Khoá luận tốt nghiệp: Tìm hiểu sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước cất bằng công nghệ MED

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khoá luận "Tìm hiểu sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước cất bằng công nghệ MED" được hoàn thành với mục tiêu có thể sản xuất nước cất với chi phí thấp bằng công nghệ Multiple Effect Distillation (MED). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khoá luận tốt nghiệp: Tìm hiểu sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước cất bằng công nghệ MED

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH : Điện Công Nghiệp TÊN ĐỀ TÀI Tìm hiểu sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước cất bằng công nghệ MED Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: THS PHẠM QUANG MINH Sinh viên thực hiện: NGUYỂN MINH TIẾN MSSV: 111C6601 Lớp: C11DT01 Bình Dương, Tháng 05 Năm 2014
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Những nội dung trong báo cáo này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy ThS Phạm Quang Minh Mọi tham khảo dùng trong báo cáo này đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Bình Dương, ngày 20 tháng 05 năm 2014. Sinh viên thực hiện Nguyễn Minh Tiến
LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên cho phép em được gửi đến quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè lời càm ơn chân thành nhất. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Thầy Cô đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn Thầy ThS Phạm Quang Minh đã tận tâm hướng dẫn em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực cơ nhiệt điện lạnh để hoàn thành đồ an tốt nghiệp. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Thầy. Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực cơ nhiệt điện lạnh, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Điện & Điện tử, Thầy Trưởng khoa và Thầy Hiệu Trưởng – Trường Đại học Thủ Dầu Một thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
MỤC LỤC MỤC LỤC .............................................................................................................................. 4 MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 7 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ........ 10 1.1 Năng lượng mặt trời .................................................................................................. 10 1.2 Giới thiệu về nền công nghiệp năng lượng mặt trời. ................................................ 10 1.2.1. Nền công nghiệp năng lượng mặt trời trên thế giới...................................... 11 1.2.2. Đặc điểm............................................................................................................ 13 1.2.3. Hệ thống máng Parabol (Parabol Trough) ..................................................... 13 1.2.4. Hệ thống điện tháp ........................................................................................... 14 1.2.5. Hệ thống đĩa/ động cơ Striling (Dish Stirling) ............................................... 14 1.2.6. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam. .................................................................... 15 1.2.7. Các dự án ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam ...................................... 15 1.2.8. Vài nét về điện mặt trời ở Việt Nam................................................................ 21 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT NƯỚC BẰNG CÔNG NGHỆ MED ........................................................................................................... 23 2.1. Vài nét về nước cất: ................................................................................................. 23 2.2. Các phương pháp chưng cất nước ............................................................................ 24 2.2.1. Chưng cất kiểu truyền thống (Sử dụng năng lượng nhiều lần) .................... 24
2.2.2. Chưng cất có tái sử dụng năng lượng Multiple Effect Distillation (MED) và Multiple Effect Distillation with Mechanical Vapour Compression (MED-MVC). ... 30 2.3. Giới thiệu một số dự án cất nước bằng MED trên thế giới ...................................... 38 2.3.1. Giới thiệu các phương pháp chưng cất nước được ứng dụng trong thực tế ...... 38 2.3.2. Dự án SDIC Thiên Tân (Nhà máy khử muối lớn nhất của Trung Quốc) .......... 39 2.3.3. Dự án Reliance Gujarat (Nhà máy khử muối lớn nhất của Ấn Độ) .................. 40 2.3.4. Dự án Tocopilla (Nhà máy lọc nước muối MVC lớn nhất ở Chile).................. 41 Chương 3: HỆ THỐNG THU NHIỆT TỪ PIN MẶT TRỜI ĐỂ CHƯNG CẤT NƯỚC VÀ TĂNG HIỆU SUẤT PHÁT ĐIỆN .............................................................................. 42 3.1. Giới thiệu: ................................................................................................................ 42 3.2. Nguyên lý làm việc và đặc tính kỹ thuật .................................................................. 45 3.3. Chu trình nước và làm mát pin mặt trời: Chu trình (I) ............................................ 45 Chương 4: KẾT HỢP HEAT PUMP VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ĐỂ CHƯNG CẤT NƯỚC ........................................................................................................................ 48 4.1. Heat pump là gì? Nó có ưu nhược gì? ..................................................................... 48 4.2. Giới thiệu về máy HP-MED-250: ............................................................................ 48 4.3. Mục tiêu của nghiên cứu về máy HP-MED-250: .................................................... 49 4.4. Tại sao kết hợp NLMT và Heat pump? ................................................................... 49 4.5. Mô tả hệ thống giả định HP+SOLAR-MED-400 .................................................... 49 4.6. Phân tích của hệ thống HP+SOLAR-MED-400 ...................................................... 53
4.6.1. Phân tích các chỉ tiêu kinh tế ........................................................................... 53 KẾT LUẬN .......................................................................................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 60
MỞ ĐẦU Giới thiệu: Khai thác và sử dụng năng lượng trong cuộc sống văn minh hiện nay làm biến đổi khí hậu, ô nhiễm nguồn nước. Nước mặt không còn đảm bảo nhu cầu sinh hoạt. Nguồn nước ngầm cũng đang bị ô nhiễm, mặc khác khai thác nước ngầm gây sụt lún. Hiện tượng xâm nhập mặn đang ngày một đe dọa nguồn nước ở các vùng đồng bằng. Đồ án này góp phần vào việc triển khai việc sản xuất nước cất tinh khiết phục vụ cho ăn uống bằng giải pháp tiết kiệm năng lượng và chi phí. Mục tiêu là có thể sản xuất nước cất với chi phí thấp bằng công nghệ Multiple Effect Distillation (MED). Phương pháp chưng cất nước dùng công nghệ Multiple Effect Distillation (MED) kết hợp với Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng sạch có sẵn trong tự nhiên để sản xuất nước cất, vừa tiết kiệm năng lượng, vừa giảm lượng phát thải do sử dụng tiết kiệm năng lượng. Trong đồ án đề cập 2 mô hình chưng cất nước có sử dụng NLMT: • Hệ thống thu nhiệt từ pin mặt trời để chưng cất nước và tăng hiệu suất phát điện: Tìm hiểu một dự án Pilot 10kW solar panel sản suất 60lít nước cất/h • Kết hợp heat pump và năng lượng mặt trời để chưng cất nước: Tìm hiểu mô hình SOLAR + MED-400 sản suất 400lít nước cất/h Phương pháp MED hoạt động hiệu quả và kinh tế với mức tiêu thụ điện thấp. Để sản xuất ra 250 lít nước cất trong một giờ thì tiêu tốn khoảng 10kW điện, khi kết hợp với năng lượng mặt trời lượng điện năng tiêu thụ giữ nguyên nhưng sản lượng nước tắng lến 400lít nước cất/h. Nước ta có bờ biển dài trên 3200km, kèm theo đó là cả một vùng tiếp giáp với biển rộng lớn. Nơi đây nguồn nước thường bị nhiễm mặn, nên việc thiếu nước sạch để ăn uống cũng như trong sinh hoạt cho người dân là đều khó tránh khỏi. Trong phạm vi của báo cáo này sẽ
trình bày phương pháp chưng cất nước dùng công nghệ chưng cất đa tầng (MED) kết hợp với năng lượng mặt trời. Đây sẽ là một giải pháp cho vấn đề thiếu nước sạch ở các vùng nhiễm mặn cũng như hải đảo xa xôi của nước ta. Các nội dung chính của đồ án: • “Chương 1: Tổng quan về năng lượng và năng lượng mặt trời”. Chương này trình bày tầm quan trọng của năng lượng và thực trạng khai thác năng lượng hiện nay làm ảnh hưởng đến môi trường làm biến đổi khí hậu dẫn đến cần phải khai thác các nguồn năng lượng thân thiện khác phục vụ cho phát triển bền vững. Trong đó chúng tôi đặc biệc chú ý đến năng lượng mặt trời vì đây là nguồn năng lượng siêu sạch và dồi dào • “Chương 2: Tồng quan về các phương pháp chưng cất nước bằng công nghệ MED”. Chương này cho chúng ta biết về các phương pháp chưng cất nước để từ đó có thể đưa ra các nhận xét và lựa chọn phương pháp chưng cất tiết kiệm năng lượng và cho ra hiệu quả sử dụng cao. • “Chương 3: Hệ thống thu nhiệt từ pin mặt trời để chưng cất nước và tăng hiệu suất phát điện”. Chương này trình bày một hệ thống Pilot (thử nghiệm) có chức năng vừa làm mát Pin mặt trời để nâng cao hiệu suất phát điện vừa có chức năng sản xuất nước cất nhờ vào nhiệt năng có được từ việc giải nhiệt cho pin mặt trời. Trong hệ thống Pilot này giàn pin mặt trời có công suất 10kW, sản lượng nước cất thu được khoảng 60 lít nước cất trong một giờ nắng. • “Chương 4: Khào sát phân tích thiết kế hệ thống chưng cất nước chạy băng Heat pump két hợp với năng lượng măt trời”. Mục đích của chương này là tìm cách giảm bớt sử dụng năng lượng điện bằng cách kết hợp khai thác nguồn năng lượng mặt trời với Heat Pump để sản xuất nước cất. Những nghiên cứu cho thấy có thể dùng các máng Parabol (Parabilic Trough) để tập trung hấp thụ nhiệt mặt trời cấp nước nóng 90oC cho hệ thống bay hơi MED với GOR = 10 – 14 lần có thể
mang lại hiệu quả cất nước kinh tế. Chương này thử phân tích một hệ thống HP+SOLAR-MED-400 để chưng cất nước tiết kiệm năng lượng.
Chương I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời xét về lâu dài là một giải pháp cho tương lai. Một trong các nguyên nhân khác của việc sử dụng năng lượng mặt trời đó là do tính sạch về mặt môi trường. Trong quá trình sử dụng, nguồn năng lượng này không sinh ra khí nhà kính hay gây ra các hiệu ứng tiêu cực tới khí hậu toàn cầu. Có 2 kiểu chính sử dụng năng lượng mặt trời: - Sử dụng dưới dạng nhiệt năng (nhiệt mặt trời): lò hấp thụ mặt trời, nhà kính... - Sử dụng thông qua sự chuyển hoá thành điện năng (điện mặt trời): hệ thống pin quang điện (hay pin mặt trời); nhiệt điện mặt trời…Ưu điểm là không gây ô nhiễm trong quá trình sản xuất điện. Nhược điểm là Pin mặt trời không phù hợp trong sản xuất điện mang tính công nghiệp bởi sẽ phải cần diện tích rất lớn và chi phí đầu tư còn cao. Nhiệt mặt trời có ưu điểm là phạm vi ứng dụng đơn giản, ít tốn kém .Nhược điểm: việc vận chuyển nhiệt rất khó khăn, hiệu suất không cao, phụ thuộc vào thời tiết. Đồ án này thuộc hướng khai thác năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt nên có ưu điểm là tận dụng được nguồn năng lượng vô tận của mặt trời, giảm được giá thành trong sản xuất nước cất. Khi kết hợp với công nghệ Multiple Effect Distillation (MED) hoàn toàn khắc phụ được yếu tố phụ thuộc vào thời tiết. 1.2 Giới thiệu về nền công nghiệp năng lượng mặt trời. - Năng lượng mặt trời là nguồn gốc sinh ra các dạng năng lượng khác. - Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng hầu như vô tận.
- Khai thác năng lượng mặt trời không gây ô nhiểm, không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái xung quanh. 1.2.1. Nền công nghiệp năng lượng mặt trời trên thế giới Mặc dù trong nửa đầu thế kỷ 21, nguồn hóa thạch vẫn còn chiếm vai trò chủ đạo cung cấp nhu cầu năng lượng của nhân loại nhưng chúng đang trên đường cạn kiệt và là thủ phạm chính gây ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy, loài người đang nỗ lực tìm tòi và khai thác các nguồn năng lượng thay thế. Theo những số liệu dự báo, ngay từ sau năm 2050, năng lượng tái tạo (NLTT) sẽ giữ vai trò chủ đạo cung cấp năng lượng cho con người, trong đó điện mặt trời (ĐMT) sẽ vươn lên vị trí độc tôn, cung cấp tới 3/4 nhu cầu năng lượng của nhân loại vào năm 2100. Trong vòng khoảng 15 năm qua ĐMT phát triển rất nhanh, với tốc độ trung bình là 25%/năm. Công nghiệp điện mặt trời bao gồm quang điện mặt trời (QĐMT) và nhiệt điện mặt trời (NĐMT). Sản lượng điện mặt trời của thế giới 1995-2008 Quang điện mặt trời tiếp tục là một trong những ngành công nghiệp phát triển nhanh nhất thế giới. Thị trường QĐMT thể hiện ba xu hướng rõ ràng là: Loại hình “Tòa nhà ĐMT/ Mái nhà ĐMT” (Building integrated Photovoltaic-BIPV) ngày càng gia tăng; Công nghiệp chế 11
tạo pin mặt trời (PMT), trong đó đáng chú ý là lượng PMT công nghệ màng mỏng (thin-film PV) chiếm phần lớn trong tổng công suất lắp đặt (dẫn đầu thế giới là Hoa Kỳ, Malaysia, Đức…); và sự ra đời hàng loạt các nhà máy QĐMT. Công suất các nhà máy QĐMT nối lưới phát triển mạnh mẽ từ mức 200 KWp đã tăng lên tới mức 3GWp.[1] Tình hình phát triển QĐMT trên bình diện toàn cầu trong năm 2008 đầy biến động Bên cạnh quang điện mặt trời, nhiệt điện mặt trời cũng là ngành công nghiệp năng lượng với nhiều bước tiến và các cơ sở sản xuất mới. Công nghiệp điện mặt trời hội tụ (concentrating solar power plant-CSP) mở ra nhiều khả năng cho phát triển cùng với các phương tiện sản xuất mới. Chảo nhiệt điện mặt trời Stirling là một kế hoạch của hai cường quốc năng lượng mới thế giới CHLB Đức và Tây Ban Nha với tham vọng độc chiếm thị trường NĐMT trong tương lai gần. Đây là bước đi thương mại quan trọng của công nghệ điện mặt trời Stirling. Nhiệt mặt trời cũng phát triển mạnh đạt mức gấp đôi. Đun nước nóng mặt trời và năng lượng sưởi ấm tăng trưởng 15%/năm trong năm 2008, đạt khoảng 145 GWth, gấp đôi công suất năm 2004. Dẫn đầu thế giới là Trung Quốc với ¾ công suất lắp đặt toàn cầu, tiếp theo là Đức, Tây Ban Nha, Nhật… Và trong số các nước đang phát triển, Brazil, Maroc, Tunisia… cũng cho thấy tốc độ “tăng trưởng lắp đặt nóng” của các hệ đun nước nóng mặt trời 12
1.2.2. Đặc điểm − CSP được sử dụng để sản xuất điện đôi khi gọi là nhiệt điện năng lượng mặt trời, thường được tạo ra thông qua hơi nước. − Cần có một khu vực rộng lớn đáng kể để đặt hệ thống − Lắp đặt đơn giản hơn so với các công nghệ nhiệt điện khác 1.2.3. Hệ thống máng Parabol (Parabol Trough) Một máng parabol là hệ thống gương có tác dụng phản xạ ánh sáng tập trung vào bộ tiếp nhận dạng đường (tập trung tuyến tính). Ánh sáng được tập trung vào một vị trí dọc theo đường trọng điểm của hệ thống máng phản xạ. Thiết bị nhận là một ống đặt trực tiếp phía trên giữa các gương parabol và chứa đầy một chất lỏng, hệ thống có một trục theo dõi ánh sáng mặt trời vào ban ngày. Một chất lỏng làm việc (ví dụ như muối nóng chảy ) được đun nóng đến 150-350 ° C (423-623 K (302-662 ° F)) nó chảy qua bộ phận nhận và sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng cho một kiểu năng lượng hệ thống, mục đích của hệ thống chủ yếu là để tạo ra điện năng. Hiện nay hệ thống sử dụng công nghệ CSP-Trough là phát triển nhất. [12] 13
1.2.4. Hệ thống điện tháp Một tòa tháp năng lượng mặt trời bao gồm một loạt các gương phản xạ theo dõi trục kép tập trung ánh sáng mặt trời trên một máy thu trung tâm trên đỉnh một tòa tháp, bộ phận nhận có chứa một chất lỏng, mà có thể bao gồm nước biển. Chất lỏng làm việc nhận nhiệt độ đun nóng đến 500-1000°C (773-1.273 K) và sau đó được sử dụng như là một nguồn năng lượng cho một cơ chế tạo ra điện hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng. Ứng dụng của tháp năng lượng không cao hơn so với các hệ thống máng, nhưng chúng cung cấp hiệu quả cao hơn và khả năng lưu trữ năng lượng tốt hơn, Tây Ban Nha nước đầu tiên có quy mô tháp năng lượng mặt trời lớn trên thế giới. [12] 1.2.5. Hệ thống đĩa/ động cơ Striling (Dish Stirling) Hệ thống này bao gồm: − Gương phản xà dạng Parabolic tròn xoay có tác dụng tập trung ánh sang thanh một điểm vơi hệ số tập trung khoảng 1000 – 2500 lần vào tiêu điểm. − Tại tiêu điểm này lắp một thiết bị chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng rồi thanh điện năng. Thiết bị này gọi là gọi là động cơ Stirling. Hệ thống Dish Stirling bao gồm các phản xạ thống nhất của parabol, là tập trung ánh sáng vào một bộ nhận, vị trí ở tâm điểm của phản xạ. Sự phản xạ ánh nắng Mặt trời được theo dõi dọc theo hai trục quay. Chất lỏng làm việc nhận được nhiệt độ đun nóng đến 250-700 ° C (523-973 K (482-1.292 ° F)) và sau đó được sử dụng cho một động cơ Stirling để tạo ra 14
điện. Đĩa Parabolic là các hệ thống cung cấp cao nhất năng lượng mặt trời để tạo ra điện, rất hiệu quả trong các công nghệ CSP, và có khả năng mở rộng mô-đun của chúng. 1.2.6. Năng lượng mặt trời ở Việt Nam. Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam: Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn.Trải dài từ vĩ độ 8o27’ Bắc (Cà Mau) đến 23o23’ Bắc (Hà Giang), Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao. Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2. Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân. Ở Việt nam, bức xạ mặt trời trung bình 150 kcal/m2 chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE.[1] 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. Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm. Năng lượng mặt trời có thể được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản xuất điện và cung cấp nhiệt.[1] 1.2.7. Các dự án ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam Có bốn dạng công nghệ năng lượng mặt trời hiện đang có mặt trên thị trường Việt nam. Đó là công nghệ năng lượng mặt trời quy mô hộ gia đình, quy mô thương mại sử dụng cho các khách sạn, nhà hàng, bệnh viện, quân đội và các trung tâm dịch vụ, cho làng mạc như đèn công cộng, âm thanh, tivi và trạm cho sạc pin. Tại Việt Nam, các tấm pin quang điện (Photo-voltaic: PV) đều được nhập khẩu trong khi thành phần khác của hệ thống thì được sản xuất trong nước. Tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt Nam (VNPT) và Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) sở hữu các công ty thành viên có chức năng thiết kế và lắp đặt các hệ thống điện mặt trời cho nhu cầu sử dụng nội bộ. Ở Việt nam, các ứng dụng năng lượng mặt trời đã phát triển nhanh chóng kể từ những năm 90. Các ứng dụng bao gồm điện mặt trời cho hộ gia đình và các trung tâm dịch 15
vụ, hệ thống đun nước mặt trời, điện mặt trời PV, hệ thống đèn điện và sấy. Công nghệ lai ghép (Hybrid technology) của các nguồn năng lượng tái tạo, được đặt tên là Manicub, đã được ứng dụng trên các tàu thuỷ, xe cứu thương hay khu biệt thự sử dụng năng lượng mặt Trong số các ứng dụng, công nghệ đun nước mặt trời được xem là có giá trị kinh tế, hiệu quả và phổ biến nhất hiện nay.[1] Mặc dù nguồn năng lượng mặt trời ở Việt nam được công nhận là có tiềm năng lớn, nhưng các dự án điện mặt trời vẫn chưa được chú ý phát triển. Hầu hết các dự án điện mặt trời trên khắp cả nước chỉ ở quy mô nhỏ và tập trung chủ yếu vào việc khai thác nhiệt năng từ năng lượng mặt trời. Chi phí đầu tư lớn là rào cản chủ yếu cho việc phát triển các dự án điện mặt trời ở Việt nam. Việc đầu tư vào năng lượng mặt trời cho nghiên cứu và phát triển rất đáng kể. Những nguồn tài chính đầu tư cho các hoạt động nghiên cứu PV chủ yếu từ các tổ chức quốc tế và cấp chính phủ. Tiêu biểu nhất là việc đầu tư vào phòng thí nghiệm bán dẫn của ĐH quốc gia Hồ Chí Minh (với US$ 5 triệu) và phòng thí nghiệm Nano của Khu công nghệ cao – Hồ Chí Minh (với US$ 11 triệu)[1]. Việc nghiên cứu ứng dụng PV đã và đang diễn ra từ năm 1990 tới nay. Một vài ứng dụng mới đã thành công trong việc thiết kế và lắp đặt như công nghệ lai ghép các nguồn năng lượng tái tạo của Solarlab (Madicub) được ứng dụng trong xe cứu thương, tàu thuỷ và khu biệt thự, điện mặt trời nối lưới SIPV cũng được lắp đặt bởi Solarlab. Nhờ có công nghệ tiên tiến và giá thành cạnh tranh, một vài công nghệ PV được sản xuất ở Việt nam đã được xuất khẩu sang thị trường một số nước Châu Á như Campuchia và Băng La Đét. Các tổ chức tiêu biểu hoạt động trong lĩnh vực năng lượng mặt trời bao gồm Phòng thí nghiệm SolarLab ở TP Hồ Chí Minh thuộc Viện Khoa học Việt nam, Viện năng lượng Việt Nam (thuộc Bộ Công thương) và Trung tâm năng lượng tái tạo của ĐH Bách khoa Hà nội. Trong khuôn khổ của chương trình hợp tác điện mặt trời giữa Bộ Ngoại giao Pháp, Điện lực Pháp và Liên minh Châu Âu, trạm năng lượng mặt trời hữu nghị giữa Việt nam và Pháp đã được thành lập tại TP Hồ Chí Minh. Trạm năng lượng mặt trời này thực hiện chương trình cung cấp điện cho các tỉnh như Gia Lai, Quảng Nam và Bình Phước (IEA, 2005). Ngoài ra, còn có một dự án trọng điểm SELCO, với sự hợp tác của Liên hiệp Hội phụ 16
nữ Việt Nam với trên 600 hệ thống đang trong quá trình hoạt động (Hội đồng kinh tế Úc cho Năng lượng bền vững, 2005). Công suất của các tấm pin PV nằm trong dải từ 500 Wp đến 1500 Wp đã được lắp đặt ở các tỉnh thuộc miền nam cho các hộ gia đình, bệnh viện, trường học và làng xã (Hội đồng kinh tế Úc cho Năng lượng bền vững, 2005). Việc sản xuất các tấm pin quang điện PV bắt đầu xuất hiện ở Việt nam từ giữa những năm 90. Các tấm pin mặt trời làm bằng tinh thể silic được sản xuất ở phòng thí nghiệm trong thời gian từ 1990-2000. Một quy trình khép kín cho việc sản xuất tấm pin mặt trời đã được xây dựng và tấm pin mặt trời đầu tiên được sản xuất ở Việt nam vào năm 2000. Chính phủ Việt nam hỗ trợ để chuyển giao công nghệ PV mới nhất vào Việt nam cũng như thu hút đầu tư từ nước ngoài về sản xuất trong nước hình thành ngành công nghiệp sản xuất tấm pin quang điện PV ở Việt nam. Hiện tại, các công ty tư nhân đang dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất pin quang điện PV. Trong số các công ty đó phải kể đến Nhà máy Mặt trời đỏ đặt tại TP Hồ Chí Minh, cung cấp vật liệu cho sản xuất pin mặt trời ở Bình Dương, Việt Vmicro JS ở TP. Hồ Chí Minh... Đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời là một công nghệ khá phát triển và có giá trị thương mại đã được áp dụng trên cả quy mô hộ gia đình cũng như quy mô công nghiệp. Các hộ gia đình và doanh nghiệp sẵn lòng đầu tư vào bình đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời vì có thể tiết kiệm hoá đơn tiền điện. Cho đến nay, công nghệ sản xuất thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời có thể dễ dàng huy động vốn đầu tư từ thành phần kinh tế tư nhân. Hiện nay, các bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời được sản xuất bởi hơn 10 doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước. Trường ĐH Bách khoa Hà nội, Bách khoa Hồ Chí Minh và ĐH Sư phạm Kỹ thuật Hồ Chí Minh cũng đang nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các hệ thống bình đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời. Để xúc tiến việc sử dụng hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời, trong khuôn khổ Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm, EVN đã thiết kế một chương trình về hệ thống đun nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời vào năm 2009. Chương trình đẩy mạnh việc nghiên cứu, sản xuất và nhập khẩu thiết bị đun 17
nước bằng năng lượng mặt trời sử dụng cho các hộ gia đình và lĩnh vực dịch vụ khác như các trung tâm thương mại, chung cư, bệnh viện, trường học và các văn phòng chính phủ. Các hộ gia đình tham gia chương trình được nhận một khoản hỗ trợ đầu tư là một triệu đồng (tương đương khoảng US$ 50). Các công ty điện trên khắp cả nước, các công ty thiết bị điện mặt trời và Văn phòng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng cũng tham gia vào chương trình này. Cho đến nay, EVN đã xây dựng thí điểm 900 hệ thống bình đun nước sử dụng năng lượng mặt trời, bao gồm PC2 (200), PC-HCM (300), Đồng Nai PC (200) và Đà Nẵng (200). Chương trình được tiếp tục với một kế hoạch để xây dựng thêm 1.000 hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời bởi PC (200), PC3 (250), HCM PC (300), Đồng Nai PC (150) và MTV Đà Nẵng PC (100). [1] Việc sử dụng năng lượng mặt trời cho đun nước cũng được khuyến khích cao trong quân đội. Vụ khoa học kỹ thuật thuộc Bộ Quốc phòng đang trao đổi nghiên cứu và xúc tiến việc sử dụng năng lượng mặt trời trong quân đội. Cho đến nay, có khoảng 10 hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời được lắp đặt trong các trường và cơ sở quân đội, đặc biệt đối với các đơn vị trên các vùng hải đảo xa xôi. Tuy nhiên, việc ứng dụng đun nước sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt nam vẫn còn thấp. Chỉ có 60 hệ thống tập thể và khoảng trên 5.000 hệ thống hộ gia đình đã được lắp đặt. Khoảng 90% hệ thống đun nước sử dụng năng lượng mặt trời là được sử dụng ở các đô thị và 5% ở vùng nông thôn. Xấp xỉ 99% các hệ thống này là do hộ gia đình đầu tư và 1% thuộc về các cơ sở công cộng như bệnh viện, nhà trẻ mẫu giáo, bệnh viện, trường học, khách sạn và nhà hàng. Các hệ thống bình đun với diện tích các tấm pin mặt trời từ 10 đến 60 m2 có thể cung cấp hàng ngày từ 1 đến 5m3 nước nóng với nhiệt độ khoảng 50 oC đến 70oC. Hệ thống bình nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời quy mô hộ gia đình với diện tích các tấm pin khoảng 1-2m2 thì có thể cung cấp khoảng 100 đến 300 lít nước nóng ở nhiệt độ từ 40 oC đến 70oC. Điện mặt trời ở Việt nam được ứng dụng ở vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa và hải đảo. Có khoảng 4.000 hộ gia đình hưởng lợi từ hệ thống điện mặt trời quy mô gia đình (Solar Home Systems - SHSs) và 12.000 người trên khắp vùng miền cả nước đang nhận 18
được điện từ hệ thống pin PV. Tổng công suất PV lắp đặt tại Việt Nam lên đến 4 MW vào năm 2010.[1] Có nhiều dự án điện mặt trời phát triển ở Việt nam từ năm 1990 đến 2008 bao gồm: 1) Dự án điện khí hoá nông thôn Fondem France-Solarlab Vietnam, 1990- 2000 2) Chương trình RET ở Châu Á 1997-2005, tài trợ bởi Tổ chức Sida (Thuỵ Điển), 1997-2005 3) Dự án nối lưới và điện khí hoá nông thôn được thực hiện bởi SolarLab với sự công tác của Bộ Khoa học Công nghệ Việt nam (MOST) và Atersa của Tây Ban Nha, 2006-2009 4) Dự án điện mặt trời với công suất 100 kWp (tài trợ bởi Nedo - Japan) ở Gia Lai, vùng Tây Nguyên. 5) Dự án điện mặt trời với công suất 154 kWp ở khuôn viên Trung tâm Hội nghị Quốc gia, Hà Nội. Một số dự án điện mặt trời đã được lắp đặt tại Việt Nam: Dự án điện mặt trời nối lưới đầu tiên ở Việt Nam trên nóc tòa nhà Bộ Công Thương. Dự án có công suất 12kWp gồm 52module x 230Wp.Sử dụng pin của hãng SolarWorld. Do CHLB Đức tài trợ, công ty Altus của Đức và Trung tâm Năng lượng mới ĐHBK Hà Nội kết hợp triển khai. Dự án Phát điện hỗn hợp Pin mặt trời- Diesel ở thôn Bãi Hương, Cù Lao Chàm, Quảng Nam. Dự án gồm có 166 tấm pin mặt trời công suất 28KW và 2 máy phát có tổng công suất 20KW do Công ty Systech lắp đặt. Tổng vốn đầu tư 412.000USD trong đó chính phủ Thụy Điển tài trợ 332.000USD, còn lại do tỉnh Quảng Nam đầu tư. 19
Trạm điện mặt trời thông minh công suất 1500w - Đảo Ngọc Vừng, T. Quảng Ninh Trung tâm Hội nghị Quốc gia Mỹ Đình. Tổng công suất 154KW Pin mặt trời cho các đảo Trường Sa. Trên quần đảo hiện có tới 4.093 tấm pin mặt trời 220wp. Dự án thử nghiệm “Ứng dụng năng lượng mặt trời và năng lượng gió cung cấp điện cho quần đảo trường sa”. Dự án được thực hiện trong thời gian 24 tháng với tổng kinh phí đầu tư 5,8 tỷ đồng. Đầu tư trong lĩnh vực năng lượng mặt trời được xem là mang lại lợi nhuận trong công nghệ đun nước sử dụng nhiệt mặt trời, đặc biệt khi các thiết bị có thể sản xuất được trong nước. Thị trường cho hệ thống bình đun nước sử dụng năng lượng mặt trời với quy mô hộ gia đình cũng như quy mô công nghiệp là rất lớn. Vì công nghệ này có giá trị thương mại nên nó có thể được sử dụng để thay thế một phần cho hệ thống đun nước bằng điện ở các toà nhà và công sở hiện được ước tính tiêu thụ khoảng 3,6 tỷ kWh mỗi năm. Đầu tư vào lĩnh vực điện mặt trời sẽ gia tăng một cách mạnh mẽ. Chính phủ Việt nam đã chấp thuận sử dụng vốn ODA từ Chính phủ Nhật để xây dựng một nhà máy điện mặt trời nối lưới có công suất 3-5 MWp từ 2009-2012. Chính phủ cũng đã phê duyệt vốn đầu tư nhà 20