Tải bản đầy đủ (.doc) (85 trang)

Nghiên cứu về năng lượng tái tạo và ứng dụng năng lượng mặt trời cho hệ thống điện diesel xã đảo thạnh an huyện cần giờ TP HCM

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.92 MB, 85 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

ĐOÀN TUẤN KIỆT

NGHIÊN CỨU NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
VÀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO
HỆ THỐNG ĐIỆN DIESEL XÃ ĐẢO THẠNH AN
HUYỆN CẦN GIỜ - TP.HCM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm
2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

ĐOÀN TUẤN KIỆT

NGHIÊN CỨU VỀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
VÀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
CHO HỆ THỐNG ĐIỆN DIESEL XÃ ĐẢO
THẠNH AN - HUYỆN CẦN GIỜ - TP.HCM



LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Ngô Cao
Cường


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH
TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.
HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Cao Cường

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ
TP. HCM ngày 28 tháng 9 năm 2013
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch:

TS. Nguyễn Thanh Phương

2. Phản biện 1:

TS. Huỳnh Châu Duy

3. Phản biện 2:

TS. Võ Hoàng Duy


4. Ủy viên:

TS. Huỳnh Quang Minh

5. Ủy viên, thư ký: TS. Nguyễn Hùng
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được sửa
chữa
(nếu có).

Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn

TS. Nguyễn Thanh Phương


TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH - ĐTSĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP. HCM, ngày

tháng

năm 2013


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ


Họ tên học viên: Đoàn Tuấn Kiệt

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 23/8/1982

Nơi sinh: Tp.HCM

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

MSHV: 118 103

1027
I- TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI CHO HỆ THỐNG ĐIỆN DIESEL XÃ ĐẢO THẠNH AN - HUYỆN CẦN
GIỜ - TP.HCM
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Nội dung: Nghiên cứu về năng lượng tái tạo và ứng dụng năng lượng mặt trời để cung
cấp điện cho xã đảo Thạnh An, huyện Cần Giờ.
- Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp, phân tích điều kiện thực tế, tính toán và đề xuất
phương án.
- Kết quả đạt được: Đưa ra được phương án sử dụng điện mặt trời nối lưới cho lưới điện
điện diesel hiện hữu của xã đảo Thạnh An, huyện Cần Giờ nhằm nâng cao độ tin cậy,
giảm tổn thất và giảm chi phí bù lỗ của nhà nước.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/06/2012
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ..../..../...........
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Ngô Cao Cường
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ
nguồn gốc.

Học vi ên thực hi ện Luận
văn

Đoàn Tuấn Ki
ệt


ii

LỜI CÁM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn
rất tận tình của Quý Thầy Cô khoa Cơ – Điện – Điện tử, Phòng Quản lý khoa học và
Đào tạo Sau Đại học và Ban Giám hiệu Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ
Tp.HCM.
Qua đây, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và xin được gửi lời cảm ơn
chân thành của mình đến Quý Thầy Cô và Ban Giám hiệu nhà trường đã giúp đỡ, tạo

điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.
Và tôi đặc biệt gửi lời cảm ơn đến TS. Ngô Cao Cường, người đã tận tình giúp
đỡ và hướng dẫn, dìu dắt tôi từng bước trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và
hoàn thành luận văn.
Tôi xin gởi lời cảm ơn đến toàn thể các bạn học viên lớp Cao học11SMĐ
Trường Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM khóa 2011-2013 đã động viên, khích lệ
giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên tôi, động viên giúp đỡ tôi.

Đoàn Tuấn Kiệt - Tp.Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2013.


3

TÓM TẮT

Năng lượng mặt trời có thể nói là nguồn năng lượng sạch, có trữ lượng rất lớn
gần như là vô hạn. Trong tương lai, đây sẽ là nguồn năng lượng chính của chúng ta.
Việc ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo là một hướng đi tất yếu và cấp thiết đối
với một địa phương có mức tiêu thụ năng lượng nhiều nhất của cả nước như
Tp.HCM.
Huyện Cần Giờ là một huyện còn nhiều khó khăn về nhiều mặt của Tp.HCM,
đặc biệt là đối với các xã đảo của huyện. Hiện tại việc cung cấp điện cho các xã đảo
còn rất hạn chế về công suất cũng như thời gian cung cấp và còn một số không nhỏ
các hộ dân ở đây chưa được cung cấp điện.
Chính vì vậy mục tiêu lớn nhất của luận văn này là tìm ra một phương án khả
thi để cải thiện tình trạng cung cấp điện hiện nay, góp phần nâng cao đời sống
người dân các xã đảo. Bên cạnh đó là giảm thiểu chi phí vận hành và nâng cao khả
năng cung cấp điện của hệ thống điện, đầu tư thêm công suất nguồn phát cũng như
đổi mới trang thiết bị, lưới điện...

Nguồn năng lượng thay thế được chọn để tính toán ở đây là năng lượng mặt
trời.


4

ABSTRACT

Solar energy can be said to clean energy, with huge reserves of almost
limitless. In the future, it will be the main source of our energy. The use of
renewable energy sources is an indispensable and urgent for a local consumption
power most of the country such as HCMC.
Can Gio district is still difficult in many aspects of HCM city, particularly on
the island communes. Currently, the power supply for the island communes is very
limited in capacity as well as time and also provides a significant number of
families there is no power supply..
So the biggest goal of this thesis is to find out a feasible way to improve the
power supply situation at present, contribute to improving the livelihoods of island
communes. Besides reducing operating costs and improving the ability of the
system to provide electric power, more invest in capacity source and innovate
equipment, power grids...
The alternative energy sources was chosen to calculate in this thesis is solar
energy.


5

MỤC LỤC

Chương 0: Mở đầu ............................................................................................................ 1

0.1 Lý do chọn đề tài: ...................................................................................................... 2
0.2 Lịch sử nghiên cứu .................................................................................................... 3
0.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................. 3
0.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. .................................................................................. 4
0.5 Phương pháp nghiên cứu:.......................................................................................... 4
0.6 Bố cục của luận văn: ................................................................................................. 5
Chương 1: Năng lượng tái tạo và năng lượng mặt trời ................................................. 6
1.1 Khủng hoảng năng lượng và năng lượng tái tạo ....................................................... 7
1.2 Ưu thế của điện mặt trời ............................................................................................ 7
1.3 Bức xạ mặt trời .......................................................................................................... 9
1.3.1 Khái niệm.......................................................................................................... 9
1.3.2 Bức xạ mặt trời ở Việt Nam .......................................................................... 10
1.4 Tình hình phát triển điện mặt trời trên thế giới ....................................................... 13
1.5 Mái nhà điện mặt trời trên thế giới.......................................................................... 13
Chương 2: Hệ điện mặt trời cơ bản ............................................................................... 16
2.1 Giới thiệu chung ...................................................................................................... 17
2.2 Hệ pin mặt trời (máy phát quang điện) ................................................................... 18
2.3 Hệ điều khiển........................................................................................................... 20
2.3.1 Hệ điều khiển nạp (regulator) ......................................................................... 20
2.3.2 Bộ biến điện DC-AC (INVERTOR)............................................................... 21
2.4 Hệ tồn trữ năng lượng ............................................................................................. 21
2.5 Hệ thiết bị sử dụng .................................................................................................. 22
Chương 3: Mái nhà điện mặt trời nối lưới .................................................................... 23
3.1 Giới thiệu chung về mái nhà điện mặt trời nối lưới ................................................ 24
3.2 Sơ đồ kết nối mái nhà mặt trời ................................................................................ 24


6

3.3 Lợi ích và công dụng của mái nhà mặt trời nối lưới ............................................... 26

3.4 Lắp đặt mái nhà điện mặt trời ................................................................................. 26
3.5 Lượng điện sản xuất ra: ........................................................................................... 27
3.6 Tuổi thọ của mái nhà mặt ........................................................................................ 27
3.7 Ai có thể lắp đặt mái nhà mặt trời? ......................................................................... 27
3.8 Giá thành mái nhà mặt trời ...................................................................................... 27
Chương 4: Giới thiệu chung về xã đảo Thạnh An........................................................ 29
4.1 Địa điểm .................................................................................................................. 30
4.2 Tình hình kinh tế ..................................................................................................... 30
4.3 Điều kiện khí hậu .................................................................................................... 30
4.4 Hiện trạng sử dụng điện tại khu vực ....................................................................... 31
4.4.1 Cấp điện tại hai ấp Thạnh Hoà, ấp Thạnh Bình xã Thạnh An........................ 31
4.4.2 Cấp điện tại ấp Thiềng Liềng.......................................................................... 34
Chương 5: Thiết kế mái nhà điện mặt trời hòa lưới cho xã đảo Thạnh An ............. 36
5.1 Mục tiêu................................................................................................................... 37
5.2 Thống kê kết quả kinh doanh điện năm 2012 tại trạm Diesel Thạnh An ............... 37
5.2.1 Kinh doanh sản xuất điện năm 2012............................................................... 37
5.2.2 Chiết tính chi phí thực hiện 2012 tại trạm Diesel Thạnh An .......................... 38
5.3 Sơ lược tính toán hiệu quả khi lắp hệ mặt trời nối lưới với hệ máy phát diesel ..... 39
5.4 Hệ mặt trời nối lưới cơ bản ..................................................................................... 40
5.4.1 Nguyên tắc hoạt động của hệ mặt trời nối lưới .............................................. 40
5.4.2 Sơ đồ kết nối hệ điện mặt trời nối lưới ........................................................... 41
5.5 Xây dựng phương án thiết kế hệ điện mặt trời nối lưới cho xã đảo Thạnh An....... 44
5.5.1 Phương án xây dựng hệ thống điện mặt trời kết nối với lưới điện máy phát
pha của trạm phát điện Diesel xã đảo Thạnh An ............................................ 44
5.5.2 Xây dựng vị trí lắp đặt các tấm pin mặt trời hoà máy phát Diesel ................. 45
5.6 Thiết kế kỹ thuật các hệ điện mặt trời nối lưới sử dụng ở xã đảo Thạnh An.......... 48
5.6.1 Hệ 15.120Wp .................................................................................................. 48


vii

5.6.2 Hệ 27.000Wp .................................................................................................. 56
5.7 Sơ đồ kết nối pin mặt trời vào lưới điện 3 pha:....................................................... 59
5.8 Hệ các thiết bị trong hệ mặt trời nối lưới sử dụng ở xã đảo Thạnh An .................. 62
5.9 Sơ đồ tổng thể hệ điện mặt trời hoà lưới máy phát 3 pha ....................................... 62
5.10 Hiệu quả đầu tư hệ mặt trời nối lưới sử dụng ở xã đảo Thạnh An........................ 64
Chương 6: Kết luận và Kiến nghị .................................................................................. 66
6.1 Kết luận ................................................................................................................... 67
6.2 Kiến nghị, đề xuất ................................................................................................... 67
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 69


viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT
TẮT

PV
năng

Photovoltaic: Pin quang điện, biến quang năng thành điện

DC

Direct Current: Điện một chiều

AC

Alternating Current: Điện xoay chiều

ĐMT


Điện mặt trời

PMT

Pin mặt trời

MNMT

Mái nhà mặt trời

NLMT

Năng lượng mặt trời

NLTT

Năng lượng tái tạo


1

Chương 0: Mở đầu
Nêu tóm tắt lý do chọn đề tài nghiên cứu
ứng dụng pin mặt trời qua việc tổng quan nghiên
cứu lịch sử phát triển và giới thiệu các phương pháp
nghiên cứu đề tài và giới thiệu bố cục luận văn


2


0.1 Lý do chọn đề tài:
Thế giới đang ngày càng phát triển với một tốc độ đáng kinh ngạc. Đó là thành
quả của quá trình phát minh và đổi mới công nghệ không ngừng của con người.
Khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc, kéo theo nó là nhu cầu năng lượng cũng
không ngừng tăng lên và đang có nguy cơ thiếu hụt năng lượng nếu con người phụ
thuộc hoàn toàn vào các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ, khí
đốt… Ngoài ra, việc sử dụng các nguồn năng lượng truyền thống là nguyên nhân
gây ra ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính, mất cân bằng sinh thái… Một yêu
cầu đặt ra là phải có các nguồn năng lượng khác thay thế. Năng lượng hạt nhân đã
được phát triển và sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên nó
cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ về thảm họa hạt nhân như chúng ta từng phải chứng
kiến (thảm hoạ hạt nhân Chernobyl ở Ukraina tháng 4/1986, thảm họa hạt nhân ở
Fukushima Nhật tháng 3/2011). Vấn đề đặt ra là cần phải tìm những nguồn năng
lượng thay thế một cách hiệu quả, bền vững, an toàn cho môi trường. Hay nói cách
khác, đó phải là những nguồn năng lượng sạch.
Việc nghiên cứu và phát triển các nguồn năng lượng sạch (năng lượng tái tạo)
đang được thực hiện ở hầu hết các quốc gia. Các công nghệ sử dụng năng lượng
sạch trên thế giới hiện nay đã có những bước tiến dài, mang lại những hiệu quả tích
cực và có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển bền vững của nhân loại. Năng lượng
gió, năng lượng mặt trời, năng lượng thủy triều, năng lượng sóng biển, năng lượng
địa nhiệt, năng lượng sinh khối… sẽ là những nguồn cung cấp năng lượng chính cho
con người trong tương lai.
Ở Việt Nam, việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch đã được quan tâm
nghiên cứu và đầu tư sử dụng từ lâu. Do hạn chế về công nghệ và vốn nên những
nghiên cứu và ứng dụng ở nước ta thời gian trước đây chỉ có quy mô nhỏ, mang tính
thử nghiệm. Tuy nhiên, những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất
nước, kéo theo là nhu cầu về năng lượng không ngừng tăng cao, đòi hỏi chúng ta
phải có một chiến lược quy hoạch, phát triển nguồn năng lượng đa dạng, bền vững.
Đó cũng chính là nguyên nhân dẫn đến hàng loạt dự án lớn về năng lượng tái tạo đã




3

đang được triển khai thực hiện trên khắp cả nước, nhất là những vùng có điều kiện
thuận lợi để ứng dụng hoặc các vùng sâu vùng xa, miền núi, hải đảo mà lưới điện
quốc gia không thể kéo đến.
Một trong những nguồn năng lượng tái tạo được nghiên cứu và ứng dụng
rộng rãi nhất trên thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay là năng lượng gió và năng
lượng mặt trời. Vì gió và mặt trời là những nguồn nguyên liệu sạch và gần như là
vô tận; việc sử dụng chúng ít gây tác động tiêu cực đến môi trường, có thể khai thác
với quy mô lớn, hiệu quả khai thác ngày càng được nâng cao, vốn đầu tư ban đầu
ngày càng giảm…

0.2 Lịch sử nghiên cứu
Trên thế giới, công nghiệp năng lượng tái tạo đã phát triển đến một trình độ nhất
định với hiệu quả khai thác, sử dụng ngày càng nâng cao, được ứng dụng rộng rãi ở
hầu hết các quốc gia, nhất là các quốc gia có nền khoa học kỹ thuật phát triển hiện
đại.
Cho đến nay giá thành đầu tư cho năng lượng tái tạo còn khá đắt đỏ trong khi
hiệu quả khai thác lại còn kém xa các nguồn năng lượng truyền thống như than đá,
khí đốt, dầu mỏ… và năng lượng hạt nhân. Tuy nhiên, với những lợi ích lâu dài mà
năng lượng tái tạo mang lại, cùng với công nghệ ngày càng hoàn thiện, trong một
tương lai không xa, năng lượng tái tạo sẽ trở thành nguồn năng lượng chính yếu của
con người.

0.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn này là các công nghệ khai thác năng lượng
tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời.

Việt Nam là nước có tiềm năng nắng lớn nhất Đông Nam Á, nên việc sử dụng
năng lượng mặt trời tại Việt Nam sẽ có tính khả thi, nên luận văn tập trung vào hệ
thống điện mặt trời, tìm hiểu hệ thống điện mặt trời hòa lưới; tính toán thiết kế hệ
thống hệ điện mặt trời hòa lưới cho xã đảo Thạnh An, huyện Cần Giờ, Tp.HCM.


4

0.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Hiện nay 95% công suất pin mặt trời sản xuất trên thế giới được sử dụng cho
các ứng dụng mái nhà điện mặt trời hòa lưới, nên việc nghiên cứu, tính toán thiết kế
cho các hệ thống điện mặt trời hòa lưới cụ thể cho một ứng dụng là vấn đề cần quan
tâm giải quyết.
Về ý nghĩa thực tiễn, Tp.HCM là trung tâm kinh tế của cả nước, nhu cầu năng
lượng ngày một tăng cao, đòi hỏi phải có những nguồn năng lượng mới bổ sung,
thay thế nguồn năng lượng truyền thống. “Quy hoạch phát triển điện lực thành phố
Hồ Chí Minh giai đoạn 2011-2015 có xét đến 2020” của Bộ Công thương, và mới
đây UBND thành phố vừa phê duyệt Chương trình Năng lượng xanh Thành phố Hồ
CHí Minh đến năm 2015, trong đó đặc biệt chú trọng đến nguồn năng lượng tái tạo,
nhất là năng lượng mặt trời, vì đây là nguồn năng lượng tái tạo mà Tp.HCM có tiềm
năng khai thác lớn nhất. Hơn nữa, việc tìm hiểu và nghiên cứu ứng dụng năng lượng
tái tạo cho Tp.HCM là phù hợp, gắn với thực tiễn yêu cầu công việc hiện tại của
tôi, tạo điều kiện góp phần hoàn thành tốt nhiệm vụ kinh tế - chính trị - xã hội.

0.5 Phương pháp nghiên cứu:
- Tìm hiểu, nắm bắt và tổng hợp kiến thức từ các nguồn tài liệu chính thức đã
được xuất bản, phát hành.
- Học hỏi thêm từ các thầy cô và các cá nhân có kinh nghiệm trong lĩnh vực
năng lượng tái tạo để giải quyết các vấn đề đặt ra trong đề tài.
- Tìm hiểu, tham quan thực tế một số dự án Năng lượng tái tạo đã hoàn thành

đưa vào sử dụng và đang được triển khai để có thêm kiến thức thực nghiệm.
- Tiến hành xây dựng mô phỏng hệ thống điện mặt trời.
- Thống kê, khảo sát, thu thập các tài liệu liên quan đến khả năng phát triển năng
lượng tái tạo điện mặt trời của huyện Cần Giờ và chủ trương quy hoạch, phát triển
năng lượng xanh của Tp.HCM để làm căn cứ đề xuất phương án xây dựng Hệ thống
năng lượng điện mặt trời nối lưới…


5

0.6 Bố cục của luận văn:
Luận văn gồm có phần mở đầu và 6 chương với các nội dung chính được trình
bày ở phần
Chương 0: MỞ ĐẦU

Luận văn nêu lý do chọn đề tài, lịch sử nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên
cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn và phương pháp nghiên cứu về đề tài
Chương 1: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Tổng quan về khủng hoảng năng lượng - Năng lượng tái tạo; Ưu thế của điện
mặt trời và Bức xạ mặt trời ở Việt Nam đồng thời cho tổng quan tình hình phát triển
điện mặt trời ở Việt Nam và trên thế giới và các mái nhà điện mặt trời trên thế giới.
Chương 2: HỆ ĐIỆN MẶT TRỜI CƠ BẢN
Giới thiệu chung về hệ điện mặt trời cơ bản; Hệ pin mặt trời; Hệ điều khiển; Hệ
tồn trữ năng lượng; Hệ thiết bị sử dụng
Chương 3: MÁI NHÀ ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI LƯỚI
Giới thiệu chung về mái nhà mặt trời nối lưới;Sơ đồ hệ thống mái nhà điện mặt
trời nối lưới; Lợi ích và công dụng của mái nhà mặt trời nối lưới lắp đặt mái nhà
điện mặt trời. Lượng điện sản xuất ra; Tuổi thọ của mái nhà mặt trời. Ai có thể lắp
đặt mái nhà mặt trời? Giá thành mái nhà mặt trời.
Chương 4: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XÃ ĐẢO THẠNH AN

Giới thiệu địa điểm được đề xuất thiết kế thi công hệ pin mặt trời với tính chất
tình hình kinh tế, Điều kiện khí hậu, Hiện trạng sử dụng điện tại khu vực và phương
án cấp điện sử dụng NLTT cho Thạnh An
Chương 5: THIẾT KẾ MÁI NHÀ ĐIỆN MẶT TRỜI HÒA LƯỚI CHO XÃ
ĐẢO THẠNH AN, HUYỆN CẦN GIỜ
Đề ra mục tiêu kinh tế, kỹ thuật và thiết kế kỹ thuật các hệ điện mặt trời nối lưới
sử dụng ở xã đảoThạnh An; Hiệu quả đầu tư hệ mặt trời nối lưới sử dụng ở xã đảo
Thạnh An; Ý nghĩa kinh tế, xã hội và môi trường
Chương 6: KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ


6

Chương 1:
Năng lượng tái tạo và năng lượng mặt trời


7

1.1 Khủng hoảng năng lượng và năng lượng tái tạo
Mười vấn đề lớn của nhân loại trong vòng 50 năm tới đã được ghi nhận theo
thứ tự nghiêm trọng là: (1) năng lượng, (2) nước, (3) thực phẩm, (4) môi trường,
(5) nghèo đói, (6) khủng bố và chiến tranh, (7) bệnh tật, (8) giáo dục, (9) thực
hiện dân chủ và (10) bùng nổ dân số.
Năng lượng quả thật là mối quan tâm hàng đầu của nhiều chính phủ trên thế
giới. Nguồn năng lượng chính của nhân loại hiện nay là dầu hỏa. Nó quí đến nỗi
được người ta cho một biệt hiệu là "vàng đen". Một vài giờ cúp điện hay không có
khí đốt cũng đủ làm tê liệt và gây hỗn loạn cho một thành phố. Cuộc sống văn minh
của nhân loại không thể tồn tại khi thiếu vắng năng lượng.
Theo thống kê, hiện nay hơn 85 % năng lượng được cung cấp từ dầu hỏa và

khí đốt. Nhưng việc thu hoạch từ các giếng dầu sẽ đạt đến mức tối đa trong khoảng
năm 2010 - 2015, sau đó sẽ đi xuống vì nguồn nhiên liệu sẽ cạn kiệt cùng năm
tháng. Người ta cũng tiên đoán nếu dầu hỏa được tiếp tục khai thác với tốc độ hiện
nay, kể từ năm 2050 lượng dầu được sản xuất sẽ vô cùng nhỏ và không đủ cung cấp
cho nhu cầu toàn thế giới. Như vậy, nguồn năng lượng nào sẽ thay thế cho "vàng
đen"?
Các nhà khoa học đã và đang tìm kiếm những nguồn năng lượng vô tận, sạch
và tái sinh (renewable energy) như: năng lượng từ mặt trời, gió, thủy triều, nước
(thủy điện), lòng đất (địa nhiệt) v.v...
Trong những nguồn năng lượng này có lẽ năng lượng mặt trời đang được lưu
tâm nhiều nhất.

1.2 Ưu thế của điện mặt trời
Ánh sáng mặt trời là một nguồn năng lượng dồi dào, nhưng khi tính ra con số
rất ít người biết đến là mặt trời truyền đến cho ta một năng lượng khổng lồ vượt ra
ngoài sự tưởng tượng của mọi người. Trong 10 phút truyền xạ, quả đất nhận một
năng lượng khoảng 5 x 1020 J (500 tỷ tỷ Joule), tương đương với lượng tiêu thụ của
toàn thể nhân loại trong vòng một năm. Trong 36 giờ truyền xạ, mặt trời cho chúng
ta một năng lượng bằng tất cả những giếng dầu của trái đất.


8

Hơn nữa, nó không phát sinh các loại khí nhà kính (greenhouse gas) và khí
gây ô nhiễm. Nếu con người biết cách thu hoạch nguồn năng lượng sạch và vô tận
nầy thì có lẽ loài người sẽ mãi mãi sống hạnh phúc trong một thế giới hòa bình
không còn chiến tranh vì những cuộc tranh giành quyền lợi trên các giếng dầu.
Có thể nói ĐMT là loại năng lượng nhiều ưu thế ngày càng thu hút sự quan
tâm của con người. Từ những đặc tính siêu sạch, vô tận, tự hành ổn định lắp đặt tại
chỗ, tùy công suất sử dụng v.v… đã làm cho ĐMT trở nên tiện dụng và có sức cạnh

tranh. Nếu bỏ qua yếu tố “có sẵn” ở các mạng điện thành phố, tại những vùng xa
vùng có chưa sẵn lưới điện và đặc biệt ở khu vực địa hình phức tạp, trên núi hiểm
trở, lênh đênh giữa biển khơi thì ĐMT là một dạng năng lượng hoàn toàn có sức
thuyết phục.
Yếu tố môi trường của ĐMT không chỉ dùng ở góc độ sạch đơn thuần, không
gây ra chất thải mà còn ở sự yên tĩnh, không gây bất cứ sự ồn ào nào làm phiền toái
người sử dụng. Một điều hiển nhiên khác là sự trường tồn vĩnh viễn của ĐMT bởi
một khi nó mất đi, cũng đồng nghĩa với sự hủy diệt của hành tinh.
Yếu tố tự hành của ĐMT ngày càng phù hợp với xu thế phát triển mới của
khoa học công nghệ hiện đại. Bằng khả năng tự hành, nguồn ĐMT giúp các nhà
khoa học thiết kế một thế hệ thiết bị “thông minh” làm việc tự hành không cần sự
bận tâm của con người. Khả năng dành cho ĐMT một ưu thế tuyệt đối trên những
công trình dài chuyển tiếp viễn thông, vệ tinh viễn thông, các phao neon, hải đăng
biển, máy bay do thám v.v…
Ở một góc độ khác, có thể nhìn nhận ĐMT như một yếu tố quyết định cho
công nghệ thông tin viễn thông toàn cầu, gián tiếp thúc đẩy sự phát triển vượt bậc
của xã hội loài người.
Điện mặt trời không phụ thuộc vào mạng chung nên có khả năng thiết kế lắp
đặt tại chỗ theo nhu cầu của người sử dụng. Thậm chí khi nhu cầu gia tăng, ta có thể
dễ dàng tăng công suất giàn panô PMT để đáp ứng một cách hiệu quả và không lãng
phí.


9

1.3 Bức xạ mặt trời
1.3.1 Khái niệm

Hình 1.1: Bản đồ tổng bức xạ mặt trời hằng năm kW/m2
Bản đồ tổng bức xạ mặt trời hằng năm trên trái đất cho bức xạ mặt trời là một

nguồn năng lượng khổng lồ,vĩnh cữu và không chất thải đối với trái đất. Nguồn
năng lượng này đã đang và sẽ luôn là thành phần quan trọng duy trì cuộc sống của
chúng
ta.
Theo khảo sát thì khu vực thấp nhất trên trái đất cũng nhận được lượng bức xạ
là 2 kWh/m2 ngày, khu vực cao nhất đạt tới 7 kWh/m2 ngày.
Vào những ngày trời quang mây, tổng xạ mặt trời thay đổi theo góc từ thiên
đỉnh mặt trời đồng thời phụ thuộc theo tỉ lệ tương ứng với hàm lượng khí dioxit
cacbon (CO2), hơi nước và bụi có trong khí quyển. Bức xạ trực tiếp của mặt trời gấp
khoảng 10 lần so với bức xạ khuếch tán khi mặt trời gần tới vị trí cực đỉnh và gần
như bằng nhau khi nó tiến tới đường chân trời. Trong điều kiện thuận lợi của khí
quyển, cường độ bức xạ cực đại ghi nhận tại mực nước biển là 1 kWh/m2 so với
ngoài vũ trụ là 1.377 kWh/m2. Điều này cho thấy ngoài khoảng không vũ trụ nguồn
năng lượng mặt trời tăng thêm khoảng 30% so với trên mặt đất.


10

Giá trị cực đại của ánh sáng mặt trời ngoài tầng khí quyển được gọi là giá trị
AMO (Air mass 0), còn giá trị cực đại của ánh sáng mặt trời trên mặt đất ngay tại
mặt nước biển được gọi là giá trị AMI (Air mass 1). (Đây là tiêu cuẩn cơ bản để
chuẩn xác hiệu suất của pin mặt trời (Pin mặt trời) trong các phòng thí nghiệm và
trên thị trường.
1.3.2 Bức xạ mặt trời ở Việt Nam
Bảng 1-1 và 1-2 bên dưới cho chúng ta thấy tổng bức xạ trung bình ngày suốt
12 tháng tại 12 trạm điển hình phân bố đều trên lãnh thổ Việt Nam. Con số này đã
được thống kê ghi nhận trong suốt thời gian dài (từ 3 đến 20 năm), dựa trên số liệu
của Tổng cục Thống kê năm 2013.
Bảng 1.1: Tổng lượng bức xạ mặt trời tổng cộng trung bình ngày trong 12 tháng
2



11

(kW/m ngày)
K1
h
C 2.
a 2
H2.
à1
N 1.
g8
Đ 3.
à5
T 5.
P1
C 4.
ầ7

2 3 4 5 6 7 8 9 1
0
2. 3. 4. 5. 5. 5. 5. 5. 4.
4 0 0 3 3 9 8 2 2
2. 2. 3. 5. 5. 5. 5. 4. 4.
2 3 3 3 5 7 2 8 1
2. 2. 3. 5. 5. 5. 4. 4. 3.
2 0 3 1 3 7 7 0 1
4. 5. 5. 6. 5. 6. 5. 5. 4.
3 2 8 4 9 5 7 2 2

6. 6. 5. 5. 4. 5. 5. 4. 4.
3 6 7 0 9 1 0 8 5
5. 5. 5. 4. 4. 4. 4. 4. 3.
5 9 6 5 2 6 2 2 9

1
1
3.
2
3.
4
2.
0
3.
0
4.
3
4.
2

1 N
2 ă
2. 4
8 .
3. 3
0 .
2. 3
0 .
2. 4
5 .

4. 5
6 .
4. 4
4 .

Bảng 1.2: Số giờ nắng trung bình qua các năm của một số khu vực (giờ/năm)
Kh
u
vự
L
ai

n

2
0
0
1
8
2
0

2
0
0
1
6
2
0


2
0
0
1
6
1
8

2
0
0
2
0
2
2

2
0
1
1
9
2
1

2
0
1
1
6
1

7

2
0
1
1
8
2
0


Tu
yên
H
à
.
B
N
a
Vi
nh
H
uế
Đ
à
Q
ui
Pl
ei
Đà

Lạt
Nh
a

ng

Ma

1
4
1
3
1
4
1
4
1
5
1
8
2
1
2
4
2
4
2
2
2
7

2
6
2
1

1
4
1
4
1
4
1
3
1
5
1
6
2
0
2
4
2
2
1
9
2
5
2
3
1

9

1
3
1
2
1
3
1
2
1
3
1
5
1
8
2
2
2
3
1
9
2
4
2
5
1
9

1

5
1
4
1
6
1
4
1
5
1
8
2
1
2
4
2
3
2
0
2
4
2
5
1
9

1
5
1
2

1
2
1
3
1
4
1
9
1
4
2
5
2
3
2
0
2
5
2
5
1
9

1
3
1
0
1
4
1

1
1
1
1
4
1
7
2
1
2
2
1
9
2
3
2
4
1
8

1
3
9
0
1
1
1
1
1
4

1
8
2
1
2
5
2
4
2
1
2
6
2
6
2
0

Bảng 1.3: Số giờ nắng trung bình ngày trong 12 tháng của một số khu vực (giờ/ngày)
K1
h
C 1.
a9
H2.
à2
N2.
g6
Đ4.
à4
T 7.
P9

C8.
ầ3

2 3 4 5 6 7 8 9 1
0
2. 2. 3. 5. 4. 5. 5. 5. 4.
0 4 7 3 5 4 8 5 2
1. 1. 2. 5. 5. 5. 5. 5. 5.
6 4 7 3 2 9 3 4 3
1. 2. 4. 7. 6. 7. 5. 5. 4.
7 3 6 3 7 6 8 2 6
5. 3. 6. 8. 7. 8. 6. 5. 4.
1 4 9 3 9 3 7 8 7
8. 8. 7. 6. 5. 5. 5. 5. 5.
8 8 7 3 7 8 6 4 9
8. 9. 8. 6. 5. 6. 5. 5. 5.
9 3 8 9 9 0 8 6 7

1
1
3.
6
4.
2
3.
2
4.
0
6.
7

6.
3

1 N
2 ă
2. 3
9 .
3. 4
5 .
2. 4
8 .
3. 5
6 .
7. 6
2 .
6. 7
7 .


×