Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu sử dụng thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời phục vụ sinh hoạt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.09 MB, 126 trang )
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
MỤC LỤC
Danh mục các từ viết tắt...........................................................................................5
Danh mục bảng...........................................................................................................6
Danh mục hình............................................................................................................8
....................................................................................................................................... 9
MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 10
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC CÔNG
NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.......................................................................14
1.1. NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ..............................................................14
1.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI ................................................................................................27
1.3. CÔNG NGHỆ NHIỆT MẶT TRỜI ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG.................43
1.4. TIỀM NĂNG VÀ ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CỦA VIỆT NAM
..................................................................................................................................... 69
1.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
..................................................................................................................................... 78
1.6. TÍNH KINH TẾ VÀ TRIỂN VỌNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI...................80
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
..................................................................................................................................... 85
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.....................................................85
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................................87
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................88
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................93
3.1. TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI HÀ NỘI ................................93
3.2. HIỆN TRẠNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG
MẶT TRỜI TẠI HÀ NỘI...........................................................................................95
3.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI...............................................................................................................108
3.4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC
NÓNG BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI...........................................................120
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................125
KẾT LUẬN...............................................................................................................125
KIẾN NGHỊ:.............................................................................................................. 125
HV: Nguyễn Đình Đáp
3
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Tài liệu tham khảo.................................................................................................127
HV: Nguyễn Đình Đáp
4
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Danh mục các từ viết tắt
BVMT
Bảo vệ môi trường
BXMT
Bức xạ mặt trời
CN NLMT
Công nghệ năng lượng mặt trời
CTMTQG
Chương trình Mục tiêu Quốc gia
ĐMT
Điện mặt trời
ĐNNMT
Đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời
NL
Năng lượng
NLMT
Năng lượng mặt trời
PV
Hiệu ứng quang điện (Photovaltaic)
TBNNMT
Thiết bị nước nóng mặt trời
TTNLM
Trung tâm Năng lượng mới
Wp
Công suất nhiệt tiêu chuẩn (Watt peak)
Wth
Công suất nhiệt (Watt thermal)
HV: Nguyễn Đình Đáp
5
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Danh mục bảng
Bảng 1.1. Các giá trị δ , n tương ứng theo ngày.....................................................17
Bảng 1.2. Phân bố bức xạ mặt trời theo bước sóng............................................18
Bảng 1.3. Các nước có nhà máy điện từ pin mặt trời cỡ lớn
(công suất trên 1MWp).............................................................................................31
Bảng 1.4. Các số liệu về hệ thống cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt
trời
đã lắp đặt tại một số nước.....................................................................................33
Bang 1.5. Cac nha may điên m
̉
́
̀ ́
̣
ặt trời PV lơn nhât thê gi
́
́
́ ới (trên 50MW)...........35
Bảng 1.6. Các nhà máy điện từ pin mặt trời lớn nhất thế giới.........................36
Bang 1.7. Cac nha may CSP đang hoat đông
̉
́
̀ ́
̣
̣ ...........................................................41
Bảng 1.8. Kết quả kiểm tra thành phần nước trước và sau khi chưng cất ....49
Bảng 1.9. Một số thông số về nhiệt độ của bếp trong quá trình sử dụng.......52
Bảng 1.10. Tính chất của một số vật liệu dùng làm tấm phủ trong suốt........56
Bang 1.11. Năng l
̉
ượng mặt trời trên cac vung lanh thô Viêt Nam
́ ̀
̃
̉
̣
.....................70
Bảng 1.12. Số liệu về bức xạ mặt trời trung bình tại một số địa phương ....71
Bảng 1.13. Lộ trình phát triến nước nóng mặt trời............................................77
Bảng 2.1. Lắp đặt các hệ thí nghiệm sử dụng thiết bị ĐNNMT.......................85
Bang 3.1. L
̉
ượng tổng xạ cả ngày trung bình Qtb (đơn vị: kWh/m2.ngày).......94
Bang 3.2. L
̉
ượng tán xạ cả ngày trung bình Dtb (đơn vị: kWh/m2.ngày)..........94
Bang 3.3. L
̉
ượng trực xạ cả ngày trung bình Itb (đơn vị: kWh/m2.ngày).........94
Bang 3.4. Sô gi
̉
́ ờ nắng cả ngày trung bình (lý thuyết) N (đơn vị: giờ/ngày)......95
Bảng 3.5. Số thiết bị nước nóng mặt trời.............................................................98
Bản 3.6. Tỷ lệ tham gia của các quận/huyện.....................................................102
Bảng 3.7. Số thiết bị, tổng dung tích bình chứa và tỷ lệ tăng trưởng hàng năm
................................................................................................................................... 106
HV: Nguyễn Đình Đáp
6
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Bảng 3.8. Nhiệt độ trung bình nước vào và ra, lượng nước nóng sử dụng
trung bình hàng ngày và lượng năng lượng tiết kiệm của các hộ thí nghiệm
................................................................................................................................... 108
Bảng 3.9. Múc phí đối với các khí thải gây ô nhiễm môi trường.....................118
Bảng 3.10. Tổng hợp kết quả tiết kiệm điện và lợi ích môi trường của thiết
bị ĐNNMT...............................................................................................................119
HV: Nguyễn Đình Đáp
7
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Danh mục hình
Hình 1.1. Quang phổ của bức xạ mặt trời............................................................20
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo hộp thu năng lượng mặt trời hiệu ứng nhà kính......44
Hình 1.3. Thiết bị sấy nông sản năng lượng mặt trời.........................................46
Hình 1.4. Thiết bị đun nước nóng dạng dãy ống và dạng tấm phổ biến trên thị
trường........................................................................................................................ 48
Hình 1.5. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị chưng cất nước......................................49
Hình 1.6. Hệ thống chưng cất nước ngọt từ nước biển lắp tại Bình Đại, Bến
Tre (gồm 3 modul, mỗi modul có diện tích đón nắng 4m2).................................51
Hình 1.7. Sơ đồ bếp mặt trời..................................................................................51
Hình 1.8. Cấu tạo của một collecctor.....................................................................55
Hình 1.9. Sơ đồ cấu tạo bề mặt hấp thụ..............................................................57
Hình 1.10. Sơ đồ cấu tạo của bình nước nóng dạng ống chân không...............57
Hình 1.11. Sơ đồ vòng đối lưu tự nhiên của nước trong bộ thu NLMT............58
Hình 1.12. Vòng đối lưu tự nhiên trong bộ thu tấm ống...................................59
Hình 1.13. Hệ thống bộ thu hoạt động theo chu trình đối lưu cưỡng bức.......60
Hình 1.14. Bộ thu hộp kim loại vừa hấp thụ NLMT vừa là bình chứa
(thiết kế của Trung tâm Năng lượng mới, ĐHBKHN)........................................61
Hình 1.15. Bộ thu kiểu tấm ống (Hệ ĐNNMT 200 lít dùng cho gia đình).......62
Hình 1.16. Các bộ thu kiểu cánh ống ..................................................................63
Hình 1.17. Nguyên lý hoạt động bộ thu kiểu ống thuỷ tinh chân không...........64
Hình 1.18. Bộ thu loại ống nhiệt (ảnh trái) và các ống nhiệt (hình phải).........66
Hình 1.19. Cấu tạo tiết diện ngang ống nhiệt (bên trái) và ống nhiệt (bên
phải)........................................................................................................................... 66
Hình 1.20. Cấu tạo ống nhiệt thuỷ tinh chân không với ống kim loại chữ U . 67
Hình 1.21. Sơ đồ hệ thống bộ thu ĐNNMT cho nhiệt độ thấp lắp cố định trên
mái nhà....................................................................................................................... 68
Hình 1.22. Các bộ thu hội tụ máng và gương parabol.........................................69
HV: Nguyễn Đình Đáp
8
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Hình 1.23. Sự biến đổi của cường độ bức xạ mặt trời theo thời gian trong
ngày ............................................................................................................................ 73
Hình 2.1. Thiết bị ĐNNMT được lắp đặt tại hiện trường ................................87
Hình 2.2. Cấu tạo bên ngoài và các cổng tín hiệu của bộ thu thập số liệu tự
động............................................................................................................................ 89
Hình 2.3. Cấu tạo bên trong, bo mạch chính và nguồn nuôi của bộ thu thập
số liệu tự động.........................................................................................................89
Hình 2.4. Hệ đo và thu thập số liệu sau khi lắp đặt............................................90
Hình 2.5. Giao diện kết nối với máy vi tính của SWH Data logger ...................91
Hình 2.6. Kết quả đo được lưu lại dưới dạng file excel......................................91
Hình 3.1. Biểu đồ tỷ lệ tham gia lắp đặt và sử dụng thiết bị ĐNNMT của các
quận/huyện.............................................................................................................106
Hình 3.2. Biểu đồ tăng trưởng hàng năm của thiết bị ĐNNMT (từ 2008 2010)
................................................................................................................................... 107
Hình 3.3. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Cô Yến..........110
Hình 3.4. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Ông Thịnh.....111
Hình 3.5. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Ông Hội........111
Hình 3.6. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) Nhà Ông Lam......112
Hình 3.7. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) Trung tâm Năng
lượng mới................................................................................................................113
Hình 3.8. EVN triển khai chương trình quảng bá sử dụng bình nước nóng
năng lượng mặt trời...............................................................................................124
HV: Nguyễn Đình Đáp
9
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
MỞ ĐẦU
Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng
từ rất sớm. Sử dụng NLMT hiện đang được cho là giải pháp tối ưu nhất trong khi
các nguồn nguyên nhiên liệu hóa thạch đang dầu bị cạn kiệt. Đây là nguồn năng
lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn do tính tái
tạo cao.
Bước vào thế kỷ 21, công nghệ sử dụng NLMT đang có xu hướng phát triển
mạnh. Hiện nay, nhiều nước đã đầu tư rất lớn vào ngành công nghiệp NLMT, Nhật
Bản và Đức là hai quốc gia đứng đầu thế giới về ngành công nghiệp này. Ứng
dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng để đun
nước nóng. Các hệ thống đun nước nóng bằng NLMT đã được sử dụng rộng rãi ở
nhiều nước trên thế giới. Đến nay, Trung Quốc đã lắp đặt nhiều hệ thống
ĐNNMT, tương đương với 10,5GWth và đang là quốc gia dẫn đầu thế giới, chiến
60% tổng công suất lắp đặt của toàn thế giới.
Các chương trình thúc đẩy sử dụng NLMT đang được mở rộng trên thế giới.
Tây Ban Nha đã ban hành Luật Xây dựng có hiệu lực từ năm 2006, bắt buộc các tòa
nhà mới xây phải lắp đặt trên mái nhà hệ thống pin mặt trời, hệ thống đun nước
nóng bằng năng lượng mặt trời (ĐNNMT), đặc biệt các Trung tâm thương mại, cao
ốc văn phòng, khác sạn, bệnh viện, kho vận, trong đó quy định nước nóng từ NLMT
phải đáp ứng được từ 30 70% nhu cầu tùy thuộc vào vùng khí hậu cụ thể. Ở Cape
Town (Nam Phi), Rome (Italia) đòi hỏi các tòa nhà xây dựng mới phải lắp đặt hệ
thống ĐNNMT nhằm đảm bảo 30 50% nhu cầu sử dụng hàng ngày…
Việt Nam đã xây dựng trên 100 trạm quan trắc để theo dõi các dữ liệu về
NLMT trên khắp lãnh thổ Việt Nam. Những số liệu quan trắc của các trạm cho
HV: Nguyễn Đình Đáp
10
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
thấy, năng lượng bức xạ trung bình trên cả nước mỗi ngày từ 4 6kWh/m 2. Tiềm
năng sử dụng NLMT ở hầu khắp mọi vùng trong cả nước.
Đối với mỗi hộ gia đình riêng việc đun nước nóng cho sinh hoạt bình quân
sinh ra khoảng 30% tổng lượng khí thải CO 2 của cả hộ gia đình tạo ra. Thông qua
lắp đặt thiết bị ĐNNMT, thiết bị có khả năng cung cấp khoảng 80% nhu cầu năng
lượng cần thiết của chúng ta để đun nước nóng. Theo ước tính, cả nước hiện có
khoảng 2,5 triệu bình đun nước nóng bằng điện có công suất trong khoảng 2 5kW,
hàng năm tiêu tốn khoảng 3,6 tỷ kWh điện năng và sẽ tăng nhanh theo tốc độ xây
dựng nhà ở, dịch vụ và du lịch. Đây là một con số rất lớn cho thấy một thị trường
đầy tiềm năng đối với thiết bị bình ĐNNMT.
Việt Nam có nhiều lợi thế phát triển hệ thống sử dụng NLMT. Trong đó, hiệu
quả nhất là sử dụng NLMT vào đun nước nóng, đặc biệt ở khu vực thành thị, nơi
người dân có đời sống cao và có điều kiện sử dụng dịch vụ. Cho đến nay mặc dù
khẳng định rằng sử dụng NLMT thay cho việc sử dụng điện để đun nước nóng
(chủ yếu cho sinh hoạt gia đình) là tiết kiệm điện năng và do đó đem lại các lợi ích
về kinh tế và môi trường, tuy nhiên vẫn chưa có một công trình thực nghiệm nào (ít
nhất là ở Việt Nam) đo đạc, đánh giá hiệu quả thực tế của các lợi ích đó. Các số
liệu về tiết kiệm năng lượng, kinh tế của thiết bị ĐNNMT đã cho trên các tài liệu,
tạp chí, trên các phương tiện truyền thông… đều chỉ là các con số ước tính “lý
thuyết”, độ tin cậy không cao.
Việc phát triển hệ thống ĐNNMT đang gặp một số thách thức khó khăn như:
chưa có chiến lược, chính sách về tiết kiệm năng lượng; sự hỗ trợ của Nhà nước
về đầu tư nghiên cứu và phát triển cũng như đầu tư về kinh phí, trang thiết bị kỹ
thuật cho sản xuất, ứng dụng thiết bị ĐNNMT còn hạn chế; những điều kiện triển
khai sử dụng thiết bị cho từng khu vực cụ thể; sự không đồng bộ giữa thiết kế bình
ĐNNMT và các công trình xây dựng; giá thành của thiết bị ĐNNMT còn cao hơn so
HV: Nguyễn Đình Đáp
11
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
với sử dụng thiết bị truyền thống; cách lắp đặt, vận hành thiết bị chưa được phổ
biến rộng rãi đến người tiêu dùng…
Do vậy, cần có những nghiên cứu chi tiết, cụ thể về hiện trạng sử dụng,
những điều kiện áp dụng, triển khai, phát triển sử dụng các thiết bị ĐNNMT. Tính
toán, đánh giá, phân tích hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường làm cơ sở cho
việc phát triển thị trường và nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị ĐNNMT.
Xuất phát từ những thực tiễn nêu trên, với sự hỗ trợ của Văn phòng tiết kiệm
năng lượng (Bộ Công Thương) và Trung tâm nghiên cứu năng lượng mới (Đại học
Bách khoa Hà Nội), trong khuôn khổ một luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường,
tác giả tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử dụng thiết bị đun nước nóng
bằng năng lượng mặt trời phục vụ sinh hoạt” được đặt ra với mục đích tìm hiểu
những điều kiện cơ bản để triển khai, lắp đặt thiết bị nước nóng mặt trời, tính toán
hiệu quả về mặt tiết kiệm điện năng, kinh tế và môi trường của việc sử dụng thiết
bị nước nóng mặt trời dựa trên cơ sở khoa học và thực nghiệm. Từ đó, kiến nghị
các giải pháp phát triển sử dụng các thiết bị đun nước nóng mặt trời ở Hà Nội nói
riêng và Việt Nam nói chung.
Các nội dung nghiên cứu:
Nghiên cứu những đặc điểm kỹ thuật của thiết bị ĐNNMT, những yếu tố
ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị
Nghiên cứu, đánh giá các tiềm năng, đặc thù của Hà Nội trong sử dụng thiết
bị ĐNNMT
Điều tra, đánh giá hiện trạng sử dụng thiết bị ĐNNMT tại Hà Nội.
Tiến hành thực nghiệm lắp đặt 05 hệ thống ĐNNMT có các bộ đo ghi tự
động; đo đạc, thu thập, xử lý số liệu và đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng,
hiệu quả kinh tế và môi trường của của các hệ thống.
HV: Nguyễn Đình Đáp
12
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Đề xuất một số giải pháp phát triển sử dụng thiết bị ĐNNMT phục vụ sinh
hoạt.
Việc thực hiện đề tài nhằm giải đáp các câu hỏi nêu trên với những phân tích
đầy đủ bài toán kinh tế môi trường của việc sử dụng thiết bị ĐNNMT cho người
dân thành phố Hà Nội.
Hiện nay, các giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường và tiết kiệm
năng lượng đang được quan tâm, đầu tư nghiên cứu. Trong đó, sử dụng các nguồn
năng lượng tái tạo là giải pháp cứu cánh cho thách thức khủng hoảng năng lượng và
biến đổi khí hậu toàn cầu, là một mũi tên nhằm tới hai mục tiêu của sự phát triển
bền vững. Sử dụng năng lượng tái tạo là xu hướng được chọn lựa chọn để phát
triển nguồn năng lượng mới cho thế kỷ 21.
HV: Nguyễn Đình Đáp
13
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
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 1,36 triệu
km và ở cách Trái đất khoảng 150 triệu km. Theo các số liệu hiện có, nhiệt độ bề
mặt của mặt trời vào khoảng 6.000K, 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. Do luôn luôn bức xạ năng lượng vào trong
vũ trụ nên khối lượng của mặt trời sẽ giảm dần. Điều này dẫn đến kết quả là đến
một ngày nào đó mặt trời sẽ thôi không tồn tại nữa. Tuy nhiên, do khối lượng của
mặt trời vô cùng lớn, vào khoảng 1,991.1030kg, nên thời gian để mặt trời còn tồn tại
cũng vô cùng lớn. Bên cạnh sự biến đổi nhiệt độ rất đáng kể theo hướng kính, một
điểm đặc biệt khác của mặt trời là sự phân bố khối lượng rất không đồng đều. Ví
dụ, khối lượng riêng ở vị trí gần tâm mặt trời vào khoảng 100g/cm3, trong khi đó
khối lượng riêng trung bình của mặt trời chỉ vào khoảng 1,41g/cm3 [1].
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, khoảng cách từ mặt trời đến Trái đất không
hoàn toàn ổn định mà dao động trong khoảng ±1,7% xoay quanh giá trị trung bình đã
trình bày ở trên. Trong kỹ thuật NLMT, người ta rất chú ý đến khái niệm hằng số
mặt trời (Solar Constant). Về mặt định nghĩa, hằng số mặt trời được hiểu là lượng
bức xạ mặt trời (BXMT) nhận được trên bề mặt có diện tích 1m2 đặt bên ngoài
bầu khí quyển và thẳng góc với tia tới. Tùy theo nguồn tài liệu mà hằng số mặt trời
sẽ có một giá trị cụ thể nào đó, các giá trị này có thể khác nhau tuy nhiên sự sai biệt
không nhiều. Trong tài liệu này ta thống nhất lấy giá trị hằng số mặt trời là
1353W/m2[1].
HV: Nguyễn Đình Đáp
14
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Có 2 loại bức xạ mặt trời: BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển và BXMT đến
trên mặt đất. Trong mục này ta cần phân biệt ý nghĩa của các ký hiệu được dùng để
biểu diễn giá trị của lượng bức xạ khảo sát là G, I và H. Đơn vị của G là W/m2, đơn
vị của I và H là J/m2, trong đó thời gian tương ứng với các ký hiệu I và H lần lượt là
giờ và ngày. Khái niệm ngày trong kỹ thuật NLMT được hiểu là khoảng thời gian
từ lúc mặt trời mọc cho đến lúc mặt trời lặn.
1.1.1.1. Bức xạ mặt trời đến bên ngoài bầu khí quyển
Nói chung, BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển (Extra Terrestrial Solar
Radiation) 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. Các nghiên cứu cho thấy, lý do thứ nhất chỉ gây ảnh
hưởng tối đa không quá ±1,5% , còn lý do thứ hai có thể gây ảnh hưởng đến ±3%.
Tuy vậy, do nhiều nguyên nhân khác nhau, đặc biệt là do sự khó khăn và phức tạp
của hiện tượng, các kết quả nghiên cứu về mức độ gây ảnh hưởng của lý do thứ
nhất không hoàn toàn giống nhau. 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. Gọi
Gon là lượng BXMT đến một mặt phẳng có diện tích 1m2 đặt thẳng góc với tia bức
xạ và ở bên ngoài bầu khí quyển, ta có:
Gon = GSC.[1+0,033.Cos(360.n/365)]
(1)
trong đó:
GSC hằng số mặt trời, W/m2
n số thứ tự của ngày trong năm (quy ước lấy giá trị n của ngày 1 tháng1 là 1).
HV: Nguyễn Đình Đáp
15
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Nếu bề mặt khảo sát nằm ngang, giá trị G0 biểu diễn lượng BXMT đến mặt
phẳng có diện tích 1m2 đặt bên ngoài bầu khí quyển có giá trị là:
Go = GSC.[1+0,033.Cos(360.n/365)].CosθZ
(2)
Trong đó, θ là góc tới của tia trực xạ (là góc hợp bởi tia trực xạ và pháp tuyến
của bề mặt khảo sát); θz là góc tới đối với các bề mặt ngang
Gọi Ho (J/m2) là lượng BXMT đến mặt phẳng nằm ngang có diện tích 1m2 đặt
bên ngoài bầu khí quyển trong thời gian 1 ngày, ta viết được:
Ho = GSC.[1+0,033.Cos(360.n/365)]. (Cosδ.Cosφ.Cosω+Sinδ.Sinφ).dt
Trong đó
δ: Góc lệnh của mặt trời (góc tạo bởi tia trực xạ và mặt phẳng xích đạo của
Trái đất;
φ: Góc phương vị của bề mặt khảo sát (là góc tạo bởi hình chiếu lên mặt
phẳng nằm ngang của pháp tuyến của bề mặt khảo sát và phương nam)
ω: Góc giờ của mặt trời (là góc tạo bởi tia trực xạ và đường nối khải sát với
vị trí cao nhất của mặt trời trong ngày)
Khi đặt dt = a.dω, ta có:
Ho = a.GSC.[1+0,033.Cos(360.n/365)]. (Cosδ.Cosφ.Cosω+Sinδ.Sinφ).dω
Trong các biểu thức trên, t có đơn vị là giây, ω có đơn vị là độ và biến đổi
trong khoảng từ ωS cho đến +ωS (trong đó ω mang dấu âm nếu trước giờ trưa và
mang dấu dương nếu sau giờ trưa), tức là từ lúc mặt trời mọc cho đến lúc mặt trời
lặn. Sau khi lấy tích phân, thu được: Ho = 2a.A.B
(3)
trong đó:
a = 3600.(180/15/ ), với a là góc cao của mặt trời
A = GSC.[1 + 0,033.Cos(360.n/365)]
HV: Nguyễn Đình Đáp
16
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
B = Sinδ.Sinφ.ωS.( /180) + Cosδ.Cosφ.SinωS
Bên cạnh giá trị Ho, trong các tính toán về BXMT người ta cũng rất quan tâm
đến giá trị Hom (trong đó Hom là lượng BXMT đến trên mặt phẳng nằm ngang có
diện tích 1m2 đặt bên ngoài bầu khí quyển trong thời gian 1 ngày nhưng là ngày
điển hình của tháng khảo sát). Theo định nghĩa, ngày điển hình của một tháng nào
đó là ngày mà Ho có giá trị gần nhất so với giá trị bức xạ trung bình của tháng đó.
Bảng 1.1 dưới đây trình bày cụ thể ngày điển hình của mỗi tháng (do Klein đề nghị)
và các giá trị δ, n tương ứng.
Bảng 1.1. Các giá trị δ , n tương ứng theo ngày
Tháng
Ngày điển hình
δ , độ
N
1
17
20,9
17
2
16
13
47
3
16
2,4
75
4
15
9,4
105
5
15
18,8
135
6
11
23,1
162
7
17
21,2
198
8
16
13,5
228
9
15
2,2
258
10
15
9,6
288
11
14
18,9
318
12
10
23
344
Nguồn: [1]
HV: Nguyễn Đình Đáp
17
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Tương tự như cách tính H0, có thể sử dụng các công thức đã trình bày ở trên
để xác định lượng BXMT đến một mặt phẳng nằm ngang có diện tích 1m 2 đặt bên
ngoài bầu khí quyển trong thời gian 1giờ (ký hiệu là Io). Thay cận dưới và cận trên
của dấu tích phân bằng ω1 và ω2 (thay vì ωS và +ωS) sao cho ω2 ω1 = 1 giờ. Tổng
quát hơn, khi cần xác định lượng BXMT trong một khoảng thời gian bất kỳ, có thể
thay đổi các cận của dấu tích phân sao cho hiệu số ω2 ω1 đúng bằng khoảng thời
gian khảo sát.
Các tia BXMT về nguyên tắc có bước sóng gần như là từ 0 cho đến . Tuy
nhiên, do cường độ các tia BXMT phân bố rất không đồng đều theo bước sóng và
do phần lớn các tia BXMT tập trung trong vùng có bước sóng ngắn, cho nên thực tế
chỉ quan tâm đến các tia bức xạ có bước sóng trong khoảng từ 0,24 m đến 50 m.
Cường độ của các tia bức xạ có bước sóng < 0,24 m và > 50 m thật sự không
đáng kể [1].
Quang phổ của BXMT được trình bày trên hình 1.1; Số liệu về sự phân bố
BXMT theo bước sóng được đưa ra trong bảng 1.2, trong đó:
Gsc, cường độ bức xạ đơn sắc, W/m2
f0 tỉ số giữa lượng bức xạ ứng với bước sóng trong khoảng từ 0 đến và
hằng số mặt trời.
Bảng 1.2. Phân bố bức xạ mặt trời theo bước sóng
λ, µm
GSC,λ
f0λ
λ, µm
GSC,λ
f0λ
λ, µm
0,24
63,0
0,0014
0,47
2033
0,1817
1,0
748
0,6949
0,25
70,9
0,0019
0,48
2074
0,1968
1,2
485
0,7840
0,26
130
0,0027
0,49
1950
0,2115
1,4
337
0,8433
0,27
232
0,0041
0,50
1942
0,2260
1,6
245
0,8861
HV: Nguyễn Đình Đáp
18
GSC,λ
f0λ
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
0,28
222
0,0056
0,51
1882
0,2401
1,8
159
0,9159
0,29
482
0,0081
0,52
1833
0,2538
2,0
103
0,9349
0,30
514
0,0121
0,53
1842
0,2674
2,2
79
0,9483
0,31
689
0,0166
0,54
1783
0,2808
2,4
62
0,9586
0,32
830
0,0222
0,55
1725
0,2938
2,6
48
0,9667
0,33
1059
0,0293
0,56
1695
0,3065
2,8
39
0,9731
0,34
1074
0,0372
0,57
1712
0,3191
3,0
31
0,9783
0,35
1093
0,0452
0,58
1715
0,3318
3,2
22,6
0,9822
0.36
1068
0,0532
0,59
1700
0,3444
3,4
16,6
0,9850
0,37
1181
0,0615
0,60
1666
0,3568
3,6
13,5
0,9872
0,38
1120
0,0700
0,62
1602
0,3810
3,8
11,1
0,9891
0,39
1098
0,0782
0,64
1544
0,4042
4,0
9,5
0,9906
0,40
1429
0,0873
0,66
1486
0,4266
4,5
5,9
0,9934
0,41
1751
0,0992
0,68
1427
0,4481
5,0
3,8
0,9951
0,42
1747
0,1122
0,70
1369
0,4688
6,0
1,8
0,9972
0,43
1639
0,1247
0,72
1314
0,4886
7,0
1,0
0,9982
0,44
1810
0,1373
0,75
1235
0,5169
8,0
0,59
0,9988
0,45
2006
0,1514
0,80
1109
0,5602
10,0
0,24
0,9994
0,46
2066
0,1665
0,90
891
0,6337
50,0
3,9.10
1,0000
4
Nguồn: [1]
HV: Nguyễn Đình Đáp
19
K16 Khoa học môi trường
2
Cườ
ng
độ
bức
xạ
đơn
sắc,
W/
m2
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
2400
2000
1600
1200
800
400
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
Bước sóng
2,4
2,6
, m
Nguồn: [1]
Hình 1.1. Quang phổ của bức xạ mặt trời
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 (tuy nhiên, ở vùng lân cận bước sóng 0,6 m
thì ôzôn vẫn còn khả năng hấp thụ một ít). 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
HV: Nguyễn Đình Đáp
20
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
sóng lớn hơn 2,3 m rất khó đến được bề mặt Trái đất (trong vùng này, các tia hồng
ngoại không chỉ bị hấp thụ bởi hơi nước mà còn bởi khí CO2) . 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 (Terrestrial Solar Radiation hay Total Solar Radiation) để đến một bề mặt
khảo sát nào đó trên mặt đất bao gồm hai thành phần là trực xạ (Beam Radiation) và
khuếch tán (Diffuse Radiation). 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.
Các khảo sát cho thấy, vào những ngày bầu trời trong sáng, do sự hấp thụ bởi
các phân tử ôxy và ôzôn có trong bầu khí quyển ở tầm cao, bước sóng nhỏ nhất của
các tia bức xạ đến bề mặt Trái đất chỉ vào khoảng 0,29 m. Sự suy giảm cường độ
các tia bức xạ mặt trời đến bề mặt Trái đất trong trường hợp này là do ba nguyên
nhân sau đây:
Sự hấp thụ có tính chọn lọc theo bước sóng bởi hơi nước, các phân tử ôxy,
ôzôn và CO2.
Sự phân tán Rayleigh bởi các phân tử của các loại chất khí và các hạt bụi lơ
lửng có trong bầu khí quyển (kích thước của các thành phần này rất nhỏ so với
bước sóng của các tia bức xạ), kết quả của sự phân tán này là có khoảng phân nửa
các tia bức xạ bị phân tán quay trở lại không gian, khoảng phân nửa còn lại đến bề
mặt đất theo rất nhiều phương khác nhau.
HV: Nguyễn Đình Đáp
21
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Sự phân tán Mie (trong trường hợp này kích thước của các thành phần làm
phân tán các tia bức xạ lớn hơn bước sóng của tia bức xạ) làm một phần các tia bức
xạ bị đổi hướng và một phần khác bị chính các thành phần này hấp thụ.
Vào những ngày có mây mù, cường độ của các tia trực xạ bị giảm đi đáng kể.
Các quan sát thực tế cho thấy, một bộ phận các tia bức xạ sẽ bị phản xạ ngược vào
không gian do các đám mây mù, một bộ phận khác bị các đám mây mù hấp thụ và
bộ phận còn lại sẽ đi đến mặt đất với tính chất của các tia khuếch tán.
Ta gọi tỉ lệ giữa tổng các tia bức xạ bị phản xạ ngược trở lại không gian do
nhiều nguyên nhân khác nhau (do mây mù, do mặt đất, do bụi và các chất khí có
trong bầu khí quyển) và tổng các tia bức xạ đến toàn bộ Trái đất là Albedo của hệ
thống khí quyển mặt đất, giá trị của Albedo vào khoảng 30%.
Để đơn giản hóa việc xác định các đại lượng đặc trưng của thành phần
khuếch tán, Hottel và Woertz giả sử thành phần khuếch tán phân bố đồng đều trong
khắp bầu trời. Giả thiết này hầu như chỉ phù hợp trong trường hợp bầu trời có
sương mù, hoặc bị che phủ bởi mây phân bố đều trong bầu trời. Vào những ngày
trời trong (Clear Sky), hầu hết những tia bức xạ khuếch tán có phương gần giống
với phương của tia trực xạ.
a) Xác định cường độ bức xạ tổng đến bề mặt nghiêng
Gọi:
G, GT cường độ bức xạ tổng đến mặt phẳng nằm ngang và đến bề mặt
nghiêng đang khảo sát.
Gb, GbT cường độ tia trực xạ đến mặt phẳng nằm ngang và đến bề mặt
nghiêng đang khảo sát.
Gd, GdT cường độ thành phần khuếch tán đến mặt phẳng nằm ngang và đến
bề mặt nghiêng đang khảo sát.
HV: Nguyễn Đình Đáp
22
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Ta có:
G = Gb + Gd
(4)
GT = GbT + GdT
(5)
Đặt:
R = GT/G
(6)
Rb = GbT/Gb
(7)
Rd = GdT/Gd
(8)
Ta suy được:
R = Rb.(Gb/G) + Rd.(Gd/G)
(9)
Trong biểu thức (24), Rb có thể được tính như sau:
Rb = GbT/Gb = Cosθ/CosθZ
(10)
Bên cạnh thành phần khuếch tán do bầu trời, còn có thành phần phản xạ do
bề mặt đất, thành phần này có giá trị khá đáng kể ở những nơi bề mặt đất bị tuyết
phủ. Liu và Jordan xem thành phần này như lượng bức xạ tổng đi đến một bề mặt
nghiêng bất kỳ bao gồm ba thành phần là thành phần trực xạ, thành phần khuếch
tán bầu trời và thành phần phản xạ từ mặt đất.
Gọi là góc nghiêng của bề mặt nghiêng đang khảo sát, giá trị (1+Cos )/2
được hiểu là hệ số nhìn bầu trời (View Factor to the Sky) và giá trị (1Cos )/2 được
hiểu là hệ số nhìn mặt đất (View Factor to the Ground) của bề mặt nghiêng này. ta
có:
GT = GbRb + Gd.(1+Cos )/2 + (Gd + Gb). .(1Cos )/2
HV: Nguyễn Đình Đáp
23
(11)
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Trong đó là hệ số phản xạ của mặt đất, Liu và Jordan đề nghị lấy = 0,2
đối với bề mặt đất không có tuyết phủ và lấy = 0,7 đối với bề mặt đất có tuyết
phủ. Kết hợp các biểu thức (4), (6) và (11), ta có:
R = (Gb/G).Rb + (Gd/G).(1+Cos )/2 + .(1Cos )/2
(12)
b) Lượng hóa mức độ trong sáng của bầu trời
Theo những giả thiết đã nêu về sự phân bố và hướng của tia khuếch tán, vào
những ngày bầu trời trong sáng ta xem như R = R b, còn vào những ngày bầu trời bị
mây và sương mù ta xem như Rd = 1. Rõ ràng, mức độ khuếch tán và hấp thụ các tia
bức xạ mặt trời thay đổi theo thời gian do trạng thái và đặc điểm của bầu khí
quyển không hoàn toàn ổn định. Chính vì vậy ta cần phải chuẩn hóa khái niệm
trong sáng của bầu trời. Gọi b là hệ số xuyên qua bầu khí quyển của các tia trực
xạ, ta có:
b
= Gb/Go = ao + a1.e(k/Cosθz)
(13)
Các nhà nghiên cứu đã đề xuất cách xác định ao, a1 và k ứng với bầu trời đạt
độ trong sáng tiêu chuẩn có tầm nhìn xa 23km như sau:
a0S = 0,4237 – 0,00821.(6 – A)2
(14)
a1S = 0,5055 + 0,00595.(6,5 – A)2
kS = 0,2711 + 0,01858.(2,5 – A)2
(15)
(16)
trong đó:
A độ cao của người quan sát, km;
Gb thành phần tia trực xạ xuyên qua bầu trời có độ trong sáng tiêu chuẩn đến
1m2 bề mặt nằm ngang.
HV: Nguyễn Đình Đáp
24
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
Công thức (13) sử dụng được cho bất kỳ giá trị nào của θZ ứng với độ cao
khảo sát nhỏ hơn 2,5km. Nếu vị trí khảo sát thuộc vùng nhiệt đới thì nên nhân thêm
hệ số hiệu chỉnh, cụ thể:
ao = 0,95.aOS
(17)
a1 = 0,98.a1S
(18)
k = 1,02.kS
(19)
Bên cạnh việc xác định thành phần tia trực xạ xuyên qua bầu trời có độ trong
sáng tiêu chuẩn, cần phải xác định cả thành phần khuếch tán tương ứng để có thể
tính được giá trị bức xạ tổng. Gọi G d là thành phần tia khuếch tán xuyên qua bầu
trời có độ trong sáng tiêu chuẩn đến 1m2 bề mặt nằm ngang, Liu và Jordan đã đề
nghị cách xác định hệ số xuyên qua bầu khí quyển d của các tia khuếch tán ứng với
bầu trời có độ trong sáng tiêu chuẩn như sau:
d
= Gd/Go = 0,271 – 0,2939.
b
(20)
Trong đó, b là hệ số xuyên qua bầu khí quyển của các tia trực xạ (trong công
thức 13)
Tuy nhiên, việc sử dụng các hệ số đã nêu không có tính thực tế cao do độ
trong sáng của bầu trời rất khác nhau tùy theo địa điểm và thời điểm khảo sát, do
vậy phương pháp đã nêu chỉ có giá trị tham khảo.
Cần phải xác định rõ, việc xác định cường độ bức xạ mặt trời đến trên mặt
đất là bài toán không hề đơn giản. Nói chung, tùy vào từng trường hợp cụ thể mà
người ta có thể tìm kiếm phương pháp thích hợp. Thông thường, trong các thí
nghiệm khoa học người ta thường phải trực tiếp đo cường độ bức xạ mặt trời, còn
trong các nghiên cứu đánh giá tiềm năng người ta thường phải xây dựng phương
pháp mô phỏng dựa trên các cơ sở dữ liệu đã có.
1.1.2. Nguồn gốc năng lượng mặt trời
NLMT có vai trò quan trọng đối với sự tồn tại và tồn tại và phát triển của các
yến tố sự sống trên trái đất.
HV: Nguyễn Đình Đáp
25
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
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, tương đương với năng lượng đốt cháy hết 1,32.1016 tấn
than đá tiêu chuẩn. Nhưng phần NLMT đến bề mặt trái đất chỉ là 17,57.1016J/s hay
tương ứng với năng lượng đốt cháy hết 6.106 tấn than đá.
Ngoài khí quyển trái đất (hay còn gọi là ngoài vũ trụ) mật độ NLMT là
1.353W/m2. Nhưng khi tới mặt đất các tia mặt trời phải đi qua lớp khí quyển trái
đất (chiều dày khoảng 16km) nên bị mất mát khoảng 30% do các hiện tượng hấp
thụ, tán xạ bởi các phân tử khí, hơi nước... của lớp khí quyển. Vì vật trên bề mặt
trái đất, mật độ bức xạ mặt trời 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 giải sóng có bước sóng từ 0,4
đến 0,7 m và được gọi là áng sáng nhìn thấy (vùng khả kiến). 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.
Các thành phần của BXMT trên mặt đất:
Ngoai l
̀ ơp khi quyên trai đât b
́
́
̉
́ ́ ức xa măt tr
̣ ̣ ời chi co môt thanh phân. Đo la cac tia
̉ ́ ̣
̀
̀
́ ̀ ́
măt tr
̣ ơi đi
̀ thăng
̉ phat ra t
́
ừ măt tr
̣ ơi. Nh
̀
ưng khi tơi măt đât, do cac hiên t
́ ̣ ́
́
̣ ượng tan xa
́ ̣
trong lơp khi quyên qua đât, b
́
́
̉
̉ ́ ức xa măt tr
̣ ̣ ời bi biên đôi va gôm 3 thanh phân:
̣ ́ ̉ ̀ ̀
̀
̀
(1) Thanh phân tr
̀
̀ ực xa gôm cac tia măt tr
̣ ̀
́
̣ ơi đi thăng t
̀
̉
ừ măt tr
̣ ời đên măt đât.
́
̣
́
Nhơ cac tia tr
̀ ́
ực xa nay ma ta co thê nhin thây măt tr
̣ ̀
̀
́ ̉
̀
́
̣ ời;
HV: Nguyễn Đình Đáp
26
K16 Khoa học môi trường
Khoa Môi trường Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi
trường
(2) Thanh phân nhiêu hay tan
̀
̀
̃
́ xa gôm cac tia măt tr
̣ ̀
́
̣ ời tới măt đât t
̣
́ ừ moị
phương trên bâu
̀ trơì do hiên t
̣ ương tan xa cua tia măt tr
̀
́ ̣ ̉
̣ ơi trên cac phân t
̀
́
ử khi, h
́ ơi
nươc, cac hat bui,…. Nh
́
́ ̣
̣
ờ cac tia tan xa nay ma chung ta vân co anh sang ngay ca
́
́ ̣ ̀
̀ ́
̃ ́ ́
́
̉
nhưng ngay mây mu, không thê nhin thây măt tr
̃
̀
̀
̉
̀
́
̣ ời, ở trong nha, d
̀ ươi bong cây,…;
́ ́
Tông hai thanh phân trên đ
̉
̀
̀
ược goi la tông xa cua b
̣ ̀ ̉
̣ ̉ ưc xa măt tr
́ ̣ ̣ ời ở măt đât. Cac
̣ ́
́
Tram Khi
̣
́tượng thương đo cac thanh phân nay nhiêu lân trong môt ngay va liên tuc
̀
́
̀
̀ ̀
̀ ̀
̣
̀ ̀
̣
trong nhiêu năm đê co sô liêu đanh gia tiêm năng NLMT.
̀
̉ ́ ́ ̣
́
́ ̀
Ty lê cua cac thanh phân tr
̉ ̣ ̉
́
̀
̀ ực xa va tan xa trong tông xa phu thuôc vao điêu kiên
̣ ̀ ́ ̣
̉
̣
̣
̣
̀
̀
̣
tự nhiên va trang thai th
̀ ̣
́ ơi tiêt cua đia điêm va th
̀ ́ ̉ ̣
̉
̀ ời điêm quan sat hay đo đac. Vi du
̉
́
̣
́ ̣ ở
nươc ta, trong cac thang mua He, t
́
́
́
̀
̀ ư thang 5 đên thang 8, thi thanh phân tr
̀ ́
́
́
̀ ̀
̀ ực xa chiêm
̣
́
ưu thê (trên 50%), con trong mua Đông, t
́
̀
̀
ừ thang 12 đên thang 2 năm sau thanh phân
́
́
́
̀
̀
tan xa lai chiêm
́ ̣ ̣
́ ưu thê.́
(3) Thanh phân phan xa t
̀
̀
̉
̣ ừ măt nên
̣
̀ ở nơi quan sat hay n
́
ơi đăt bô thu NLMT,
̣
̣
no phu thuôc vao hê sô phan xa cua măt nên va tông xa t
́ ̣
̣
̀ ̣ ́ ̉
̣ ̉
̣
̀ ̀ ̉
̣ ới. Thanh phân nay chi đ
̀
̀ ̀
̉ ược
phân biêt khi thiêt kê, tinh toan cac bô thu NLMT. Trong tr
̣
́ ́ ́
́ ́ ̣
ương h
̀ ợp chung no la môt
́ ̀ ̣
phân rât nho trong thanh phân b
̀ ́
̉
̀
̀ ức xa tan xa.
̣ ́
̣
1.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
1.2.1. Qua trinh phat triên va triên khai
́ ̀
́
̉
̀ ̉
ứng dung năng l
̣
ượng mặt trời
2
NLMT trung binh
̀ trên bê măt qua đât năm trong khoang 150 đên 300W/m
̀ ̣
̉ ́ ̀
̉
́
hay
2
tư 3,5 đên 7,0kWh/m
̀
́
ngay.
̀
NLMT từ lâu đa đ
̃ ược con ngươi khai thac s
̀
́ ử dung băng cac ph
̣
̀
́ ương phap t
́ ự
nhiên, trực tiêp va đ
́ ̀ ơn gian nh
̉
ư phơi sây (quân ao, vât dung; nông, lâm, hai san; s
́
̀ ́
̣
̣
̉ ̉ ưởi
âm…). Tuy nhiên cach s
́
́ ử dung NLMT theo cac ph
̣
́ ương cach t
́ ự nhiên noi trên co
́
́
hiêu qua thâp va
̣
̉ ́ ̀hoaǹ toan thu đông
̀
̣ ̣
HV: Nguyễn Đình Đáp
27
K16 Khoa học môi trường
