Nghiên cứu chế độ vận hành tối ưu cho hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HUỲNH TẤN PHÁT

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO
HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI QUY MÔ NHỎ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

HUỲNH TẤN PHÁT

NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH TỐI ƯU CHO
HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI QUY MÔ NHỎ

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60.52.02.02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Phạm Đức Đại

HÀ NỘI, NĂM 2017

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một
nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được
thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả luận văn

Huỳnh Tấn Phát

i


LỜI CÁM ƠN
Tác giả xin trân trọng cám ơn Thầy hướng dẫn khoa học cùng các thầy cô khoa Năng
lượng đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và các đồng nghiệp tại
trường Cao đẳng nghề Ninh Thuận đã giúp đỡ và đóng góp ý kiến hoàn thành luận
văn.

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ..................................................................................v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................vii
MỞ ĐẦU..................................................................................................................viii
CHƯƠNG 1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHAI
THÁC SỬ DỤNG .......................................................................................................1

1.1

Nguồn năng lượng mặt trời............................................................................1

1.1.1

Bức xạ mặt trời ........................................................................................1

1.1.2

Nguồn gốc năng lượng mặt trời................................................................2

1.2

Năng lượng mặt trời trên thế giới và tiềm năng NLMT tại Việt Nam.............4

1.2.1

Quá trình phát triển và triển khai ứng dụng năng lượng mặt trời...............4

1.2.2

Tình hình ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới ..............................5

1.2.3

Tiềm năng năng lượng mặt trời của Việt Nam..........................................8

1.3

Đặc điểm sản xuất nông nghiệp Ninh Thuận và ảnh hưởng của NLMT .......11

1.4

Các phương pháp khai thác sử dụng năng lượng mặt trời.............................13

1.4.1

Cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời ......................................14

1.4.2

Cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời ................................................15

1.4.3

Các phương pháp khai thác khác ............................................................15

1.5

Các công nghệ chế tạo pin năng lượng mặt trời ...........................................16

1.5.1

Cấu tạo pin mặt trời................................................................................16

1.5.2

Pin Silic tinh thể (Crytalline silicon solar cell) .......................................17

1.5.3

Pin màng mỏng ......................................................................................18

1.5.4

Nguyên lý hoạt động pin mặt trời ...........................................................18

1.5.5

Mạch điện tương đương của tế bào quang điện.......................................19

1.5.6

Điện áp hở mạch và dòng ngắn mạch .....................................................20

1.6

Hệ thống điện mặt trời độc lập.....................................................................21

1.7

Hệ thống điện mặt trời hoà lưới ...................................................................23

CHƯƠNG 2
TRỜI
2.1

MÔ HÌNH TOÁN HỌC MÔ TẢ NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT
.........................................................................................................25

Mô hình nguồn năng lượng mặt trời (PV generation model) ........................25

iii


2.1.1

Mô hình dòng điện ngắn mạch ...............................................................26

2.1.2

Mô hình điện áp hở mạch.......................................................................27

2.1.3

Mô hình tính toán công suất đầu ra tấm pin mặt trời...............................28

2.1.4

Khảo sát sự phụ thuộc công suất đầu ra vào nhiệt độ và độ bức xạ .........38

2.2

Mô hình nguồn dự trữ (Storage Battery) ......................................................41

2.2.1

Trạng thái sạc của Acqui ........................................................................41

2.2.2

Quá trình xả điện của Acqui...................................................................43

2.2.3

Dung lượng của Acqui ...........................................................................44

2.3

Mô hình nguồn lưới điện (Grid model) ........................................................44

2.4

Mô hình tải (Loads) .....................................................................................45

2.5

Hệ thống kết nối NLMT, Acqui, lưới điện...................................................45

2.5.1

Hoạt động của hệ thống..........................................................................45

2.5.2

Các điều kiện đảm bảo hoạt động của hệ thống ......................................46

2.5.3

Giám sát dòng năng lượng......................................................................48

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG BÀI TOÁN VẬN HÀNH TỐI ƯU NGUỒN ĐIỆN
MẶT TRỜI – NGUỒN LƯU TRỮ HOÀ VỚI LƯỚI ĐIỆN ......................................50
3.1

Xây dựng các ràng buộc vận hành ...............................................................51

3.1.1

Các ràng buộc cơ bản trong mạng lưới điện ...........................................51

3.1.2

Các ràng buộc về chế độ vận hành cho mạng điện..................................51

3.2

Xây dựng hàm mục tiêu chi phí mua bán điện .............................................54

3.3

Áp dụng tối ưu hoạt động cho hệ thống NLMT nối lưới cho mạng phụ tải nhỏ
....................................................................................................................57

3.3.1

Các thông số của hệ thống NLMT nối lưới............................................57

3.3.2

Xây dựng mô hình và tính toán mô phỏng trên phần mềm GAMS .........62

3.3.3

Kết quả tính toán tối ưu..........................................................................63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO.................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................70
PHỤ LỤC..................................................................................................................71

iv


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Công suất phát điện mặt trời hàng năm trong giai đoạn 2004-2013 trên toàn
cầu [4] .........................................................................................................................7
Hình 1.2 Đầu tư (tỷ USD) và công suất điện PV (GW) xây dựng thêm hàng năm trên
toàn cầu giai đoạn 2004-2013 [4].................................................................................8
Hình 1.3 Hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT theo kiểu đối lưu tự nhiên........14
Hình 1.4 Hình dạng thực tế và cấu tạo pin mặt trời ....................................................16
Hình 1.5 Hiệu ứng quang điện ...................................................................................19
Hình 1.6 Mạch điện tương đương của tế bào quang điện............................................19
Hình 1.7 Đặc điểm dòng và áp của tế bào quang điện lúc trời có nắng và không.......21
Hình 1.8 Hệ thống điện mặt trời độc lập ....................................................................22
Hình 1.9 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới...................................................................24
Hình 2.1 Sơ đồ tương đương pin mặt trời...................................................................25
Hình 2.2 Mô hình dòng điện ngắn mạch ....................................................................26
Hình 2.3 Mô hình điện áp hở mạch ............................................................................27
Hình 2.4 Công suất của pin mặt trời theo từng thời điểm trong ngày..........................40

Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống PV nối lưới kết hợp Acqui ..................................................45
Hình 3.1 Hệ thống với các thiết bị đo công suất .........................................................50
Hình 3.3 Biểu đồ giá điện ..........................................................................................62
Hình 3.4 Biểu đồ công suất mua điện lưới .................................................................63
Hình 3.6 Biểu đồ công suất lưới.................................................................................64
Hình 3.7 Biểu đồ công suất nạp của Acqui.................................................................65
Hình 3.8 Biểu đồ công suất xả của Acqui...................................................................65
Hình 3.9 Biểu đồ công suất Acqui .............................................................................66
Hình 3.10 Biểu đồ SOC của Acqui ............................................................................66
Hình 3.11 Biểu đồ công suất hệ thống........................................................................67

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tốc độ tăng trưởng trung bình (%) công suất phát điện NLTT giai đoạn
2008-2013 và năm 2013. [4] ........................................................................................6
Bảng 1.2 Năng lượng mặt trời trên các vùng lãnh thổ Việt Nam ..................................9
Bảng 2.1 Công suất, đặc tính của PV cho bởi nhà sản xuất theo các điều kiện ...........29
Bảng 2.2 Các công thức tính công suất của pin mặt trời. [9] ......................................30
Bảng 2.3 Thông số của các hệ số tính hiệu suất theo công thức:.................................34
Bảng 2.4 Bảng tính hiệu suất của pin mặt trời theo nhiệt độ. [9] ................................35
Bảng 2.5 Công suất của pin MT theo nhiệt độ và độ bức xạ trong ngày .....................39
Bảng 3.1 Thông số mỗi tấm PV đo trong điều kiện chuẩn, sử dụng trong hệ thống PV
..................................................................................................................................57
Bảng 3.2 Thông số mỗi Acqui sử dụng trong hệ thống lưu trữ ...................................57
Bảng 3.3 Cấu hình hệ thống PV (Hệ 48 VDC)...........................................................58
Bảng 3.4 Các điều kiện ràng buộc cho hệ thống.........................................................58
Bảng 3.5 Công suất tải và PV thay đổi trong ngày .....................................................59
Bảng 3.6 Giá mua và bán điện trong ngày..................................................................61

vi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BXMT Bức xạ mặt trời
MPP (Maximum Power Point) Điểm công suất lớn nhất
MT Mặt trời
NL Năng lượng
NLMT Năng lượng mặt trời
NLTT Năng lượng tái tạo
NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) Nhiệt độ hoạt động danh định của tế
bào quang điện
NTE (Nominal Terestrial Environment) Môi trường ngoài trời danh định
PV (Photovoltaic) Pin quang điện; pin mặt trời
SOC (State of charge) Trạng thái sạc
STC (Standard test condition) Điều kiện kiểm tra chuẩn

vii


MỞ ĐẦU
Năng lượng tái tạo, trong đó có năng lượng mặt trời đã và đang được cả thế giới quan
tâm nghiên cứu và sử dụng. Trên thế giới, các nước phát triển đã có rất nhiều ứng dụng
trong đời sống và trong công nghiệp để thu được các nguồn năng lượng này. Với ưu
điểm là sẵn có, dồi dào, là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường, năng
lượng mặt trời đang là giải pháp thay thế cho các nguồn năng lượng khác đang ngày
cạn kiệt trên Trái Đất. Tại các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam việc sử
dụng năng lượng mặt trời đã được quan tâm và khích lệ.
Hệ thống điện mặt trời mang tính khả thi cao, dễ thực hiện, đặc biệt là các hệ thống

nhỏ. Tuy nhiên các hệ thống hiện tại chưa phát huy thế mạnh về chi phí vận hành, các
hệ thống nhỏ chỉ tập trung cấp điện tại chỗ, chưa xản xuất điện để bán lúc dư thừa.
Ngày 11/4/2017, Thủ tướng chính phủ đã ký quyết định mua điện mặt trời với giá
2086 đồng/KWh, như vậy, hệ thống điện mặt trời có thể hoà lưới bằng hai chế độ để
bán khi thừa và mua khi thiếu.
Việc phát triển các lưới điện thông minh nhỏ (microgrid) bao gồm nguồn năng lượng
mặt trời, Ắc qui (battery systems), và nguồn điện lưới là cần thiết nhằm
- Giảm áp lực lên đường dây truyền tải điện trong những giờ cao điểm
- Giảm tổn thất trên đường dây truyền tải và tăng độ tin cậy cho mạng lưới cấp điện
- Dễ quản lý và vận hành, xử lý sự cố
- Mang lại lợi ích kinh tế cho các hộ sử dụng năng lượng mặt trời
Để góp phần tích cực trong việc tận dụng nguồn năng lượng mặt trời phục vụ cho sản
xuất nông nghiệp và sinh hoạt, đồng thời góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Mục đích tối ưu việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, nguồn lưu trữ, kết hợp với
nguồn từ lưới điện đảm bảo cung cấp cho các phụ tải cục bộ với chi phí thấp nhất. Đề
tài “Nghiên cứu chế độ vận hành tối ưu cho hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ” đặt ra
và giải quyết phù hợp với nhu cầu kinh tế, phát triển nông nghiệp, bảo vệ môi trường

viii


và thiếu hụt năng lượng. Đồng thời đáp ứng được các yêu cầu về giá điện thay đổi
trong ngày sẽ được thực hiện bời nhà cung cấp điện lưới trong tương lai.
Luận văn nghiên cứu việc ứng dụng pin mặt trời để phát điện; xây dựng mô hình toán
học mô tả nguồn năng lượng mặt trời (PV); Ắc qui (battery); mô hình toán học mô tả
mạng điện (microgrid) hòa lưới và sử dụng các thuật giải tối ưu giải bài toán chi phí
vận hành.
Cấu trúc của luận văn gồm 3 chương.
- Chương 1: Năng lượng mặt trời và các phương pháp khai thác sử dụng.
- Chương 2: Mô hình toán học mô tả nguồn năng lượng mặt trời.

- Chương 3: Xây dựng bài toán vận hành tối ưu nguồn điện mặt trời – nguồn lưu trữ
hoà với lưới điện.
Kết luận, đánh giá và đưa ra kết quả tính toán tối ưu chi phí vận hành.

ix


CHƯƠNG 1

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
KHAI THÁC SỬ DỤNG

Chương này luận văn sẽ trình bày những nội dung tổng quan
- Nguồn năng lượng mặt trời
- Năng lượng mặt trời trên thế giới, tiềm năng NLMT tại Việt Nam và Ninh Thuận
- Các phương pháp khai thác sử dụng năng lượng mặt trời
- Các công nghệ chế tạo Pin MT
- Hệ thống NLMT độc lập và nối lưới
1.1 Nguồn năng lượng mặt trời
1.1.1 Bức xạ mặt trời
Mặt trời là quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình khoảng 1,39 triệu km và ở
cách Trái đất khoảng 150 triệu km. Nhiệt độ bề mặt của mặt trời vào khoảng 5800K,
trong khi đó nhiệt độ ở vùng trung tâm của mặt trời rất lớn, vào khoảng 8.106K đến
40.106K. Mặt trời được xem là một lò phản ứng nhiệt hạch hoạt động liên tục.
Có 2 loại bức xạ mặt trời (BXMT): BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển và BXMT
đến trên mặt đất.
1.1.1.1 Bức xạ mặt trời đến bên ngoài bầu khí quyển
BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển có giá trị khá ổn định ứng với một vị trí khảo sát
cụ thể và có phương rất rõ ràng, đó là đường nối từ mặt trời đến vị trí khảo sát. Các
khảo sát thực tế cho thấy - về mặt giá trị - BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển cũng

có những biến đổi nhẹ. Có 2 lý do gây ra sự biến đổi này: sự biến đổi lượng bức xạ
xuất phát từ mặt trời do các hiện tượng diễn ra trong nội bộ mặt trời và sự biến đổi của
khoảng cách từ mặt trời đến Trái đất. Đối với các bài toán kỹ thuật, có thể xem cường
độ bức xạ phát ra từ mặt trời là ổn định và BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển là
BXMT đến trên mặt đất nhưng không tính đến ảnh hưởng của bầu khí quyển.

1


1.1.1.2 Bức xạ mặt trời đến trên mặt đất
Khi các tia BXMT đi vào bầu khí quyển, do ảnh hưởng của bầu khí quyển và các vật
thể li ti có trong bầu khí quyển cho nên các tia BXMT sẽ phải chịu hiện tượng hấp thụ
và phản xạ. Về cơ bản, hiện tượng hấp thụ các tia BXMT là do ôzôn và hơi nước, mức
độ hấp thụ khác nhau tùy theo bước sóng. Ứng với các tia cực tím có bước sóng nhỏ
hơn 0,29m thì khả năng hấp thụ các tia bức xạ của ôzôn rất mạnh, ứng với các tia có
bước sóng lớn hơn 0,29m thì khả năng hấp thụ của ôzôn giảm xuống đáng kể, khi
bước sóng vượt quá 0,35m thì ôzôn không còn khả năng hấp thụ các tia bức xạ được
nữa. Trong khi đó, hơi nước có khả năng hấp thụ mạnh các tia hồng ngoại. Đặc biệt, ở
trong vùng lân cận các bước sóng 1m, 1,4m và 1,8m thì khả năng hấp thụ các tia
hồng ngoại của hơi nước rất mạnh. Chính hiện tượng hấp thụ làm giảm cường độ của
các tia bức xạ và làm cho quang phổ của các tia bức xạ đến mặt đất thu hẹp lại, có thể
nói các tia bức xạ có bước sóng lớn hơn 2,3m rất khó đến được bề mặt Trái đất. Cùng
với hiện tượng hấp thụ, hiện tượng phản xạ làm một bộ phận của tia bức xạ bị đổi
phương, do đó phương của thành phần bị phản xạ không rõ ràng. Kết quả của các hiện
tượng vừa nêu là, càng tiến đến gần bề mặt đất, cường độ của các tia bức xạ tổng càng
giảm. Một cách tổng quát, người ta xem lượng bức xạ tổng đi vào bầu khí quyển để
đến một bề mặt khảo sát nào đó trên mặt đất bao gồm hai thành phần là trực xạ và
khuếch tán. Thành phần trực xạ có phương rõ ràng, đó là đường thẳng nối từ mặt trời
đến địa điểm khảo sát. Trong khi đó, đối với thành phần khuếch tán, việc xác định
phương hướng và cường độ của thành phần khuếch tán là khá phức tạp.

1.1.2

Nguồn gốc năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời (NLMT) có vai trò quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của
các yếu tố sự sống trên Trái đất.
Trước hết, NLMT là nguồn năng lượng khổng lồ có tính tái sinh. NLMT được sinh ra
do các phản ứng nhiệt hạt nhân tổng hợp các hạt nhân đồng vị Hydro (H) để tạo ra các
hạt nhân Heli (He) liên tục xảy ra trên Mặt trời. Công suất bức xạ của Mặt trời là
3,865.1026W, nhưng phần NLMT đến bề mặt trái đất chỉ là 17,57.1016W.

2


Ngoài khí quyển Trái đất mật độ NLMT là 1.353W/m2. Nhưng khi tới mặt đất các tia
mặt trời phải đi qua lớp khí quyển Trái đất nên bị mất khoảng 30% do các hiện tượng
hấp thụ, tán xạ bởi các phân tử khí, hơi nước... của lớp khí quyển. Vì vậy, trên bề mặt
Trái đất, mật độ BXMT chỉ còn khoảng 1.000W/m2. Mặc dù ở các vĩ độ khác nhau thì
NLMT khác nhau, nhưng nhìn chung NLMT phân bố khắp trên bề mặt trái đất. Ở đâu
cũng có thể khai thác và ứng dụng nguồn năng lượng này.
Bản chất của BXMT là sóng điện từ có phổ bước sóng trải từ 10-10m đến 1014m,
trong đó mắt người có thể nhận biết được dải sóng có bước sóng từ 0,4 đến 0,7m và
được gọi là áng sáng nhìn thấy. Vùng bức xạ điện từ có bước sóng nhỏ hơn 0,4m
được gọi là vùng sóng tử ngoại. Còn vùng có bước sóng lớn hơn 0,7m được gọi là
vùng hồng ngoại. Do bản chất của sóng điện từ nên NLMT là nguồn năng lượng
không có phát thải, không gây ô nhiễm môi trường hay được gọi là nguồn năng lượng
sạch.
Ngoài lớp khí quyển trái đất BXMT chỉ có một thành phần. Đó là các tia mặt trời đi
thẳng phát ra từ mặt trời. Nhưng khi tới mặt đất, do các hiện tượng tán xạ trong lớp khí
quyển Trái đất, bức xạ mặt trời bị biến đổi và gồm 3 thành phần:

(1)- Thành phần trực xạ gồm các tia mặt trời đi thẳng từ mặt trời đến mặt đất. Nhờ các
tia trực xạ này mà ta có thể nhìn thấy mặt trời;
(2)- Thành phần nhiễu hay tán xạ gồm các tia mặt trời tới mặt đất từ mọi phương trên
bầu trời do hiện tượng tán xạ của tia mặt trời trên các phân tử khí, hơi nước, các hạt
bụi,…. Nhờ các tia tán xạ này mà chúng ta vẫn có ánh sáng ngay cả những ngày mây
mù, không thể nhìn thấy mặt trời, ở trong nhà, dưới bóng cây,…;
Tổng hai thành phần trên được gọi là tổng xạ của bức xạ mặt trời ở mặt đất. Các trạm
Khí tượng thường đo các thành phần này nhiều lần trong một ngày và liên tục trong
nhiều năm để có số liệu đánh giá tiềm năng NLMT.
(3)- Thành phần phản xạ từ mặt nền ở nơi quan sát hay nơi đặt bộ thu NLMT, nó phụ
thuộc vào hệ số phản xạ của mặt nền và tổng xạ tới. Thành phần này chỉ được phân

3


biệt khi thiết kế, tính toán các bộ thu NLMT. Trong trường hợp chung nó là một phần
rất nhỏ trong thành phần bức xạ tán xạ.
1.2 Năng lượng mặt trời trên thế giới và tiềm năng NLMT tại Việt Nam
1.2.1

Quá trình phát triển và triển khai ứng dụng năng lượng mặt trời

NLMT trung bình trên bề mặt Trái đất nằm trong khoảng 150 đến 300W/m2 hay từ 3,5
đến 7,0kWh/m2/ngày.
NLMT từ lâu đã được con người khai thác sử dụng bằng các phương pháp tự nhiên,
trực tiếp và đơn giản như phơi sấy (quần áo, vật dụng; nông, lâm, hải sản; sưởi ấm…).
Tuy nhiên cách sử dụng NLMT theo các phương cách tự nhiên nói trên có hiệu quả
thấp và hoàn toàn thụ động.
NLMT có thể sử dụng dưới dạng nhiệt hay biến đổi thành điện. Điện từ mặt trời là
dạng điện năng được tạo ra khi biến đổi NLMT thành điện năng nhờ hiệu ứng quang

điện (photovoltaic effect, viết tắt PV) một cách trực tiếp, hoặc nhờ các hệ thống nhiệt
điện thông qua hiệu ứng hội tụ tia mặt trời (concentrated solar power, viết tắt CSP)
một cách gián tiếp. Các hệ thống CSP sử dụng các thấu kính hay các gương hội tụ và
hệ thống “dõi theo mặt trời” (solar tracking systems) để hội tụ một diện tích lớn các tia
mặt trời vào một diện tích nhỏ hơn (gọi là điểm hay đường hội tụ). Nguồn nhiệt hội tụ
này sau đó được sử dụng để phát điện. Các hệ thống này gọi là hệ nhiệt điện mặt trời.
Còn các hệ thống PV biến đổi ánh sáng thành điện năng khi dùng hiệu ứng quang điện
được gọi là hệ thống điện PV.
Ứng dụng quan trọng đầu tiên của pin mặt trời là nguồn dự phòng (back-up) cho vệ
tinh nhân tạo Vanguard I vào năm 1958, nó đã cho phép truyền tín hiệu về Trái đất
hơn một năm sau khi nguồn Acqui điện hóa đã bị kiệt. Sự hoạt động thành công này
của pin mặt trời trên vệ tinh đã được lặp lại trong nhiều vệ tinh khác của Liên Xô và
Mỹ. Vào cuối những năm 1960, PV đã trở thành nguồn năng lượng được được sử dụng
riêng cho vệ tinh. PV đã có một vai trò rất quan trọng công nghệ vệ tinh thương mại và
nó vẫn giữ vị trí đó đối với hạ tầng viễn thông ngày nay.

4


Nhờ sự phát triển của khoa học công nghệ nên hiện nay con người đã biết khai thác
NLMT một cách hiệu quả và chủ động hơn nhờ các công nghệ hiện đại. Nhà máy nhiệt
điện mặt trời thương mại đầu tiên được xây dựng trong những năm 1980. Nhà máy có
công suất lớn nhất là 354MW xây dựng tại Sa mạc Mojave ở California (Mỹ). Các nhà
máy lớn khác như nhà máy Solnova (150MW) và Andasol (100MW), cả hai đều ở Tây
Ban Nha. [1]
Sự cấm vận dầu năm 1973 và sự khủng hoảng năng lượng năm 1979 đã làm thay đổi
chính sách năng lượng trên thế giới và công nghệ NLMT được quan tâm thúc đẩy phát
triển. Chiến lược triển khai tập trung vào các chương trình tăng tốc như: “Chương
trình sử dụng PV Liên Bang” ở Mỹ; “Chương trình NLMT” ở Nhật. Các cố gắng khác
gồm có sự xây dựng các cơ sở nghiên cứu ở Mỹ (SERI, nay là NREL), Nhật (NEDO),

và Đức (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE).
Giữa các năm 1970 và 1983 các dự án PV tăng rất nhanh, nhưng đầu những năm 1980
do giá dầu giảm nên làm giảm nhịp độ phát triển của PV. Từ 1997, sự phát triển của
PV lại được gia tốc do các vấn đề khó khăn về cung cấp dầu và khí, do sự nóng lên của
Trái đất, và sự cải thiện của công nghệ sản xuất PV, dẫn đến tính kinh tế của PV trở
nên tốt hơn. Sản xuất PV tăng trung bình 40%/năm từ năm 2000 và công suất lắp đặt
đã đạt đến 10,6GW vào cuối năm 2007 và 14,73GW vào năm 2008. Đến đầu năm
2014 thứ bậc của 5 cường quốc điện mặt trời được sắp xếp theo thứ tự về tổng công
suất tính bằng Gigawatt (số đầu) và tỷ lệ điện năng mặt trời trong tổng điện năng quốc
gia (số thứ hai) như sau: Đức (35,65GW; 5,3%), Ý (18GW; 9%), Trung Quốc
(17,7GW; 0,1%), Nhật (11,86GW; 0,8%) và Hoa Kỳ (11,42GW; 0,3 %). [3]
1.2.2

Tình hình ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới

Năng lượng tái tạo (NLTT) đã chiếm tỷ lệ 22,1% trong tổng sản xuất điện năng trên
toàn cầu tính đến năn 2013. Nếu kể thêm cả sản xuất nhiệt thì tỷ lệ NLTT trong tổng
sản xuất điện năng trên toàn cầu còn có tỷ lệ cao hơn nhiều. Đặc biệt, giai đoạn 20082013, tốc độ tăng trưởng NLTT nói chung và NLMT nói riêng đạt giá trị khá cao
(Bảng 1.1). Trừ 2 nguồn thủy điện và địa nhiệt có tốc độ dưới 4%/năm thì các nguồn
NLTT khác có tốc độ tăng trưởng trên 10%/năm. Ấn tượng nhất là tốc độ tăng trưởng

5


của các công nghệ NLMT: điện PV tăng 55%; nhiệt điện mặt trời (CSP) tăng 48% và
nhiệt mặt trời tăng 14%/năm. [4]
Xu thế chung ngày càng rõ nét của tất cả các nước trên thế giới hiện nay là tăng tỷ
phần NLTT và giảm năng lượng (NL) hóa thạch. Ví dụ, năm 2013, ở Đan Mạch và
Tây Ban Nha, điện NL gió đáp ứng lần lượt là 33,2% và 21% tổng nhu cầu điện; nhiều
cộng đồng và vùng lãnh thổ đặt mục tiêu sử dụng 100% điện NLTT vào năm 2020 như

Dijibouti, Scotland và các quốc gia đảo vùng Tuvalu; Đức đặt ra mục tiêu đến năm
2020, khoảng 20 triệu dân (trên tổng số 65 triệu) sống ở các vùng sử dụng 100%
NLTT. [4]
Bảng 1.1 Tốc độ tăng trưởng trung bình (%) công suất phát điện NLTT giai đoạn 2008-2013
và năm 2013. [4]

Tốc độ tăng trưởng về công suất điện NLTT (%)
Thời
gian
Địa nhiệt Thủy điện

Giao thông vận tải
Nhiệt (%) (Nhiên liệu sinh
học, %)

Điện MT Nhiệt
Nhiệt
SX
SX
NL gió
(PV)
điện MT
Mặt trời ethanol biodiesel

20082013

3,2

3,7

55

48

21

14

5,7

11

2013

4

4,2

39

35

12,4

15,7

5,6

11,4

Trong các năm gần đây, các công nghệ NLMT có tốc độ tăng trưởng cao và liên tục.
Lý do của xu hướng trên là: (1) Công nghệ ngày càng hoàn thiện, dẫn đến giá NLMT
càng ngày càng giảm sâu; (2) Vấn đề an ninh năng lượng, NLMT là nguồn NL địa
phương nên không phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, và do đó không phụ thuộc vào các
biến đổi chính trị và các tác động khác; (3) Các nguồn NL hóa thạch đã dần cạn kiệt,
trong lúc nhu cầu NL không ngừng tăng; (4) Ô nhiễm môi trường do khai thác sử dụng
NL hóa thạch đã đến mức báo động, dẫn đến các hiện tượng biến đổi khí hậu trên toàn
cầu. Việc cắt giảm phát thải, sử dụng các nguồn NL sạch trở nên cấp bách và có tính
nghĩa vụ đối với các quốc gia.

6


Tổng công suất PV đã lắp đặt giai đoạn 2004-2013 trên thế giới (hình 1.1). Đến năm
2013, tổng công suất PV toàn cầu đạt đến 139 GW. Nói riêng, công suất PV lắp đặt
của một số nước và vùng lãnh thổ dẫn đầu như: Năm 2013, Đức lắp thêm 3,3 GW, đưa
tổng công suất đến 2013 lên 36 GW; Trung Quốc lắp thêm 12,9 GW, chiếm khoảng
72% tổng công suất PV lắp thêm năm 2013 trên toàn thế giới, trở thành nước có vị trí
thứ 2, với tổng công suất khoảng 19 GW; Vị trí thứ 3 là Ý, với tổng công suất đến
2013 khoảng 17,5 GW; Mỹ đứng vị trí thứ 5 sau Nhật Bản, có tổng công suất 12,5
GW, năm 2013 lắp thêm 4,8 MW; Nhật Bản lắp thêm 6,9 GW, tăng 50% so với công
suất đã xây dựng trước đó, đưa tổng công suất lên khoảng 14 GW. [4]
Gigawatts
150

139

125
100
100

70

75
50

40

25
3.7

5.1

7

9

16

23

0
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Hình 1.1 Công suất phát điện mặt trời hàng năm trong giai đoạn 2004-2013 trên toàn cầu [4]

Một trong các nguyên nhân về sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ PV là do giá PV
liên tục giảm sâu. Trên hình 1.2, đầu tư vào các hệ nguồn điện PV trên toàn cầu tăng
liên tục, trong đó giai đoạn 2009-2011 tăng rất nhanh. Cùng với sự tăng đầu tư, thì
công suất phát điện PV cũng tăng gần như cùng tốc độ. Đặc biệt, trong năm 2013, đầu
tư giảm 22% nhưng công suất PV được xây dựng mới lại tăng lên 32% với công suất

khoảng 39GW. Sự tăng mạnh đầu tư vào phát triển nguồn điện PV trong những năm
gần đây chủ yếu do giá mô đun PV và giá hệ thống PV giảm liên tục và khá nhanh. Đã
đến lúc điện PV đã có thể cạnh tranh được với NL hóa thạch truyền thống.

7


Hình 1.2 Đầu tư (tỷ USD) và công suất điện PV (GW) xây dựng thêm hàng năm trên toàn
cầu giai đoạn 2004-2013 [4]

1.2.3

Tiềm năng năng lượng mặt trời của Việt Nam

Việt Nam được đánh giá là có nguồn tài nguyên NLMT vào loại cao trên thế giới.
Nguồn NL sạch và tiềm năng lớn này hoàn toàn có thể tham gia đóng góp vào cân
bằng NL quốc gia. Cho đến nay, các hoạt động nghiên cứu khai thác, ứng dụng NLMT
còn rất hạn chế, trình độ thấp, qui mô nhỏ lẻ, manh mún và tự phát. Lý do cơ bản cho
sự trì trệ đó là do trước đây chúng ta chưa có chính sách về NLTT nói chung và
NLMT nói riêng. Tuy nhiên, đến 4/2017, Thủ tướng chính phủ đã ký quyết định mua
điện mặt trời với giá 2086 đồng/KWh, như vậy, hệ thống điện mặt trời có thể hoà lưới
bằng hai chế độ để bán khi thừa và mua khi thiếu. Đây cũng là một lợi thế tốt để phát
triển nguồn điện mặt trời tại Việt Nam.
Để đánh giá tiềm năng NLMT thường người ta dùng 2 đại lượng, đó là Mật độ NLMT
trung bình ngày và số giờ nắng trung bình năm.
Nhiều địa phương trên lãnh thổ Việt Nam có giá trị các đại lượng trên khá cao. Tính
trung bình cho cả nước thì bằng 4,5kWh/m2/ngày và khoảng 2000 giờ/năm. Tuy nhiên
do điều kiện tự nhiên mà NLMT trên các vùng lãnh thổ khác nhau cũng khác nhau như
được chỉ ra trong bảng 1.2.

8


Bảng 1.2 Năng lượng mặt trời trên các vùng lãnh thổ Việt Nam

Khu vực

Mật độ NLMT
(kWh/m2.ngày)

Số giờ nắng
trung bình
(giờ/năm)

1

Khu vực Đông Bắc

3,3 - 4,1

1500 - 1800

2

Khu vực Tây Bắc

4,1 - 4,9

1890 - 2102

3

Khu vực Bắc Trung Bộ

4,6 - 5,2

1700 - 2000

4

Khu vực Nam Trung bộ và Tây Nguyên

4,9 - 5,7

2000 - 2600

Khu vực Nam bộ

4,3 - 4,9

2200 - 2500

Trung bình cả nước

4,6

2000

5

Nguồn: Trung tâm Khí tượng Thủy văn quốc gia

Khu vực Đông Bắc (trong đó có Hà Nội) do chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa nên
tiềm năng NLMT là thấp nhất so với cả nước (3,3 - 4,1kWh/m2.ngày; 1500 - 1800
giờ/năm). Nhưng từ Đà Nẵng trở vào cho đến cực Nam đất nước, NLMT rất cao và
phân bố khá đồng đều trong cả năm. Vì vậy việc khai thác, ứng dụng NLMT nói
chung ở khu vực miền Nam nước ta sẽ cho hiệu quả cao hơn.
Theo Tổ chức NLMT của các nước ASEAN, tiềm năng NLMT phân loại thành 4 mức:
Mức 1 (mức cao): Bức xạ trung bình ngày cả năm >4,8 kWh/m2.ngày
Mức 2 (mức khá): Bức xạ trung bình ngày cả năm từ 3,8 đến 4,8 kWh/m2.ngày
Mức 3 (mức trung bình): Bức xạ trung bình ngày cả năm từ 3,2 đến 3,7 kWh/m2.ngày.
Mức 4 (mức kém): Bức xạ trung bình ngày cả năm < 3,2 kWh/m2.ngày
Theo chuẩn phân loại NLMT của ASEAN thì chỉ có vùng Đông Bắc nước ta có
NLMT ở mức 3 là mức trung bình, còn các vùng khác thuộc mức khá và mức cao, tức
là những vùng có tiềm năng NLMT cao, khai thác ứng dụng có hiệu quả tốt, đặc biệt là
khu vực miền Nam (từ Đà Nẵng trở vào). Như vậy, Việt Nam có nguồn tài nguyên
NLMT khá lớn, đây là nguồn tài nguyên rất quí giá của đất nước và cần được nghiên

9


cứu để khai thác, sử dụng có hiệu quả, phục vụ cho công cuộc xây dựng và phát triển
kinh tế, xã hội, bảo vệ môi trường và ứng phó với biến đổi khí hậu.
Mặc dù được đánh giá là có tiềm năng rất đáng kể về NLMT, nhưng do nhiều nguyên
nhân khác nhau, tỉ trọng của NLMT trong cán cân năng lượng chung của toàn đất nước
vẫn còn rất hạn chế.
Dự án điện mặt trời được nối lưới đầu tiên là Nhà máy quang năng An Hội (Côn Đảo,
Bà Rịa - Vũng Tàu). Dự án được triển khai từ giữa tháng 3/2014 và hoàn thành việc
xây dựng lắp đặt và đấu nối vào lưới điện của Điện lực Côn Đảo vào đầu tháng
12/2014 với công suất 36 kWp, điện lượng hơn 50 MWh.

Trong Quy hoạch điện VII (điều chỉnh) cũng nêu rõ yêu cầu đẩy nhanh tiến độ các dự
án nguồn điện sản xuất từ năng lượng tái tạo, trong đó có NLMT bao gồm cả nguồn
NL tập trung lắp đặt trên mặt đất và các nguồn riêng lẻ lắp đặt trên nóc nhà. Mục tiêu
nhằm góp phần nâng công suất nguồn điện mặt trời từ mức không đáng kể như hiện
nay lên khoảng 850 MW vào năm 2020, khoảng 4.000 MW vào năm 2025 và khoảng
12.000 MW đến năm 2030. Theo lộ trình này, từ nay đến năm 2020, mỗi năm chúng ta
phải xây dựng các dự án điện mặt trời với công suất hơn 200 MW; từ năm 2020 2025, mỗi năm phải lắp đặt hơn 600 MW và 5 năm tiếp theo, mỗi năm phải lắp đặt
1.600 MW mới đạt kế hoạch đề ra.
Hiện nay, cả nước có khoảng 30 nhà đầu tư bắt đầu xúc tiến lập các dự án điện mặt
trời có công suất từ 20 đến trên 300 MW tại một số địa phương, tập trung chủ yếu ở
khu vực miền Trung. Trong đó đáng chú ý là 2 dự án của Công ty Đầu tư và Xây dựng
Thiên Tân (tại tỉnh Quảng Ngãi và Ninh Thuận) và dự án Tuy Phong do Công ty
TNHH DooSung Vina (Hàn Quốc) đầu tư với quy mô 66 triệu USD, công suất 30 MW
tại tỉnh Bình Thuận.
Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) cũng đang dự định triển khai nghiên cứu phát
triển 2 dự án trên đất liền tại thủy điện Trị An (tỉnh Đồng Nai) và dự án nổi trên mặt
nước tại hồ thủy điện Đa Mi (tỉnh Bình Thuận).

10


Ngoài ra EVN cũng đề xuất với tỉnh Ninh Thuận về việc đầu tư dự án điện mặt trời
với tổng vốn đầu tư khoảng 8.000 tỷ đồng, công suất 200 MW trên diện tích 400 ha tại
xã Phước Thái, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận. Dự kiến dự án này sẽ được tiến
hành khởi công trong năm 2018. [5]
Tại hội thảo “Phát triển điện mặt trời tại Việt Nam - Cơ hội và thách thức” do Hiệp hội
Năng lượng sạch Việt Nam tổ chức tại Hà Nội, nhiều ý kiến chuyên gia cho rằng thách
thức lớn nhất đối với việc phát triển điện mặt trời tại Việt Nam là biểu giá điện hiện
hành chưa hấp dẫn các nhà đầu tư; suất đầu tư hiện nay còn rất cao. Cùng với đó nhà
đầu tư chưa tiếp cận được nguồn vốn từ quỹ hỗ trợ NLTT mà phải dùng nguồn vốn

trong nước, đa phần các thiết bị đều phải nhập khẩu vì vậy giá thành của một đơn vị
sản phẩm cao.
1.3 Đặc điểm sản xuất nông nghiệp Ninh Thuận và ảnh hưởng của NLMT
Ninh Thuận là một vùng khô hạn có đặc điểm địa hoá cảnh quan độc đáo ở Việt Nam.
Ở đây, lớp đất canh tác mỏng, nghèo vật chất hữu cơ, thành phần sét trong đất thấp,
thành phần vụn thô chiếm ưu thế. Các nguyên tố kiềm, kiềm – thổ cũng như các
nguyên tố vi lượng được giữ lại khá cao và có xu hướng tập trung trong đất. Tuy đất
vùng Ninh Thuận luôn tiềm ẩn nguy cơ bị thoái hoá trong vùng khí hậu khắc nghiệt,
nhưng đất ở vùng khô nóng này cũng có thể cải tạo, quy hoạch hợp lý để phát huy
những tiềm năng riêng mà các vùng khác ở Việt Nam không có.
Về khí hậu, Ninh Thuận là vùng nắng nóng gay gắt nhất Việt Nam. Theo bản đồ bức
xạ mặt trời của Meteonorm, Ninh Thuận là khu vực có nguồn bức xạ dồi dào, khoảng
1.800 kWh/m2/năm. Mặt khác, sự chênh lệch về BXMT giữa các mùa trong năm
không cao, đây là điều kiện rất thuận lợi cho việc khai thác hiệu quả nguồn NLMT.
Trung bình các tháng có thời gian chiếu sáng hơn 12 giờ mỗi ngày; dài nhất vào 2
tháng 6 và 7 với hơn 13 giờ/ngày; ngắn nhất vào 2 tháng 12 và 1 cũng hơn 11 giờ 30
phút/ngày. Do đó, Ninh Thuận có điều kiện tiếp nhận hàng năm một lượng lớn BXMT.
Tổng số giờ nắng trung bình ở Ninh Thuận là 2837,8 giờ/năm cao nhất trong cả nước
(so với Cam Ranh 2663,6 giờ/năm; Phan Thiết 2782,8 giờ/năm).

11


Ninh Thuận có tổng diện tích khu vực có tiềm năng điện mặt trời là 79.640 ha, chiếm
23,7% tổng diện tích toàn tỉnh. Diện tích này phân bố chủ yếu tại huyện Ninh Phước,
Tp. Phan Rang – Tháp Chàm và một số khu vực thuộc các huyện Thuận Nam, Thuận
Bắc, Ninh Sơn, Ninh Hải và Bác Ái. Với giả thuyết mật độ bố trí công suất tấm pin
mặt trời là 0,5MW/ha thì tổng lượng công suất này được 39.820 MW. Cũng theo quy
hoạch, vùng phát triển điện mặt trời có quy mô công nghiệp của tỉnh ước đạt khoảng
5.960 MW, tương ứng với diện tích chiếm đất là 11.920 ha, bằng 3,6% tổng diện tích

toàn tỉnh.
Theo Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Ninh Thuận, đến năm 2020 thì
Ninh Thuận phấn đấu trở thành Trung tâm NLTT. Việc ứng dụng điện mặt trời và điện
gió được tỉnh quan tâm phát triển, nhằm tạo tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững
theo hướng xanh, sạch. Hơn nữa, theo dự báo về những tiến bộ mới trong công nghệ
sản xuất các tấm pin mặt trời với hiệu suất hiện nay là 12 - 16%, sẽ tăng lên tới 25%
vào năm 2030 và có thể tăng tới 40% vào năm 2050 và tuổi thọ tấm pin dự báo cũng
sẽ tăng từ 25 năm lên đến 40 năm, dẫn tới suất đầu tư nhà máy và giá thành điện mặt
trời sẽ thấp. Đồng thời, giá mua điện của Tập đoàn EVN cũng sẽ tăng dần theo lộ
trình. Do vậy, thời gian thu hồi vốn đầu tư sẽ ngắn hơn và sản xuất, kinh doanh điện
mặt trời sẽ có lợi nhuận.
Ninh Thuận từ trước năm 2000, ngành Bưu điện đã có ứng dụng điện mặt trời (hệ độc
lập) để cấp điện cho các Bưu cục ở các xã vùng sâu, vùng xa của tỉnh chưa có lưới
điện quốc gia. Năm 2006 – 2007, thực hiện Dự án nghiên cứu ứng dụng công nghệ
điện mặt trời cung cấp điện cho các vùng đặc thù và trang trại chăn nuôi chưa có lưới
điện đi qua, với công suất 2 kWp cho 2 trang trại nông nghiệp, đèn tín hiệu khu vực
bãi rùa đẻ và 10 hộ dân ở huyện Ninh Sơn, với kinh phí mua sắm máy móc thiết bị là
237,4 triệu đồng (suất đầu tư 168,7 triệu đồng/kWp). Năm 2010, Công ty TNHH Tập
đoàn Quốc tế Kim Đỉnh (Hà Nội) tài trợ thiết bị và lắp đặt tại Quảng trường 16 tháng 4
2 trụ đèn chiếu sáng, công suất 35W/trụ ứng dụng điện mặt trời và điện gió. Ngày 1712-2012, lễ khánh thành công trình hệ thống phát điện sử dụng NLMT (nối lưới), công
suất 10 kWp do Công ty Hanvit, Hàn Quốc tài trợ cho thôn Đá Hang, xã Vĩnh Hải,
huyện Ninh Hải. Ngày 30-12-2012 bàn giao sử dụng trạm điện mặt trời (hỗn hợp) tại

12


khu vực Văn phòng UBND tỉnh Ninh Thuận, với công suất 14,82 kWp. Năm 2013, từ
nguồn kinh phí hỗ trợ 100 triệu đồng của Công ty Holcim, Trường Đại học Bách khoa
TP.Hồ Chí Minh phối hợp với Hội Nông dân tỉnh thực hiện Mô hình tưới phun mưa sử
dụng NLMT cho hộ nông dân thuộc xã An Hải, huyện Ninh Phước, với công suất 0,8

kWp.
Đồng thời, để triển khai nhân rộng ứng dụng điện mặt trời sắp tới, Sở KH&CN tỉnh đã
khảo sát, đánh giá nhu cầu phụ tải điện, mặt bằng mái nhà và xây dựng phương án ứng
dụng điện mặt trời (hỗn hợp) cho các cơ quan hành chính cấp tỉnh đóng trên địa bàn
Tp. Phan Rang – Tháp Chàm, gồm: Sở Công Thương (6,08 kWp); Sở Khoa học và
Công nghệ (6,08 kWp); Sở Kế hoạch và Đầu tư (3,8 kWp); Sở Xây Dựng (6,84 kWp);
Sở Tài Chính (7,6 kWp); Sở Tài nguyên và Môi trường (13,68 kWp); Sở Văn hóa, Thể
thao và Du lịch (5,32 kWp) và Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn (15,2 kWp). [6]
Đến nay, Ninh Thuận đã ký kết biên bản ghi nhớ với Công ty TNHH Sinenergy
Holdings (thuộc Tập đoàn SHS Holdings Singapore) về việc nghiên cứu, triển khai dự
án điện mặt trời quy mô lớn (300MW), kết hợp sản xuất nông nghiệp công nghệ cao,
gắn với xuất khẩu tại Ninh Thuận. Theo đề nghị của Sinenergy Holdings, doanh
nghiệp này sẽ đầu tư nhà máy sản xuất điện mặt trời kết hợp nông nghiệp công nghệ
cao tại xã Phước Hữu (Ninh Phước) trên diện tích 832ha, với tổng vốn đầu tư 7.920 tỷ
đồng. Quy mô đầu tư của dự án là 300MW điện mặt trời, kết hợp nông nghiệp công
nghệ cao (trồng rau, cà chua, táo, tỏi…) và rau sạch xuất khẩu sang thị trường
Singapore và thế giới.
Tóm lại, Ninh Thuận là tỉnh có tiềm năng NLMT lớn, các đự án điện mặt trời đặt ở
đây sẽ có tính khả thi cao. Nhưng nguồn ngân sách của tỉnh còn hạn chế nên các dự án
điện mặt trời hiện tại chỉ dựa vào các nguồn tài trợ, các dự án nhỏ lẻ mang tính tự phát
theo khả năng của từng hộ gia đình.
1.4 Các phương pháp khai thác sử dụng năng lượng mặt trời
Mặc dù được đánh giá là có tiềm năng rất đáng kể về NLMT, nhưng do nhiều nguyên
nhân khác nhau, tỉ trọng của NLMT trong cán cân NL sử dụng chung vẫn còn rất nhỏ.
Tuy vậy, có thể thấy rõ NLMT đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng từ rất lâu. Bên

13


cạnh các phương thức khai thác truyền thống, đơn giản, mang tính dân gian như phơi

nông sản và sấy khô các loại thủy hải sản, các hoạt động nghiên cứu và sử dụng
NLMT cho đến hiện nay thường tập trung vào các lĩnh vực như cung cấp nước nóng
dùng trong sinh hoạt và phát điện.
1.4.1 Cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời
Sử dụng năng lượng mặt trời qua quá trình trao đổi nhiệt theo kiểu đối lưu tự nhiên.

1- Collector mặt trời

2- Ống nước nóng tuần hoàn

3- Bình chứa nước nóng

4- Ống nước lạnh tuần hoàn

Hình 1.3 Hệ thống cung cấp nước nóng bằng NLMT theo kiểu đối lưu tự nhiên

Dưới tác động của các tia BXMT, nước trong collector mặt trời (1) sẽ gia tăng nhiệt độ
và dần dần đi lên theo đường ống dẫn nước nóng (2). Tương ứng, nước có nhiệt độ
thấp hơn sẽ chảy từ bình chứa (3) đặt ở phía trên để đi vào collector (1) theo đường
ống dẫn nước lạnh tuần hoàn (4) và tạo nên vòng tuần hoàn khép kín. Trong trường
hợp này chuyển động của nước là hoàn toàn tự nhiên, có nghĩa là không do tác động
của bơm, chuyển động này được tạo nên là do sự sụt giảm khối lượng riêng của nước
khi nhiệt độ nước gia tăng. Cứ tiếp tục như thế nhiệt độ của nước trong bình chứa sẽ
tăng dần. Khi BXMT ở mức còn đủ để làm nóng nước thì nước trong bình chứa bị
phân lớp khá đáng kể theo nhiệt độ, theo đó nhiệt độ của nước ở vị trí cao hơn sẽ có
giá trị lớn hơn. Nguyên tắc làm việc cơ bản của các hệ thống loại này là sự tích lũy dần
nhiệt lượng nhận được từ các tia BXMT từ sáng cho đến chiều, do vậy thường chỉ nên
sử dụng nước nóng mặt trời từ cuối buổi chiều trở đi.

14