạng của năng lượng mặt trời vào các công nghệ
sản xuất và tr6en quy mô rộngthì mới chỉ thự sự vào cuối thế kỷ 18 và
cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa
mạc.
Bức xạ mặt trời là sức nóng, ánh sáng dưới dạng các chùm 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 của mặt trời dù rất rồi dào nhưng việc
khai thác hiệu quả nguồn năng lượng này thì vẫn còn là một câu chuyện
dài.
2. Tại sao nên khai thác và sử dụng nguồn năng lượng mặt trời ?
Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu về năng lượng ngày
càng tăng. Trong khi đó các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu
mỏ, khí đốt thiên nhiên và ngay cả thủy điện thì co hạn khiến cho nhân
loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng.
Từ sau cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, năng
lượng mặt trời càng đặc biệt quan tâm.
Điển hình như cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 2008 vừa
qua – đã làm chấn động tới tất cả mọi lĩnh vực và nhất là vấn đề năng
lượng toàn cầu.
Do đó việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng
lượng hạt nhân, năng lượng đia nhiệt, năng lượng gió và đặc biệt là
năng lượng mặt trời là một trong những hướng quan trọng trong kế

hoạch phát triển năng lượng, không những đối với những nước phát
triển mà ngay cả với những nước đang phát triển, đặc biệt như Việt
Nam.
Năng lượng mặt trời – nguồn năng lượng sạch và tiềm tàng nhất – đang
được loài người thực sự đặc biệt quan tâm. Do đó việc nghiên cứu nâng
cao hiệu quả các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng
dụng chúng vào thực tế là vấn đề có tính thời sự.
Việt Nam là nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời, trải dài vĩ độ 8’’
Bắc đến 22’’ Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương
đối cao, với trị ố tổng xạ kh1 lớn từ 100 – 175 kcal/cm2 .năm , do đó

1


việc sử dụng năng lượng mặt trời ở nươc ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế
cao.
3. Các ứng dụng của nguồn năng lượng mặt trời:
a. Pin mặt trời:

Là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi
quang điện.
Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốc độ nhanh
Ở Việt Nam đã và dang áp dụng tốt Pin NLMT cho các vùng sâu,vùng
xa, nhất là đồng bằng sông Cừu Long và Tây Nguyên.
Tuy vậy nhưng Pin NLMT vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với các
nước đang phát triển – nghèo như nước ta.
b. Nhà máy nhiệt điện:
2

Điện năng còn có thể tạo ra từ NLMT dựa trên nguyên tắc tạo nhiệt độ
cao bằng một hệ thống gương phản chiếu và hội tụ để gia nhiệt cho môi
chất làm việc truyền tới bộ phận sinh hơi làm quay máy phát điện.
Giảm được rất nhiều tấn khí gây ra hiệu ứng nhà kính trong mỗi năm.
(tại Australianăm 2006 giảm được 700.000 tấn khí)
c. Thiết bị sấy khô:

3


Sấy khô truyền thống – phơi nắng đã có từ lâu đời, đem lại kết quả tốt
cho nhu cầu cần sấy khô tự nhiên bằng NLMT.
Hiện nay NLMT được sữ dụng khá phổ biến trong lĩnh vực nông
nghiệp, lâm nghiệp, … để sấy các sản phẩm như ngũ cốc, thực phẩm, gỗ
… nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm.
d. Bếp nấu:

4


Bếp nấu dùng NLMT được ứng dụng rất rộng rãi ở các nước nhiều
NLMT như các nước ở Châu Phi.
Ở Việt Nam bếp NLMT cũng đã được dùng khá phổ biến.
Ứng dụng tốt ở các khu ngư dân ven biển để họ có thể nấu nước, cơm
và thức ăn khi ra khơi bằng NLMT.
e. Chưng cất nước sạch – ngọt:

Ứng dụng NLMT trong việc chưng cất nước ngọt từ nước biển và cung
cấp nước sạch dùng cho sinh hoạt ở những vùng có nguồn nước nhiễm –
đây là đề tài nghiên cứu khoa học của trường ĐHBK Đà Nẵng.

f. Động cơ stirling:

5


Ứng dụng NLMT để chạy động cơ nhiệt – động cơ Slirling ngày càng
được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi dùng để bơm nước sinh hoạt hay
tưới cây ở các nông trại.
g. Máy nước nóng:

ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là
dùng để đun nước nóng. ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng đã và
đang được ứng dụng rộng rãi ở Hà Nội, TP. HCM và Đà Nẵng.. .
6


Các hệ thống này đã tiết kiệm cho người sữ dụng một lượng đáng kể về
năng lượng, góp phần rất lớn trong việc thực hiện chương trình tiết kiệm
năng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường chung của nhân loại.
h. Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí:

II.

Trong số những ứng dụng của NLMT thì làm lạnh và điều hòa không
khí là ứng dụng hấp dẫn nhất vì nơi nào có khi hậu nóng nhất thì nơi đó
có nhu cầu về làm lạnh lớn nhất, đặc biệt là những vùng xa xôi héo lánh
thiếu điện, giá nhiên liệu đắt.
4. Ứng dụng nào là cần khai thác ?
Trong các ứng dụng đó, đối với nước ta thì ứng dụng NLMT vào sản
xuất máy nước nóng là hợp lý nhất, đem lại năng suất, chất lượng, tính

khả quan, và tính ứng dụng cao vì hiện nay nhu cầu con người ngay
càng tăng cao, đòi hỏi của họ về vấn đề có nước nóng - ấm để phục vụ
cho việc sinh hoạt là rất cần thiết và cấp bách và vấn
để kinh tế, lợi nhuận, chất lượng luôn đặt lên hàng đầu.
Tổng quan về các thiết bị đun nước nóng:
1. Máy nước nóng mặt trời được hình thành như thế nào ?
a. Dùng than, củi để đốt – đun nóng nước:

7


Dùng củi nấu nước – tàn phá rừng

Dùng than tổ ong nấu nước – khói mù mịt.
Là phương pháp truyền thống, có từ lâu đời. Hiện nay vẫn còn sử dụng
trong việc đun nóng nước nhưng với quy mô nhỏ và chủ yếu ở nông
thôn, miền núi.
Tạo nhiều khói CO2 gây hiệu ứng nhà kính
b. Dùng dầu để đốt – đun nóng nước:

8


Phương pháp tuyền thống này đã co từ rất lâu, khi con người tìm ra dầu
mỏ và đem vào sử dụng rộng rãi.
Ngày nay phương pháp này vẫn đang còn dùng nhưng không phổ biến,
chỉ tập trung ở các vùng quê nghèo nàn, hẻo lánh…
Thải nhiều khí CO2 gây nên hiệu ứng nhà kính.
Dễ gây hỏa hoạn – nhiễm độc dầu.
c. Dùng điện – đun nóng nước:

9


Là phương pháp tiện lợi, thuận tiên cho việc sữ dụng, có từ lâu
Chi phí cho việc nấu nước cũng tương đối cao.
Nhưng dễ gây giật điện do rò rĩ hoặc chập mạch điện cho thiết bị nấu
thường có công suất cao.
d. Dùng gas, khí để đốt – đun nóng nước:

10


11


Phương pháp này trên thế giới có từ lâu nhưng mới xuất hiện ở nước ta
trong vòng vài chục năm trở lại đây. Rất tiện lợi.
Hiện nay nó được phát triển mạnh mẽ nhất với nhiều kiểu dáng, mẫu mã
với các công nghệ tiên tiến khác nhau.
Tạo khí CO2 gây ứng nhà kính.
Dễ gây cháy nỗ - hỏa hoạn – nhiễm độc Gas.
e. Dùng năng lượng bức xạ mặt trời làm nóng nước:

-

Là phương pháp hoàn toàn mới và khác với các phương pháp trên. Sử
dụng nguồn năng lượng tái tạo – NLMT để gia nhiệt làm nóng nước.
Rất tiện lơi, sạch sẽ và an toàn vì :
Không sinh ra khí CO2

Góp phần làm giảm lượng khí CO2
12


-

Chống gây hỏa hoạn, cháy, giật điện, nhiễm độc khí ….
Tuy vốn đầu tư ban đầu lớn nhưng lợi nhuận sử dụng sau này cao.

2. Lịch sử phát triển của máy nước nóng NLMT ở nước ta:
Như chúng ta đã biết nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt do sự khai
thác bừa bãi và nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao của con
người.
Nhìn thấy được vấn đề thiếu năng lượng trong tương lai sẽ xảy ra. Từ
những năm 1994, Trung tâm nghiên cứu năng lượng của Trường Đại
Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh (Solar – BK) đã triển khai
nghiên cứu những dự án lớn về năng lượng gió và năng lượng mặt trời.
Qua nhiều năm nghiên cứa và học tập kinh nghiệm của các nước phát
triển, Trung tâm nghiên cứu đã đưa nguồn năng lượng sạch ứng dụng
vào thực tế. Trong đó có máy nước nóng năng lượng mặt trời.
Năm 2000, một số sản phẩm năng lượng mặt trời đầu tiên đã được công
ty Sunpo nhập về Việt Nam để lắp đặt sử dụng thực tế và kiểm nghiệm.
Công ty TNHH Quán Quân được chính thức thành lập vào
năm 1991.
Công ty CP năng lượng mặt trời Việt Nam - VNSolar (USolar)được
thành lập từ năm 2002
Legal Strategy LLC-USA đã phát triển thành công nhiều dòng sản
phẩm bình nước nóng năng lượng mặt trời thương hiệu USolar và được
tiêu thụ tại hơn 60 quốc gia trên thế giới như Mỹ, Đức, Ban Lan, Anh,
Úc, New Zealand, Trung Đông, Châu phi,.... và thông qua VNSolar sản

phẩm đã có mặt tại Việt Nam từ năm 2003.
Năm 2005 công ty Sunpo chính thức thành lập để khẳng định sự chuyên
sâu vào lĩnh vực năng lượng mặt trời - nước nóng mặt trời và đáp ứng
nhu cầu phát triển của thị trường tại Việt Nam
Năm 2006 công ty Solar – BK cho ra đời máy nước nóng NLMT đầu
tiên của mình.
Và cho tới bây giờ thì trên thị trường Việt Nam đã có rất nhiều thương
hiệu, rất nhiều công ty tham gia vào lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất các
thiết bị sử dụng NLMT – trong đó sản phẩm chính là máy nước nóng
NLMT như: Bách khoa, Appllo, Quán Quân, Đại Khang, Solar
chromagen, Solar Hart, Solar Heliox, Solar Meru, Sun Flower,
Sunpo, Usolar…
3. Phương pháp nào cần quan tâm ?
Như đã nói ở phần dùng NLMT để đun nước phương pháp này là khả thi
và cần đầu tư để phát triển nguồn năng lượng thiên nhiên ban tăng này.

13


Tuy hiện tại giá thành thiết bị còn khá cao nhưng trong quá trình sử dụng sẽ
hoàn vốn nhanh chóng.
Thiết bị này không tao ra khí CO2 => không gây hiệu ứng nhà kính,
Bình quân để sản xuất ra 1 kWh năng lượng tại một nhà máy nhiệt điện
dùng nguyên liệu than sẽ thải ra 1kg (2.2 pound) khí CO2. Đốt khí gas tự
nhiên để sản xuất điện hay đun nóng nước sẽ sinh ra khoảng 450 grams khí
CO2 cho mỗi 1 kWh năng lượng được tạo ra.
Hiện nay hàng năm các sản phẩm của các nhà sản xuất thiết bị NLMT đang
góp phần làm giảm hàng nghìn tấn khí thải CO2 vào môi trường nhờ vào
các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời được lắp đặt tại hơn 60 quốc gia
trên thế giới bao gồm Anh, Mỹ, New Zealand, Đức, Pháp, ý, Hungary, Ba

lan, Jordan, Li băng, Úc, Canada, Mexico, Việt nam,…
Đối với mỗi hộ gia đình riêng việc đun nước nóng cho sinh hoạt bình quân
sinh ra khoảng 30% tổng lượng khí thải CO2 của cả hộ gia đình tạo ra.
Thông qua lắp đặt thiết bị đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời, thiết bị
có khả năng cung cấp khoảng 80% nhu cầu năng lượng cần thiết của chúng
ta để đun nước nóng, chúng ta có thể giảm được trên 25% tổng lượng khí
thải CO2.
Qua nghiên cứu của các chuyên gia cho thấy:

14


Và sự hoàn vốn nhanh chóng qua thí dụ thực tiễn sau:
Theo một số hộ sử dụng lâu năm cho biết, thì chỉ cần đầu tư 1 máy loại 180
lít cho hộ 5 người – giá khoảng 12.000.000 đồng, độ bền máy là 14 - 15
năm, bảo hành 6 năm. Sau khoảng 3 - 4 năm sử dụng người sử dụng đã
hoàn toàn thu hồi vốn và sau 12 năm còn lại đó thì gần như là hoàn toàn sử
dụng miễn phí.
Tiết kiệm cho người sử dụng một khoản chi phí sau thời gian sử dụng miễn
phí 12 năm là : 12.000.000/(4x12)=250.000 đồng x 144 tháng = 36.000.000
đồng.
4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
a. Cấu tạo và nguyên lý dạng đơn giản:

15


b. Cấu tạo và nguyên lý dạng phức tạp:

16

17


Hệ thống có sự hỗ trợ gia nhiệt thêm của điện:

18


Hệ thống có sự hỗ trợ gia nhiệt thêm của Gas:

19


c. Dạng ống đã hút chân không:
 Nguyên lý tách rời:

Bình nước nóng năng lượng mặt trời kiểu tách rời có cấu tạo ống
hấp thu năng lượng mặt trời nằm riêng rẽ và đầu ống không gắn trực
tiếp vào bình bảo ôn.
20


Dòng sản phẩm này sử dụng hai dàn ống hấp thụ năng lượng thuỷ
tinh chân không nằm ngang, đầu mỗi dàn ống được gắn với ống
góp.
Ống góp có 2 đầu, trong đó đầu dưới của ống góp được nối với đáy
của bình bảo ôn để cấp nước lạnh từ bình bảo ôn cho dàn ống hấp
thụ năng lượng mặt trời.

Đầu trên của ống góp được nối với thân bình bảo ôn nhằm thu hồi
nước được làm nóng trong dàn ống hấp thụ do bức xạ mặt trời tuần
hoàn về lại bình bảo ôn, nhờ đó nước lạnh chứa trong bình được làm
nóng.
Nguyên lý hoạt động của bình nước nóng năng lượng mặt
trời USolar tách rời được mô phỏng trong sơ đồ sau:

21


 Nguyên lý tích hợp:

Bình nước nóng năng lượng mặt trời kiểu tích hợp có cấu tạo dàn
ống hấp thu năng lượng thuỷ tinh chân không để dọc. Đầu trên của
dàn ống đầu ống được gắn trực tiếp vào bình bảo ôn và nước trong
bình bảo ôn sẽ luân chuyển trong dàn ống.
Bình hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên. Bình bảo ôn
được đặt cao hơn dàn ốn hấp thụ năng lượng mặt trời. Khi bức xạ
mặt trời chiếu vào ống hấp thụ, nhiệt độ nước nằm bên trong ống
22


tăng lên nhanh chóng, mật độ các phân tử nước dãn ra làm cho trọng
lượng riêng của phần nước nóng này giảm xuống. Nước nóng nhẹ
hơn này sẽ tự chuyển động lên phía đầu trên của ống hấp thụ và đi
sang bình bảo ôn. Đồng thời lúc này phần nước lạnh, có tỷ trọng lớn
hơn nằm ở phía đáy bình bảo ôn sẽ chyển động sang ống và di
chuyển về phía đáy của ống để lấp chỗ trống. Phần nước lạnh
này đến lượt mình lại được làm nóng nhờ bức xạ mặt trời do ống hấp
thụ thu được và chuyển động lên trên đầu ống và về trở lại bình

bảo ôn.
Lưu chuyển nước nóng-lạnh như trên diễn ra một cách tự nhiên, liên
tục làm nước lạnh chứa trong bình bảo ôn được đun nóng.
Nguyên lý tuần hoàn tự nhiên được mô phỏng trong mô hình sau:

23


 Nguyên lý áp lực - ống nhiệt:

Bình nước nóng năng lượng mặt trời kiểu áp lực sử dụng ống
nhiệt bằng đồng làm thiết bị trao đổi nhiệt để chuyển hóa trực tiếp
nhiệt năng thu được thông qua dàn ống hấp thu năng lượng mặt trời
vào nước chứa trong bình bảo ôn.
Ống nhiệt được gắn trực tiếp vào bình bảo ôn và truyền nhiệt năng
của bức xạ mặt trời do dàn ống hấp thu được trực tiếp vào nước lạnh
trong bình bảo ôn dựa vào tuần hoàn của dung dịch truyền nhiệt
chứa bên trong thân ống nhiệt, theo đó tốc độ truyền nhiệt nhanh gấp
hàng trăm lần so với phương pháp tuần hoàn tự nhiên thông thường.
Làm nóng nước bằng ống nhiệt là một giải pháp công nghệ mới cho
bình nước nóng năng lượng mặt trời.
Do không có nước luân chuyển bên trong dàn ống hấp thu năng
lượng mặt trời nên nếu có một vài ống bị vỡ do ngoại lực hoặc bất
cẩn thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Đồng thời, cặn bẩn hay
khoáng chất can xi có sẵn trong nước sinh hoạt không bám vào
thành ống hấp thu nên ống luôn duy trì được hiệu số hấp thụ năng
lượng mặt trời ở mức cao nhất 94%.
Ngoài ra, hệ thống làm việc có thể chịu được áp lực nước cao lên tới
0.6Mpa. Điều này cho phép người sử dụng có thể dùng bơm tăng áp
24

bơm cấp nước lạnh trực tiếp vào bình để đảm bảo áp lực nước nóng
khi có nhu cầu sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày.
Với những tính năng ưu việt trên đây, bình nước nóng năng lượng
mặt trời kiểu áp lực đã và đang dẫn đầu thị trường các sản phẩm
cùng loại cả về Công nghệ cũng như Hiệu quả sử dụng cao đối với
người dùng.
Ống nhiệt và nguyên lý làm nóng nước được mô tả trong mô hình dưới đây:

25