BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP DỰ ÁN PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI ĐÀ NẴNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.39 MB, 83 trang )
BÁO CÁO NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ
TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
TẠI MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP
DỰ ÁN PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI ĐÀ NẴNG
EuropeAid/DSED-CSO-LA/2016/380-926
KHẢO SÁT TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT
TRỜI TẠI MỘT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐƯỢC CHỌN
(Báo cáo cuối cùng)
Đà Nẵng, ngày 31/5/2019
Báo cáo này được lập với sự hỗ trợ tài chính của Liên minh Châu Âu. Nội dung của báo cáo
phản ánh quan điểm của Tư vấn. Báo cáo này không phản ảnh quan điểm của Liên minh Châu
Âu cũng như Trung tâm Tiết kiệm Năng lượng và Tư vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng”
THÔNG TIN PHÁT HÀNH VĂN BẢN
Đơn vị:
Trung tâm tiết kiệm năng lượng và tư vấn chuyển giao
công nghệ Đà Nẵng (DECC)
Tên Hoạt động hỗ trợ kỹ
thuật:
Khảo sát tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời tại một
số ngành công nghiệp ở Đà Nẵng
Hợp đồng số:
01/2018/HĐDVTV- EU-DECC-1.1
Tên tài liệu
Báo cáo nghiên cứu đánh giá “Tiềm năng ứng dụng năng
lượng mặt trời tại một số ngành công nghiệp ở Đà Nẵng”
Trạng thái
Báo cáo cuối cùng
Thời gian:
31/5/2019
Thực hiện bởi:
Hạ Đình Trúc
Chuyên gia năng lượng
Tên đơn vị thực hiện (Chủ đầu tư)
Trung tâm tiết kiệm năng lượng và tư
vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng
Giám sát bởi:
Nguyễn Thị Thu, Quản lý dự án
Địa chỉ:
49 Thế Lữ, phường An Hải Bắc,
Quận Sơn Trà, Đà Nẵng, Việt Nam
MỤC LỤC
Lời cảm ơn ............................................................................................................................................ 4
Danh mục các từ viết tắt ....................................................................................................................... 5
I. Giới thiệu............................................................................................................................... 6
1.1.
Bối cảnh, mục tiêu và phạm vi công việc ................................................................................ 6
1.2.
Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu, tiến độ thực hiện.................................................. 8
II. Năng lượng mặt trời, tiềm năng và công nghệ khai thác NLMT ........................................ 12
2.1.
Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam .......................................................................... 13
2.2.
Hiện trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại thành phố Đà Nẵng ........................................... 18
2.3.
Công nghệ và ứng dụng năng lượng mặt trời cho các ngành công nghiệp ............................ 20
III.
Xác định các ngành công nghiệp tiềm năng cho triển khai ứng dụng NLMT ............. 31
3.1.
Tổng quan về các ngành công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng ............................................... 31
3.2.
Đánh giá sơ bộ nhằm nhận định các ngành cơng nghiệp có tiềm năng cao cho việc ứng dụng năng
lượng mặt trời ..................................................................................................................................... 32
3.3.
Khung tiêu chí để xếp hạng các ngành cơng nghiệp tiềm năng cao ....................................... 33
3.4.
Đánh giá lựa chọn các ngành công nghiệp trọng tâm để nghiên cứu đánh giá và khảo sát ... 35
IV.
Đánh giá tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời trong các ngành công nghiệp ....... 39
4.1.
Đặc thù và ứng dụng năng lượng mặt trời trong các ngành công nghiệp được trọng ............ 39
4.1.1. Chế biến thức ăn .................................................................................................................... 39
4.1.2. Chế biến nước uống ............................................................................................................... 40
4.1.3. Ngành Dệt – May ................................................................................................................... 41
4.1.4. Ngành sản xuất giấy ............................................................................................................... 41
4.1.5. Ngành Dược ........................................................................................................................... 42
4.2.
Đánh giá tiềm năng lý thuyết ................................................................................................. 43
4.3.
Đánh giá tiềm năng kỹ thuật .................................................................................................. 44
4.4.
Đánh giá tiềm năng kinh tế- tài chính .................................................................................... 46
4.5.
Phân tích đánh giá dự án điển hình hình- Nhà máy giấy Tân Long ....................................... 46
4.6.
Hiệu quả về mặt xã hội – mơi trường..................................................................................... 60
4.7.
Kết quả phân tích dựa trên nghiên cứu đánh giá, khảo sát và phân tích dự án điển hình ...... 60
V. Kiến nghị và mơ hình kinh doanh đầu tư ........................................................................... 62
PHỤ LỤC 1 Danh sách công ty và xí nghiệp sản xuất tại Đà Nẵng ................................................... 67
PHỤ LỤC 2 Danh mục các đơn vị cung cấp dịch vụ ESCO .............................................................. 78
PHỤ LỤC 3 Nguồn tư liệu tham chiếu ............................................................................................... 80
PHỤ LỤC 4 Mẫu khảo sát các chủ doanh nghiệp và các cơ sở sản xuất........................................... 82
Lời cảm ơn
Chuyên gia nghiên cứu xin chân thành cảm
ơn Trung tâm Tiết kiệm Năng lượng và Tư
vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng và các
cơ quan ban ngành liên quan, các doanh
nghiệp tại các khu công nghiệp đã hỗ trợ
cung cấp tư liệu và đóng góp ý kiến quý báu
trong các cuộc họp và Hội thảo tham vấn.
Tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn đóng góp
quý báu của Bà Nguyễn Thị Thu, Quản lý
dự án và Ông Phạm Phú Thanh Sơn, Phó
trưởng Phịng Tiết kiệm năng lượng, Trung
tâm DECC với những hướng dẫn cần thiết
và sự chia sẻ các quan điểm trong quá trình
thực hiện nghiên cứu.
Với sự hỗ trợ tài chính từ Dự án Phát triển
Năng lượng mặt trời do Liên minh Châu Âu
tài trợ, Báo cáo được thực hiện thể hiện
quan điểm của Tư vấn.
Ông Hạ Đình Trúc, chuyên gia năng lượng
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
DSED
Dự án Phát triển năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng
NLMT
Năng lượng mặt trời
ĐMT
Điện nặt trời
TNHH MTV
Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên
FPC
Bộ thu bức xạ nhiệt mặt trời dạng tấm
ETC
Bộ thu gồm các ống phân tán
EVN
Tập đoàn điện lực Việt Nam
NASA
Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ
PTC
Bộ thu NLMT dạng máng parabol
STDAC
Hệ thống làm lạnh bằng năng lượng mặt trời
PV
Hệ thống pin quang điện
SAH
Sấy khơng khí bằng NLMT
I. Giới thiệu
1.1. Bối cảnh, mục tiêu, phạm vi công việc và tiến độ thực hiện
Việt Nam hiện là một trong những nước có nền kinh tế tăng trưởng nhanh nhất thế
giới. Song hành với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu tiêu thụ điện năng của Việt
Nam tăng nhanh đáng kể trong thập niên gần đây, theo EVN [1] tốc độ tiêu thụ điện năng
hàng năm tăng bình quân khoảng 11%. Hiện nay, vấn đề an ninh năng lượng là mối quan
tâm hàng đầu, đặc biệt để đảm bảo cung cấp điện cho sự phát triển của đất nước, theo
quy hoạch điện VII, nhiều nhà máy nhiệt điện sử dụng than với công suất lớn được xây
dựng. Việc gia tăng sử dụng năng lượng hóa thạch dẫn đến nhiều vấn đề liên quan đến
môi trường như ô nhiểm khơng khí, sự biến đổi khí hậu tồn cầu do sự ấm lên của trái
đất,…Với mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính ở mức 8% vào năm 2030 như cam kết
trong thỏa thuận Paris, các ngành công nghiệp Việt Nam cần phải thúc đẩy sử dụng năng
lượng tiết kiệm và hiệu quả.
Các ngành công nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng có thể đóng góp tích cực vào
việc tăng tỷ lệ sử dụng năng lượng mặt trời nếu các chủ doanh nghiệp tham gia một cách
tích cực vào việc thay thế nguồn năng lượng truyền thống và sử dụng điện năng bằng việc
ứng dụng năng lượng mặt trời cho các khâu sản suất trong nhà máy công nghiệp [2]. Việc
xác định các lĩnh vực cơng nghiệp có tiềm năng đáng kể để ứng dụng năng lượng mặt
trời nhằm đáp ứng các yêu cầu của doanh nghiệp là xu hướng tất yếu phù hợp với chính
sách phát triển của Chính phủ nhằm thúc đẩy phát triển các dự án điện mặt trời áp mái
giúp giảm phụ tải lên lưới điện. Hơn nữa, khi lắp đặt các hệ thống điện năng lượng mặt
trời tại nhà máy, các doanh nghiệp không chỉ tiết kiệm chi phí hoạt động khi tự cung tự
cấp phần nào nhu cầu tiêu thụ điện mà cịn có thể bán lên lưới điện quốc gia. Do đó, việc
ứng dụng tiềm năng năng lượng mặt trời cho các ngành cơng nghiệp cần phải được nhân
rộng trên tồn quốc.
Đà Nẵng là một trung tâm kinh tế chính trị của miền Trung Việt Nam, theo báo
cáo của Tổng cục thống kê [3], tháng 1 năm 2018, Đà Nẵng dẫn đầu về tốc độ tăng trưởng
công nghiệp với mức tăng trưởng 48,7%. Cùng với sự tăng trưởng nhanh của các ngành
công trên địa bàn thành phố, nhu cầu sử dụng điện năng càng tăng nhanh dẫn đến phải
tăng vốn đầu tư để phát triển hệ thống điện nhằm đáp ứng độ tin cậy cấp điện cho các
khu công nghiệp. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cũng như khai thác
nguồn năng lượng mặt trời để giảm lượng điện năng tiêu thụ cấp từ lưới điện quốc gia và
các nguồn năng lượng hóa thạch là hết sức cần thiết nhằm góp phần vào mục tiêu chung
của cả nước về việc giữ mơi trường trong sạch và giảm phát thải khí nhà kính như cam
kết.
Theo dữ liệu về khí hậu của thành phố Đà Nẵng từ phần mềm RETScreen do
NASA cung cấp: Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, có nhiệt độ trung bình
khoảng 260C và số giờ nắng trong năm tương đối cao vào khoảng 2000 – 2600 giờ/năm,
có tiềm năng bức xạ nhiệt mặt trời cao khoảng 4.87 kWh/m2/ngày [4]. Đây là điều kiện
thuận lợi cho việc khai thác năng lượng mặt trời phục vụ các ngành công nghiệp trên địa
bàn thành phố Đà Nẵng để thay thế một phần điện năng và các dạng năng lượng hóa thạch
khác như than, dầu, khí đốt, …nhằm giảm chi phí sản xuất, vận hành cũng như sử dụng
năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả. Tuy vậy, hiện nay các ngành công nghiệp
trên địa bàn thành phố Đà Nẵng vẫn chưa chú ý đến việc khai thác nhiệt năng mặt trời và
ứng dụng hệ thống pin năng lượng mặt trời để thay thế một phần điện năng cấp từ lưới
và năng lượng truyền thống sử dụng tại các cơ sở sản xuất, nhà máy, xí nghiệp cơng
nghiệp nhằm góp phần vào việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, giữ mơi trường
trong sạch và giảm phát thải khí nhà kính.
Dự án Phát triển năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng (DSED) do liên minh Châu Âu tài
trợ bắt đầu triển khai thực hiện từ tháng 07 năm 2017 đến tháng 10 năm 2020 nhằm mục
tiêu chính góp phần tăng cường khả năng tiếp cận nguồn năng lượng sạch tại Đà Nẵng
trên cơ sở phát triển bền vững. Nằm trong hợp phần I - Hỗ trợ xây dựng chính sách, hoạt
động nghiên cứu “Khảo sát tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời tại một số ngành
công nghiệp” là một trong những hoạt động hỗ trợ kỹ thuật góp phần thúc đẩy phát triển
năng lượng mặt trời tại thành phố Đà Nẵng. Mục đích của hoạt động nghiên cứu, khảo
sát và đánh giá tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời cho các ngành công nghiệp tại
thành phố Đà Nẵng như sau:
i. Xác định một số ngành công nghiệp phù hợp cho việc ứng dụng năng lượng mặt
trời.
ii. Nghiên cứu đề xuất các công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời phù hợp cho các
ngành công nghiệp được lựa chọn.
iii. Xác định các khâu trong các dây chuyền sản xuất của các ngành cơng nghiệp ở
trên có thể sử dụng năng lượng mặt trời thay thế năng lượng hóa thạch hoặc điện năng.
iv. Đánh giá tiềm năng lắp đặt thiết bị khai thác năng lượng mặt trời (Diện tích và
tổng cơng suất thiết bị).
v. Phân tích tài chính mơ hình cụ thể để xem xét khả năng ứng dụng thương mại
của công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời cho các lĩnh vực công nghiệp lựa chọn.
vi. Đề xuất một số đơn vị hoặc chương trình có khả năng tiếp cận tài chính để đầu
tư phát triển năng lượng mặt trời.
Kết quả nghiên cứu này sẽ được chia sẻ tới các cơ quan ban ngành liên quan,
các chủ doanh nghiệp để ứng dụng và nhân rộng ứng dụng giải pháp tiết kiệm năng lượng
thông qua sử dụng nguồn năng lượng mặt trời tại các ngành công nghiệp không chỉ trên
địa bàn thành phố Đà Nẵng mà còn là tài liệu tham chiếu quý giá để các tỉnh thành trên
toàn quốc nghiên cứu ứng dụng.
1.2. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu, tiến độ thực hiện
1.2.1. Cách tiếp cận
Cách tiếp cận tổng thể của hoạt động nghiên cứu dựa trên yêu cầu thúc đẩy phát
triển bền vững nhờ vào tăng cường khả năng sử dụng nguồn năng lượng mặt trời của các
ngành công nghiệp tại Đà Nẵng. Việc nghiên cứu khảo sát bao gồm hoạt động: (i) phân
tích và đề xuất các phương pháp mới và sáng tạo nhằm thúc đẩy các ứng dụng năng lượng
mặt trời; (ii) phân tích chi tiết về kỹ thuật, kinh tế, tài chính các phương án đầu tư, sử
dụng năng lượng mặt trời thay thế một phần điện năng và năng lượng hóa thạch được sử
dụng.
Tư vấn tiến hành quan sát, phân tích và đánh giá các giai đoạn khác nhau của quá
trình nghiên cứu nhằm đạt mục tiêu đề ra. Nghiên cứu thực hiện “Khảo sát và đánh giá
tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời tại một số ngành công nghiệp” được thực hiện
từng bước từ khái quát đến chi tiết đánh giá cụ thể trên cơ sở kế thừa các nghiên cứu liên
quan trước đây. Việc nghiên cứu khảo sát tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời tại
một số ngành công nghiệp trên địa bàn Đà Nẵng sẽ được tiến hành thông qua các hoạt
động sau:
a. Khảo sát thực trạng ứng dụng và xu hướng phát triển của việc khai thác năng
lượng mặt trời phục vụ cho sản xuất công nghiệp
Nghiên cứu các tài liệu tham khảo, các báo cáo của các tổ chức, nhà nghiên cứu,
hội thảo về thực trạng ứng dụng năng lượng mặt trời trên Thế Giới và Việt Nam. Trên cơ
sở nghiên cứu trên, báo cáo tổng quan về thực trạng ứng dụng năng lượng mặt trời trong
các ngành cơng nghiệp ở Đà Nẵng nói riêng, ở Việt Nam nói chung và kinh nghiệm ứng
dụng năng lượng mặt trời trong các ngành công nghiệp tại các quốc gia trong khu vực và
trên thế giới. Thực trạng sử dụng và xu hướng phát triển năng lượng mặt trời (NLMT) tại
Đà Nẵng nói riêng và Việt Nam cũng như trên thế giới dựa trên các tiêu chí như: (i) các
ứng dụng năng lượng mặt trời; (ii) điện năng mà các hệ thống năng lượng mặt trời sản
xuất được đến thời điểm hiện tại; (iii) số liệu dự báo xu hướng phát triển và khả năng ứng
dụng năng lượng mặt trời trong thời gian đến. Danh mục các tài liệu tham chiếu chi tiết
trong Phụ lục 3 đính kèm.
b. Nghiên cứu công nghệ khai thác, ứng dụng NLMT cho các ngành công nghiệp
Trên cơ sở kiến thức, kinh nghiệm chuyên môn của chuyên gia tư vấn và nghiên
cứu các tài liệu tham khảo, tham vấn với các bên liên quan cũng như đại diện các đơn vị
tư vấn giải pháp, tài liệu kỹ thuật, các báo giá thực hiện của các doanh nghiệp cung cấp
giải pháp cung cấp, xem xét các công nghệ và ứng dụng năng lượng mặt trời có sẵn trên
thị trường phù hợp cho việc cung cấp năng lượng cho các khâu của q trình sản xuất
trong các ngành cơng nghiệp trên địa bàn thành phố. Công nghệ năng lượng mặt trời có
thể áp dụng cho các ngành cơng nghiệp phân loại theo các nhóm như:
Nước nóng dùng NLMT;
Hệ thống pin NLMT để sản xuất điện phục vụ cho các khâu sản xuât, chiếu sáng
nhà xưởng;
Các ứng dụng khác.
Với mỗi nhóm có thể phân loại thành các nhóm nhỏ hơn để phân tích và đánh giá về
tiềm năng kỹ thuật; tuổi thọ của thiết bị; hiệu suất của từng giải pháp và suất đầu tư; khả
năng áp dụng vào từng ngành công nghiệp đã được lựa chon; lợi ích mang lại của từng
giải pháp.
c. Khảo sát và phân tích sơ bộ để lựa chọn 05 nhóm ngành cơng nghiệp tiềm năng
Hoạt động này bao gồm một số nhiệm vụ sau:
Xác định các ngành cơng nghiệp có thể sử dụng các ứng dụng công nghệ năng
lượng mặt trời với quy mô lớn (Thống kê các nhà máy, công ty của các ngành cơng nghiệp
chính) trên địa bàn thành phố Đà Nẵng;
Phân tích sơ bộ lựa chọn 05 nhóm ngành cơng nghiệp tiềm năng.
Rà sốt và nhận dạng các cơ sở sản xuất, nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp trên
địa bàn thành phố Đà Nẵng có thể sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả nhằm thay thế
một phần điện năng và các dạng năng lượng hóa thạch được sử dụng trong các đơn vị
này.
Phân tích và đánh giá sơ bộ để lựa chọn 05 nhóm ngành công nghiệp tiềm năng
để tiến hành nghiên cứu chi tiết để:
o Xác định các lĩnh vực công nghiệp tiềm năng ứng dụng khai thác năng lượng
mặt trời trên địa bàn thành phố trên cơ sở nhận dạng các ngành, cơ sở sản xuất công
nghiệp tiêu thụ nhiều năng lượng và có tiềm năng đầu tư vào các ứng dụng năng lượng
mặt trời.
o Tiến hành liệt kê các cơ sở sản xuất tiêu thụ nhiều năng lượng với nhiều loại
phụ tải làm mát hoặc sưởi ấm có tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời để thay thế cho
năng lượng hóa thạch hoặc điện năng được sử dụng hiện tại.
o Việc sơ bộ phân tích đánh giá lựa chọn 05 nhóm ngành cơng nghiệp tiềm năng
cho việc nghiên cứu đánh giá chi tiết khả năng ứng dụng năng lượng mặt trời đã được
chuyên gia tư vấn tiến hành với việc tham vấn với các bên liên quan như sở Công thương
thành phố Đà Nẵng, Điện lực Đà Nẵng, Ban Quản lý các khu công nghiệp và khu chế
xuất Đà Nẵng, Cục Thống kê thành phố Đà Nẵng, các chuyên gia, nhà sản xuất, nhà cung
cấp thiết bị công nghệ.
o Dữ liệu về tiêu thụ năng lượng hàng năm của các ngành công nghiệp được thu
thập từ cơ sở dữ liệu của Cục thống kê Thành phố, công ty TNHH MTV Điện lực Đà
Nẵng.
o Sự tương quan quá trình tiêu thụ năng lượng trong các khâu của chu trình sản
xuất của tất cả các ngành cơng nghiệp được thể hiện rõ nhằm xác định các quá trình, các
loại phụ tải nhiệt như các khâu làm mát hoặc sưởi ấm với nhiệt độ khác nhau thích hợp
cho việc ứng dụng khai thác năng lượng mặt trời.
o Phân tích sơ bộ lựa chọn 05 nhóm ngành cơng nghiệp tiềm năng sẽ được tiến
hành dựa trên nhóm các tiêu chí được chuyên gia xây dựng
d. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc đánh giá tiềm năng ứng dụng năng
lượng mặt trời của các ngành công nghiệp đã lựa chọn
Hoạt động này nhằm thu thập cơ sở dữ liệu phục vụ cho việc phân tích đánh giá
kinh tế kỹ thuật. Dữ liệu thu thập được được tiến hành thông qua phiếu điều tra, khảo sát
mà chuyên gia tư vấn làm việc với các đơn vị liên quan, quản lý và các kỹ sư vận hành
của các đơn vị sản xuất hoặc sử dụng công cụ phần mềm của công ty Effigis hổ trợ cho
việc xác định diện tích mái nhà xưởng của doanh nghiệp [5]. Phiếu điều tra khảo sát chi
tiết trong Phụ lục 4 đính kèm.
Phân tích kinh tế- kỹ thuật đánh giá tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời cho
các cơ sở sản xuất của 05 ngành công nghiệp tiềm năng ứng dụng cao trên địa bàn Đà
Nẵng
Dựa trên cơ sở dữ liệu khảo sát, tham vấn các doanh nghiệp, nhà máy, xí nghiệp
liên quan, chuyên gia tư vấn tiến hành phân tích và đề xuất áp dụng các giải pháp kỹ thuật
phù hợp. Sử dụng các phương pháp đánh giá kinh tế - kỹ thuật để tiến hành phân tích
kinh tế, kỹ thuật các giải pháp lựa chọn để đánh giá tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt
trời cho các ngành công nghiệp tại Đà Nẵng cụ thể là 05 ngành công nghiệp được chọn.
1.2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết (tài liệu tham khảo, các báo cáo của các tổ chức, nhà nghiên
cứu, hội thảo về thực trạng ứng dụng năng lượng mặt trời trên Thế Giới và Việt Nam) kết
hợp với phân tích, so sánh – đối chiếu.
- Nghiên cứu định lượng, xây dựng mơ hình khai thác năng lượng mặt trời phù hợp
với điều kiện thực tế các doanh nghiệp.
- Thu thập dữ liệu và làm việc với các đơn vị liên quan trên địa bàn thành phố Đà
Nẵng, tiến hành khảo sát trực tiếp các ngành công nghiệp được chọn và tham vấn thêm
với các đơn vị, tổ chức và cá nhân.
- Nghiên cứu các phương pháp phân tích kinh tế - kỹ thuật đánh giá tiềm năng
NLMT.
1.2.3. Tiến độ thực hiện
Tiến độ thực tế thực hiện hoạt động nghiên cứu, khảo sát và đánh giá tiềm năng ứng
dụng năng lượng mặt trời cho các ngành công nghiệp tại thành phố Đà Nẵng như sau:
STT
1
2
3
4
5
6
Công việc thực hiện
Thời gian
Nghiên cứu các tài liệu, báo cáo liên quan thực
10/07/2019 –
hiện báo cáo khởi động
30/07/2018
Chuyến công tác khởi động: Họp tham vấn
27/08/2018-29/08/2018
với các đơn vị, sở ngành liên quan
Lập phiếu, họp tham vấn với các ban quản lý
17/09/2018 –
dự án và phái đoàn châu Âu để hoàn thiện nội
31/12/2018
dung khảo sát; tiến hành khảo sát
Lập dự thảo báo cáo
02/01/2019 -10/03/2019
Hội thảo tham vấn và lấy ý kiến góp ý phản hồi
14/03/2019 từ các đơn vị, ban quản lý dự án
02/04/2019
Hoàn thiện báo cáo cuối cùng
03/04/2019 -31/05/2019
Trong quá trình thực hiện hoạt động nghiên cứu, khảo sát và đánh giá tiềm năng
ứng dụng năng lượng mặt trời, tư vấn đã làm việc với đại diện các cơ quan, đơn vị, tổ
chức, công ty thể hiện trong bảng sau:
Đại diện cơ quan, tổ chức, công ty
STT
1
Sở công thương
2
Ban quản lý khu công nghệ cao và các khu công nghiệp
3
Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên Điện Lực Đà Nẵng
4
Cơng ty cổ phần Dệt may Hịa Thọ
5
Cơng ty TNHH Kiến Trúc và Thương Mại Á Châu
6
Công ty TNHH nhà máy bia HEINEKEN Việt Nam
7
Công ty cổ phần dược Danapha
8
Công ty cổ phần xuất nhập khẩu thủy sản Miền Trung
Đại diện cơ quan, tổ chức, công ty
STT
9
Công ty cổ phần Thủy sản Bắc Trung Nam
9
Công ty cổ phần Dệt May 29-3
10
Công ty TNHH giấy Sức Trẻ
11
Chi nhánh công ty TNHH nước giải khát Coca-cola Việt Nam tại thành
phố Đà Nẵng
12
Công ty cổ phần thủy sản Đà Nẵng
13
Công ty cổ phần Cao su Đà Nẵng
II. Năng lượng mặt trời, tiềm năng và công nghệ khai thác NLMT
Năng lượng mặt trời là bức xạ điện - từ do mặt trời tạo ra. Đây là nguồn năng
lượng tái tạo sạch nhất, dồi dào nhất có sẵn để sử dụng trên trái đất và ước tính khoảng
3,8 triệu EJ, gấp hơn 10.000 lần so với mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch và nhiên liệu
hạt nhân tiêu thụ vào năm 2002. Năng lượng mặt trời giữ bề mặt trái đất ở nhiệt độ đủ ấm
để hỗ trợ cuộc sống của con người có thể được chuyển đổi thành các dạng năng lượng
hữu ích thơng qua q trình chuyển đổi nhiệt, q trình quang điện hoặc thông qua các
thiết bị thu tập trung nhiệt độ cao. Từ lâu, năng lượng mặt trời đã được thu giữ thông qua
các thiết bị thu và được sử dụng cho các mục đích sưởi ấm rất hiệu quả.
Tổng công suất lắp đặt của các hệ thống sử dụng nhiệt năng mặt trời trên thế giới
tăng từ 62 GWth (89x106 m2) năm 2000 lên 472 GWth (675x106 m2) năm 2017, tương
ứng với lượng nhiệt năng sản sinh tăng từ 51 TWh năm 2000 lên 388 TWh năm 2017 [6].
Công Suất [ GWth], Điện Năng [ TWh]
Tổng công suất nhiệt mặt trời đang vận hành [ GWth]
Nhiệt năng mặt trời sản xuất hàng năm [ TWh]
Hình 1: Cơng suất lắp đặt các hệ thống nhiệt mặt trời trên thế giới
và nhiệt năng hàng năm 2000 – 2017
(Nguồn: Nhiệt mặt trời trên toàn thế giới 2018 [6])
Tổng Công Suất đang vận hành [GWth, GWel]
Tốc độ tăng trưởng [%]
Nhiệt mặt trời
Năng lượng gió
Quang điện
Tốc độ tăng
trưởng -MT
Tốc độ tăng
trưởng -G
Tốc độ tăng
trưởng - QĐ
Hình 2: Cơng suất lắp đặt các hệ thống năng lượng gió, mặt trời trên thế giới
và tốc độ phát triển từ 2010 đến 2017
(Nguồn: AEE INTEC, Hội đồng năng lượng gió tồn cầu (GWEC), SolarPower Europe, REN21
- Báo cáo tình trạng tồn cầu 2011 - 2018)
Bức xạ mặt trời cũng có thể được chuyển đổi trực tiếp thành năng lượng điện thông
qua việc sử dụng các tế bào quang điện [7]. Dữ liệu trên cho thấy tốc độ phát triển của hệ
thống pin năng lượng mặt trời nhanh hơn nhiều so với hệ thống sử dụng nhiệt năng mặt
trời và năng lượng gió.
2.1. Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam
Việt Nam là một trong những nước giàu tiềm năng về năng lượng mặt trời. Các
nhà khoa học ước tính cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2/ngày
(1.825kWh/m2/năm) [8]. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm, khá ổn
định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước.
Bản đồ phân bố cường độ bức xạ mặt trời ở Việt Nam
Trung bình theo ngày
Hình 3: Bản đồ tổng bức xạ trung bình theo ngày ở Việt Nam [8]
(Nguồn: Bản đồ tài nguyên mặt trời và tiềm năng ở Việt Nam)
Hình 4: Bản đồ bức xạ trung bình của các nước trong khu vực [9]
(Nguồn: Bản đồ Solar GIS)
Bảng B1.1: Số liệu về bức xạ mặt trời tại Việt Nam
Giờ nắng
trong năm
Cường độ bức xạ
mặt trời
(kWh/m2/ngày)
Đánh giá
Đông Bắc
1600-1750
3,3-4,1
Trung bình
Tây Bắc
1750-1800
4,1-4,9
Trung bình
Bắc Trung Bộ
1700-2000
4,6-5,2
Tốt
Tây nguyên và Nam Trung
Bộ
2000-2600
4,9-5,7
Rất tốt
Nam Bộ
2200-2500
4,3-4,9
Rất tốt
Trung bình cả nước
1700-2500
4,6
Tốt
Vùng
Các tỉnh từ Đà Nẵng trở vào, bình qn có khoảng 2.000-2.600 giờ nắng, lượng bức
xạ mặt trời tăng 20% so với các tỉnh phía Bắc. Do đó, đối với các địa phương ở Nam
Trung Bộ và Nam Bộ, nguồn bức xạ mặt trời là một tài nguyên to lớn để khai thác sử
dụng. Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để phát triển thành công ngành năng
lượng mặt trời, bao gồm cả năng lượng quang điện mặt trời (PV) cũng như các ứng dụng
nhiệt mặt trời (ST) cho sản xuất nhiệt nước nóng phục vụ cho mục đích thương mại,
cơng nghiệp và dân dụng. Nghiên cứu gần đây của cơ quan hợp tác phát triển Đức vào
tháng 5 năm 2015 [10] ước lượng trong hai thập niên đến các hệ thống pin năng lượng
mặt trời lắp đặt trên mái nhà có thể đạt công suất từ (2.000 -5.000) MW và các nhà máy
điện mặt trời sử dụng pin năng lượng mặt trời có thể đạt công suât 20.000 MW.
Mặc dù tiềm năng về bức xạ nhiệt mặt trời ở Việt Nam rất cao, thực tế việc triển
khai các ứng dụng năng lượng mặt trời mới trong giai đoạn đầu tiên, chỉ có một số dự
án với công suất nhỏ đã khánh thành và đưa vào khai thác. Theo số liệu thống kê tính
đến tháng ngày 15 tháng 5 năm 2019, Việt Nam đạt tổng công suất lắp đặt 866,5 MW
bao gồm 10 nhà máy điện mặt trời và 1800 điện mặt trời lắp mái.
Bảng B1.2: Các nhà máy điện mặt trời đã đưa vào vận hành
TT
Tên dự án
Tỉnh
Tổng công
suất lắp đặt
(MW)
Sản lượng
điện hằng
năm (GWh)
Ngày chạy
thử
1
TCC Phong
Điền
Thừa Thiên
Huế
35
60
05/10/2018
2
TCC Krông Pa
Gia Lai
49
103
04/11/2018
3
BP Solar 1
Ninh Thuận
37,5
74
20/01/2019
4
Vĩnh Tân
Bình Thuận
6,2
10,5
30/1/2019
5
BP Solar 1
Ninh Thuận
100
74
20/01/2019
6
Srepok 1 and
Quang Minh
Đăk Lắk
19,2
150
09/03/2019
TT
Tên dự án
Tỉnh
Tổng công
suất lắp đặt
(MW)
Sản lượng
điện hằng
năm (GWh)
Ngày chạy
thử
7
Mộ Đức
Quảng Ngãi
204
35
26/04/2019
8
Trung Nam
Ninh Thuận
330
450
27/04/2019
9
BIM
Ninh Thuận
20,5
600
27/04/2019
10
Đăk Mi
Bình Thuận
30,12
11
1800 các dự án
điện mặt trời
lắp mái
Trên toàn
quốc
Tổng
13/05/2019
03/2019
866,52
1556,5
(Nguồn: Vũ Quang Đăng, chuyên gia năng lượng, 05/2019)
Đặc biệt, sau khi Thủ tướng chính phủ ra quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/04
năm 2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam, nhiều
dự án nhà máy điện mặt trời đang thực hiện các thủ tục đầu tư và triển khai lắp đặt, theo
dữ liệu của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN), sau 2 năm triển khai, đến nay đã có 365
dự án điện mặt trời được đăng ký, bổ sung vào quy hoạch với tổng công suất dự kiến
29.000 MWp. Hiện nay, có 141 dự án đã bổ sung vào quy hoạch với tổng công suất trên
14.000 MWp, trong đó 95 dự án đã ký hợp đồng mua bán điện với EVN. Riêng về điện
mặt trời lắp mái, sau 2 năm, mới có 1.800 khách hàng (cơng sở, doanh nghiệp, hộ gia
đình…) tham gia với cơng sở, doanh nghiệp, hộ gia, sản lượng điện năng phát lên lưới
lũy kế là 3,97 triệu kWh. Công suất này rất khiêm tốn so với tiềm năng.
Riêng về điện mặt trời lắp mái, mặc dù tiềm năng điện mặt trời áp mái được đánh giá
có thể đạt cơng suất từ (2.000 -5.000) MW, theo số liệu EVN [11], tính đến cuối tháng
2/2019, mới có 1800 các dự án điện mặt trời lắp mái được triển khai trên cả nước, với
tổng công suất lắp đặt 30 MWp. Một số dự án điện mặt trời nối lưới điển hình lắp đặt trên
mái nhà phục vụ cho mục đích thương mại và cơng nghiệp có công suất trên 100 kWp
được triển khai và đưa vào vận hành.
Bảng B1.3 Dự án NLMT áp mái mục đích thương mại và cơng nghiệp
có cơng suất trên 100 kWp
STT
Tên dự án
Cơng suất lắp đặt
(kWp)
Địa chỉ
1
Tịa nhà của nhà máy Intel
220
Khu cơng nghệ cao
Hồ Chí Minh
2
Emergent Cold Việt Nam (7/2018)
308
Tỉnh Bắc Ninh
3
Tịa nhà Big C
200
Hồ Chí Minh
4
Trung Tâm Hội nghị quốc gia
154
Hà Nội
5
Tòa nhà trụ sở Liên hợp Quốc
119
Hà Nội
STT
Tên dự án
Công suất lắp đặt
(kWp)
6
Trung tâm Thương mại Vincom
Plaza Ngô Quyền. (11/2017)
226,61
7
Điện năng lượng mặt trời nối
lưới trên mái của Tổng công ty
Điện lực Miền Nam (2017)
101
8
Dự án Điện Năng Lượng Mặt Trời
tại Tập Đoàn Thiên Long (8/2017)
9
Dự án Điện Năng Lượng Mặt Trời
tại Công ty CP ICD
Địa chỉ
Đà Nẵng
Hồ Chí Minh
198,4
Khu cơng nghiệp
Tân Tạo – Hồ Chí
Minh
500,96
Tân Cảng – Sóng
Thần (Bình
Dương)
Hiện nay, việc triển khai lắp đặt thiết bị sử dụng nhiệt năng mặt trời khá phổ biến
[10]. Khoảng 30.000 đến 40.000 hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời trong nước đã
được lắp đặt hàng năm cho các mục đích dân dụng và thương mại với quy mơ nhỏ, tổng
cộng ước tính 100.000 hệ thống vận hành trên tồn quốc, tương ứng với cơng suất lắp đặt
khoảng 280 MWth với năng suất hàng năm là 340 GWh. Cho đến thời điểm hiện nay, chỉ
có một số ít các hệ thống sử dụng nhiệt năng mặt trời cho mục đích thương mại và cơng
nghiệp với quy mơ lớn được đề cập trong các báo cáo, điển hình là các dự án sau [10]:
Bảng B1.4 Hệ thống nhiệt mặt trời mục đích thương mại
và cơng nghiệp có cơng suất lớn
Diện tích hoặc cơng
suất lắp đặt
Địa chỉ
1
Hệ thống nước nóng NLMT sử
dụng ống hấp thụ nhiệt (ETC)
Saigon Tantec (2009)
1000 m2
Saigon Tantec - Hồ
Chí Minh
2
Hệ thống sưởi ấm khơng khí bằng
NLMT (2012)
480 m2
Miền Trung Việt
Nam
3
Hệ thống nước nóng NLMT sử
dụng ống hấp thụ nhiệt (ETC) tại
Saitex Jeans (2012)
420 m2
Hồ Chí Minh
4
Dự án Nước nóng NLMT – Trà
Cổ (1/2017)
11.000 lít
Quảng Ninh
5
Dự án Nước nóng NLMT – Biển
Vàng resort (ETC)
12.000 lít
Quảng Ninh
6
Dự án Nước nóng NLMT khách
sạn Continential HCM
12.000 lít
Hồ Chí Minh
STT
Tên dự án
STT
Tên dự án
Diện tích hoặc cơng
suất lắp đặt
Địa chỉ
7
Dự án Nước nóng NLMT khách
sạn GRAND Đơng Khởi
15.000 lít
Hồ Chí Minh
8
Dự án Nước nóng NLMT khách
sạn Melia Đà Nẵng
9.000 lít
Đà Nẵng
2.2. Hiện trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại thành phố Đà Nẵng
Hiện nay việc triển khai các ứng dụng khai thác NLMT ở Đà Nẵng mới nằm ở giai
đoạn bắt đầu, phần lớn các hệ thống khai thác NLMT là gia nhiệt cho nước nóng phục vụ
cho mục đích sinh hoạt và thương mại, chỉ có một vài hệ thống phục vụ cho mục đích
cơng nghiệp thể hiện trong bảng B1.5
Cơng suất lắp đặt
(lít)
Địa chỉ
1
Hệ thống nước nóng NLMT sử
dụng ống hấp thụ nhiệt (ETC) tại
nhà máy Coca-cola Đà Nẵng
20.000 lít
Đà Nẵng
2
Dự án Nước nóng NLMT khách
sạn Melia Đà Nẵng
9.000 lít
Đà Nẵng
STT
Tên dự án
Việc triển khai lắp đặt các hệ thống pin năng lượng mặt trời áp mái cũng mới chỉ bắt
đầu, theo dữ liệu từ công ty Điện lực Đà Nẵng cung cấp đến thời điểm tháng 7 năm 2018,
tổng cộng chỉ có 29 cơ quan, doanh nghiệp và hộ gia đình đăng ký bán điện năng lượng
mặt trời áp mái cho công ty Điện Lực Đà Nẵng với cơng suất lắp đặt khá bé 192,79 kWp.
Ngồi các hệ thống đăng ký bán điện cho công ty Điện lực Đà Nẵng, một số ít các dự áp
NLMT áp mái có cơng suất lớn hơn được lắp đặt để sản xuất điện năng phục vụ nhu cầu
của các đơn vị được thể hiện trong bảng B1.6.
Sau khi có Cơng văn 1532/EVN-KD ngày 27 tháng 03 năm 2019 của Tập đoàn điện
lực Việt Nam về việc hướng dẫn thực hiện đối với các dự án điện mặt trời trên mái nhà,
tổng công ty Điện Lực Miền Trung (CPC) tổ chức hội thảo “Phát triển điện mặt trời trên
mái nhà” ngày 19 tháng 04 năm 2019, DSED tổ chức chương trình đào tạo “Phát triển
điện mặt trời áp mái tại Đà Nẵng hướng đến sử dụng năng lượng hiệu quả và bền vững”
ngày 25 tháng 4 năm 2019, và đặc biệt ngày 16 tháng 5 năm 2019 đài truyền hình Việt
Nam tại thành phố Đà Năng VTV8 tổ chức chương trình truyền hình trực tiếp theo dịng
thời sự với chủ đề “Dùng điện được thêm tiền”, nhận thức của người dân và các doanh
nghiệp về điện mặt trời trên mái nhà tăng lên rất nhanh, đến cuối tháng 5 năm 2019, đã
có 157 hộ gia đình và doanh nghiệp ở Đà Nẵng lắp đặt điện mặt trời trên mái nhà với
công suất 1.028 kWp. Với tốc độ phát triển điện mặt trời trên mái nhà rất nhanh, người
dân và doanh nghiệp tại Đà Nẵng hướng đến sử dụng năng lượng hiệu quả và bền vững.
Bảng B1.6 Các hệ thống NLMT áp mái công suất lớn triển khai tại một số đơn vị
STT
Tên dự án
Công suất
lắp đặt
(kWp)
Địa chỉ
1
Hệ thống năng lượng mặt trời áp
mái nối lưới tòa nhà Trung tâm
Thương mại Vincom Plaza Ngô
Quyền.
226,61
910A Ngô Quyền, quận
Sơn Trà, TP. Đà Nẵng
2
Hệ thống năng lượng mặt trời áp
mái nối lưới tòa nhà EVNCPC
50
78A Duy Tân, Đà Nẵng
3
Hệ thống năng lượng mặt trời áp
mái nối lưới trường Đại học Bách
Khoa Đà Nẵng
49
54 Nguyễn Lương Bằng,
TP. Đà Nẵng
4
Hệ thống NLMT áp mái công ty
Danapha
11
253 Dũng Sĩ Thanh Khê,
Đà Nẵng
5
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mại của Như Minh Plaza (Tên
Khách hàng: Công ty TNHH
Thương mại và Dịch vụ Như Minh
63
Đường Phạm Văn Đồng,
Quận Sơn Trà, Đà Nẵng
6
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mại của Cơng trình Lê Thành
Thủy Tiên
20
78 Chế Lan Viên, Đà Nẵng
7
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mại của Công trình Night Skype
Hotel
20
Lơ 11 B- B1.17 Xn
Diệu, Quận Hải Châu, Đà
Nẵng
8
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mại của Công trình Ecogreen
Hotel
20
61 Hồng Kế Viên, Đà
Nẵng
9
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mại của Cơng trình Bà Trân
Phước Hạnh Nhân
10
06 An Cư 7, Quận Sơn
Trà, Đà Nẵng
10
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mái của Cơng trình S.House
10
30 Mỹ An 25, Quận Ngũ
Hành Sơn, Đà Nẵng
11
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
áp mái tại cơng ty Dệt may Hịa Thọ
200
36 Ơng Ích Đường, Kh
Trung, Cẩm Lệ, Đà Nẵng
2.2.1. Khung chính sách năng lượng mặt trời tại Việt Nam
Nhận thức được tiềm năng to lớn về phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam và
trước những thách thức về biến đổi khí hậu và nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng,
Chính phủ đã đưa ra hàng loạt các chính sách khuyến khích phát triển các dự án điện mặt
trời tại Việt Nam, cụ thể:
- Quyết định 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/04/2017 của Thủ tướng chính phủ về cơ chế
khuyến khích phát triển các dự án điện Mặt Trời tại Việt Nam.
- Quyết định số 02/2019/ QĐ-TTg ngày 08 tháng 01 năm 2019 sửa đổi, bổ sung
Quyết định 11;
- Thông tư 16/2017/TT-BTC ngày 12/09/2017 về quy định về phát triển dự án và
hợp đồng mua bán điện mẫu áp dụng cho các dự án điện mặt trời;
- Thông tư 05/2019/TT-BTC ngày 11/03/2019 điều chỉnh Thông tư 16/2017/TTBCT ngày 12/9/2017 về quy định về phát triển dự án và hợp đồng mua bán điện mẫu áp
dụng cho các dự án điện mặt trời;
- Công văn 1532/EVN-KD ngày 27 tháng 03 năm 2019 của Tập đoàn điện lực Việt
Nam về việc hướng dẫn thực hiện đối với các dự án điện mặt trời trên mái nhà.
Đối với các dự án điện trên mái nhà được thực hiện cơ chế mua bán điện theo chiều
giao và chiều nhận riêng biệt sử dụng công tơ điện đo đếm hai chiều. Khi các hệ thống
điện mặt trời trên mái nhà phát thừa công suất lên hệ thống, các công ty Điện lực mua
lượng điện này và thực hiện thanh toán với giá mua bán điện theo quy định, cụ thể:
Giá mua bán điện mặt trời mái nhà trước ngày 01/01/2018, giá mua bán điện là
2086 đồng/kwh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) tương ứng 9,35Uscents/kWh theo tỉ
giá đồng Việt Nam với đô la Mỹ do Ngân hàng Nhà nước Việt Nam công bố ngày 10
tháng 4 năm 2017.
Giá mua bán điện mặt trời mái nhà kể từ ngày 01/01/2018, giá mua bán điện là
9,35Uscents/kWh theo tỉ giá đồng Việt Nam với đô la Mỹ do Ngân hàng Nhà nước Việt
Nam công bố tỷ giá cuối cùng của năm trước.
2.3. Công nghệ và ứng dụng năng lượng mặt trời cho các ngành công nghiệp
2.3.1. Các công nghệ năng lượng mặt trời
Ngày nay, công nghệ năng lượng mặt trời phép chúng ta khai thác quang năng và
nhiệt năng của mặt trời theo nhiều cách khác nhau phục vụ cho các mục đích sinh hoạt
của cộng đồng và thương mại.
2.3.1.1. Công nghệ nhiệt mặt trời
Những hệ thống năng lượng nhiệt mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành hơi
nóng. Thiết bị nhiệt mặt trời sử dụng trực tiếp hơi nóng từ mặt trời, tập trung năng lượng
nhiệt theo nhiều cách khác nhau để sản xuất ra hơi nóng ở nhiệt độ thích hợp để sử dụng.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng năng lượng nhiệt mặt trời, chúng ta có thể lựa chọn các
thiết bị và cơng nghệ phù hợp. Các ứng dụng chính của năng lượng nhiệt mặt trời hiện
nay là sưởi ấm bể bơi, sưởi ấm không gian của các tịa nhà, làm nóng nước phục vụ cho
các mục đích sinh hoạt, thương mại cũng như cơng nghiệp. Đối với những mục đích này,
thực tế người ta sử dụng các bộ thu năng lượng mặt trời dạng tấm phẳng với một định
hướng cố định. Trong khi đó, thiết bị thu nhận năng lượng mặt trời hình máng parabol
hoặc chảo parabol chủ yếu được sử dụng để thu nhiệt năng mặt trời để làm nóng chất
lỏng phục vụ cho q trình sản xuất điện hoặc cơng nghiệp.
2.3.1.2. Công nghệ quang điện
Năng lượng quang điện là năng lượng được chuyển đổi trực tiếp những bức xạ mặt
trời thành điện năng. Quá trình này sử dụng pin quang điện hoặc pin mặt trời, là các thiết
bị bán dẫn, để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện trực tiếp. Ánh sáng mặt trời
bao gồm các photon chứa lượng năng lượng khác nhau tương ứng với các bước sóng khác
nhau của quang phổ mặt trời. Khi các photon chạm vào một tế bào quang điện, chúng có
thể bị hấp thụ. Các photon được hấp thụ bởi tế bào pin quang điện sẽ truyền năng lượng
cho các electron làm chúng dao động mạnh và bức ra khỏi các nguyên tử của vật liệu.
Khi các electron rời khỏi vị trí của chúng, các lỗ trống được hình thành. Khi nhiều electron
di chuyển về phía mặt trước của tế bào, sự mất cân bằng điện tích giữa mặt trước và mặt
sau của tế bào tạo ra một điện thế như các cực âm và cực dương của pin [7]. Quá trình
này có thể được minh họa bằng hình 5. Hình này mô tả một loại pin quang điện sử dụng
silic bao gồm một lớp N và một lớp P. Một điện trường được tạo ra gần trên bề mặt của
pin, tại đó hai vật liệu gặp nhau, gọi là liên kết P-N. Khi ánh nắng mặt trời chiếu vào bề
mặt của pin quang điện, điện trường từ này cung cấp động lượng và phương hướng di
chuyển của dòng electron, kết quả là tạo ra dòng điện khi pin mặt trời nối với một tải điện
nào đó.
Hình 5: Pin quang điện mặt trời
Một pin quang điện sử dụng đa tinh thể silic có thể sản xuất ra khoảng 0,5-0,6 vơn
điện một chiều khi nó khơng kết nối với tải. Cơng suất phát ra của một pin quang điện
tùy thuộc vào hiệu suất, kích thước của nó cũng như cường độ của ánh sáng mặt trời chiếu
vào bề mặt của pin.
Những pin quang điện được nối nối tiếp hay nối song song để tạo ra điện áp, dịng
điện và cơng suất cao hơn. Những pin quang điện trong cùng một môđun gắn chặt thành
một khối và được niêm phong trong một lớp bảo vệ môi trường. Những tấm pin quang
điện bao gồm một hoặc nhiều môđun quang điện được lắp đặt với nhau tạo thành các tấm
pin có kích thước nhất định. Một dãy pin quang điện là một khối phát điện hoàn chỉnh,
bao gồm một số lượng môđun và panô quang điện kết nối như hình 6.
Tế bào quang điện
Modun
Hình 6: Kết nối các tế bào pin NLMT thành tấm pin
2.3.2. Ứng dụng công nghệ khai thác NLMT cho các ngành công nghiệp
2.3.2.1. Nhiệt mặt trời cho các q trình cơng nghiệp
2.3.2.1.1. Sấy khơng khí bằng NLMT (SAH)
Phương pháp đơn giản nhất và được sử dụng phổ biến nhất là làm khô thực phẩm
dưới ánh nắng mặt trời. Tuy nhiên, cách thức này có thể làm các sản phẩm thực phẩm
dễ bị hư hỏng do chưa đủ nhiệt độ cần thiết hoặc thời gian phơi khô quá lâu, ô nhiễm
do ruồi và các động vật khác. Các cơng nghệ sấy mặt trời có thể khắc phục các nhược
điểm này bằng cách cung cấp khơng khí có nhiệt độ cao hơn và phù hợp hơn để làm
khơ các sản phẩm. Do đó, các cơng nghệ làm nóng khơng khí bằng năng lượng mặt
trời được áp dụng để ngăn ngừa hư hỏng và kéo dài thời hạn sử dụng, duy trì hoặc
nâng cao chất lượng sản phẩm và tạo điều kiện vận chuyển các sản phẩm thực phẩm
tự nhiên hoặc làm nóng khơng khí trước cho nồi hơi.
Cơng nghệ sấy năng lượng mặt trời có thể được phân loại thành hai loại, hệ thống
sấy năng lượng mặt trời trực tiếp và hệ thống sấy năng lượng mặt trời gián tiếp. Hệ
thống sấy năng lượng mặt trời trực tiếp có thể được sử dụng cho mục đích gia đình và
cho các quy trình sấy cơng nghiệp với diện tích lớn lên đến 1000 m2. Trong khi đó,
hệ thống sấy năng lượng mặt trời gián tiếp có thể tránh ảnh hưởng chất lượng thực
phẩm do tiếp xúc trực tiếp với bức xạ UV. Hệ thống sấy năng lượng mặt trời quy mô
lớn được áp dụng trong ngành chế biến thực phẩm sử dụng phương pháp đối lưu tự
nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức để sử dụng mặt trời cho các ứng dụng sấy khô. Một
trong những hệ thống sấy tuần hoàn tự nhiên dung năng lượng mặt trời như trong hình
7. Một ví dụ về các hệ thống sấy tuần hồn cưỡng bức khơng khí bằng quạt được lắp
đặt trong ngành dệt may tại Việt Nam như hình số 8.
Hình 7: Hệ thống sấy thực phẩm trực tiếp ở Ấn Độ dung năng lượng mặt trời [12]
Hình 8: Hệ thống sấy khơng khí bằng năng lượng mặt trời trong ngành dệt may tại Việt Nam [12]
2.3.2.1.2. Bộ thu nhiệt mặt trời làm nóng nước hoặc chất lỏng
Bộ thu nhiệt NLMT dạng tấm phẳng (FPC) được sử dụng phổ biến nhất để sưởi ấm
nước bằng năng lượng mặt trời. Chúng bao gồm một hộp kim loại mỏng được cách nhiệt
ở hai bên và mặt sau, vỏ bằng thủy tinh hoặc nhựa (kính) và bộ hấp thụ nhiệt màu tối.
Việc lắp kính cho phép phần lớn năng lượng mặt trời hấp thụ vào trong hộp trong khi
ngăn chặn sự thoát nhiệt. Tấm hấp thụ nằm trong hộp được sơn một lớp màu tối chọn lọc,
được thiết kế để tối đa hóa lượng năng lượng mặt trời được hấp thụ dưới dạng nhiệt. Nước
được bơm qua các ống nhỏ thường được làm bằng đồng đặt trong tấm hấp thụ. Khi nước
đi qua các ống này, nó hấp thụ nhiệt. Nước nóng sau đó được tập hợp trong một ống thu
lớn hơn để chuyển đến hệ thống nước nóng.
Các bộ thu gồm các ống phân tán (ETC) hiện đại và hiệu quả hơn về mặt thiết kế.
Chúng có thể làm nóng nước đến nhiệt độ cao hơn nhiều và cần ít diện tích hơn. Tuy
nhiên, chúng cũng đắt hơn. Thay vì dùng một tấm hấp thụ, nước ở đây được bơm thông
qua các ống hấp thụ (ống kim loại có lớp phủ hấp thụ bức xạ mặt trời chọn lọc), thu được
nhiệt trước khi đi vào ống thu. Mỗi ống hấp thụ được đặt bên trong một ống thủy tinh mà
khơng khí đã được hút hết tạo môi trường chân không. Các ống thủy tinh cho phép bức
xạ mặt trời đi vào ống hấp thụ, nơi nó có thể biến thành nhiệt. Chân khơng giúp loại bỏ
sự đối lưu cũng như mất nhiệt và hầu như toàn bộ nhiệt hấp thụ được truyền cho nước.
Đối với các quá trình cần nhiệt độ trung bình, các hệ thống thu nhiệt NLMT mới đã
được phát triển thành công. Các hệ thống nhiệt năng lượng mặt trời này sử dụng các thiết
bị phản xạ, thấu kính hoặc các thiết bị quang học khác để chuyển hướng và tập trung bức
xạ mặt trời vào một bộ hấp thụ được gọi là bộ thu tập trung năng lượng mặt trời. FPC
hoặc ETC chân không với bộ thu nhiệt tập trung cũng có thể tạo ra nhiệt độ lên tới 200°C.
Các bộ thu tập trung năng lượng mặt trời như bộ thu dạng chảo parabol trong hình 9 và
bộ thu dạng máng parabol như hình 10, có thể tạo ra hơi áp suất cao với nhiệt độ lên tới
400°C.
Tâm hội tụ
Chảo parabol phản chiếu ánh sáng
Hình 9. Bộ thu dạng chảo parabol
Các hệ thống tập trung chảo parabol sử dụng gương để tập trung bức xạ mặt trời vào
bộ thu, để đặt tại tiêu điểm của chảo. Chất lỏng trong bộ phận thu nhận NLMT được làm
nóng đến nhiệt độ cao, trên 700°C.
Một bộ thu NLMT dạng máng parabol (PTC) hoặc bộ thu thập tiêu điểm đường thẳng
có một gương phản xạ hình parabol tuyến tính tập trung bức xạ của mặt trời vào một ống
thu nằm ở tiêu điểm của máng parabol. Năng lượng này làm nóng nước hoặc dầu chảy
qua đường ống và nhiệt lượng được sử dụng để phát điện hoặc cho mục đích cơng nghiệp
khác. Một hệ thống thu NLMT bao gồm nhiều máng parapol bố trí song song và xếp
thẳng hàng trên trục bắc-nam. Cấu hình này cho phép các máng trên một trục có thể phản
chiếu ánh sang mặt trời khi mặt trời chuyển từ đông sang tây trong ngày để đảm bảo rằng
mặt trời luôn tập trung vào các ống thu như minh họa trong hình 10 và 11.
Ống thu nhiệt
Gương phản xạ
Hệ thống ống dẫn nhiệt
Hình 10. Bộ thu dạng máng parabol
Hình 11. Hệ thống thu nhiệt MT dạng máng parabol lắp đặt ở Đan Mạch
với công suất 16,6 MWth [6]
2.3.2.1.3. Nhiệt điện từ nhiệt năng mặt trời
Các nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng các nhiệt năng của tia sáng mặt trời để đốt
nóng chất lỏng, từ đó các hệ thống truyền nhiệt được sử dụng để tạo ra hơi nước. Hơi
nước này được đưa vào một tuabin hơi giản nở, sinh công làm cho tuabin quay. Tua bin
được kết nối với một máy phát điện, nên khi tuabin quay, máy phát điện quay và điện
được sản xuất. Công nghệ sản xuất nhiệt điện từ NLMT mặt trời tương tự như các công
nghệ thông nhiệt điện thông thường ngoại trừ cách thức sử dụng năng lượng trong nhiên
liệu hóa thạch do đốt cháy trong nồi hơi. Các công nghệ nhiệt mặt trời sử dụng các thiết
bị để hội tụ ánh sang mặt trời chiếu vào chất lỏng cần gia nhiệt để có được nhiệt độ cao
cần thiết cho chất lỏng làm việc. Ba loại hệ thống thu năng lượng mặt trời được sử dụng
trên khắp thế giới là tháp năng lượng mặt trời, máng parabol và chảo parabol năng lượng
mặt trời.
