Xây dựng dây chuyền sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các thiết bị trạm pin mặt trời phục vụ miền núi hải đảo

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:134

Thêm vào BST

Báo xấu

143
lượt xem 53
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Pin năng lượng Mặt trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là phần tử bán dẫn quang có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các linh kiện cảm biến ánh sáng là các dạng diod p-n, dùng biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện. Các pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế. Do giá thành còn đắt, chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới như núi cao, ngoài đảo xa, hoặc phục...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng dây chuyền sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các thiết bị trạm pin mặt trời phục vụ miền núi hải đảo

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng ________________________________________________________ B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶I ®¶o (l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o lý s¬n tØnh qu¶ng ng∙i ) 6214 24/11/2006 Hµ néi 3 – 2006 1
Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ ViÖn n¨ng l−îng Sè 6 T«n ThÊt Tïng - Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶I ®¶o (l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o lý s¬n tØnh qu¶ng ng∙i ) Chñ nhiÖm dù ¸n: TS. Ph¹m Kh¸nh Toµn Hµ néi 3 – 2006 2
Néi dung chÝnh Trang PhÇn I: Tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n nghiªn cøu khoa 1 häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ 1.1 Më ®Çu 1 1.2 Kinh phÝ thùc hiÖn dù ¸n 3 1.3 Kinh phÝ thu håi dù ¸n 3 1.4 thêi gian thùc hiÖn dù ¸n 3 1.5 S¶n phÈm nghiÖm thu 3 PhÇn II: B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt c¸c kÕt qu¶ thùc 5 hiÖn dù ¸n 2.1- C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n 5 2.2- Tæng quan: ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông 7 2.2.1- Pin mÆt trêi 7 2.2.2- Nguån ®iÖn mÆt trêi 9 2.2.3 T×nh h×nh nghiªn cøu, øng dông ®iÖn mÆt trêi 12 2.3- KÕt qu¶ nghiªn cøu, triÓn khai dù ¸n 16 2.3.1. X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ 16 ®iÖn mÆt trêi 2.3.2- Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c bé ®iÒu khiÓn 23 2.3.3- ThiÕt kÕ chÕ t¹o bé ®æi ®iÖn 34 2.3.4 Nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o bé rung cho ®Ìn èng 12VDC 42 2.3.5 ChÕ t¹o ch©n gi¸ 46 2.3.6 KiÓm tra trªn thùc tÕ hiÖn trêng c¸c thiÕt bÞ ®îc thiÕt kÕ chÕ t¹o 46 PhÇn III: Kinh PhÝ Dù ¸n 55 3.1 Kinh phÝ chÕ t¹o 55 3.1.1 ChÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn 55 3.1.2 ChÕ t¹o bé biÕn ®æi ®iÖn: 56 3.1.3 ChÕ t¹o C¸c lo¹i ®Ìn: 56 3.1.4 ChÕ t¹o C¸c lo¹i thiÕt bÞ: 56 3.2 TriÓn khai l¾p ®Æt 56 3.3 Gi¸ thµnh b¸n thiÕt bÞ 57 3.4 HiÖu qu¶ Kinh tÕ. 58 3.4.1 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y m¸y ph¸t 58 3.4.2 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y b»ng tr¹m pin mÆt trêi 58 3. 5 Kinh phÝ duyÖt thùc hiÖn Dù ¸n 61 PhÇn IV: KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 62 Phô lôc 67 3
phÇn I tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ 1.1 Më ®Çu HiÖn nay viÖc sö dông hiÖu qu¶ nguån n¨ng l−îng mÆt trêi cã mét ý nghÜa rÊt lín, gãp phÇn ®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh c¶i thiÖn, n©ng cao ®êi sèng cña d©n vïng miÒn nói vµ h¶i ®¶o. Nhµ n−íc ®· ®Çu t− rÊt m¹nh cho viÖc ph¸t triÓn l−íi ®iÖn vÒ vïng n«ng th«n, ®Æc biÖt lµ vïng nói cao, vïng s©u vµ h¶i ®¶o. Do ®Æc thï vÒ ®Þa h×nh phøc t¹p, ph©n bè d©n th−a thít, kh«ng theo mét quy ho¹ch nµo nªn viÖc kÐo l−íi ®iÖn rÊt khã kh¨n. Theo quy ho¹ch ph¸t triÓn ®iÖn lùc ViÖt Nam giai ®o¹n 2006 ®Õn 2015, xÐt ®Õn triÓn väng 2025. TÝnh ®Õn n¨m 2010 vÉn cßn hµng tr¨m x· kh«ng thÓ ®−a l−íi ®iÖn quèc gia tíi ®−îc. ViÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng cho nh÷ng vïng nµy chñ yÕu lµ nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o, nguån n¨ng l−îng t¹i chç. ë n−íc ta c«ng nghÖ n¨ng l−îng t¸i t¹o ®· vµ ®ang ®−îc øng dông mang l¹i hiÖu qu¶ rÊt ®¸ng khÝch lÖ phôc vô v¨n ho¸ chÝnh trÞ x· héi, riªng nguån ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng vµ sinh ho¹t cho c¸c vïng trªn ®−îc thùc hiÖn chñ yÕu lµ c«ng nghÖ pin mÆt trêi, theo c¸c d¹ng sau: Tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh Tr¹m pin mÆt trêi tËp thÓ Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh c¶n trë viÖc ph¸t triÓn réng r·i c¸c tr¹m pin mÆt trêi lµ chi phÝ ®Çu t− thiÕt bÞ cßn cao, ®Çu t− vµo c¸c vïng cßn rÊt nghÌo nµn, tr×nh ®é d©n trÝ thÊp, kh«ng mang l¹i hiÖu qu¶ thiÕt thùc. §Ó thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n ViÖt Nam, §¶ng vµ Nhµ n−íc ta ®· cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®Çu t− rÊt lín tõ nhiÒu n¨m nay. §èi víi nh÷ng khu vùc d©n c− thuéc vïng nói vµ vïng s©u vïng xa, vïng d©n téc Ýt ng−êi, vïng h¶i ®¶o n¬i mµ l−íi ®iÖn quèc gia ch−a thÓ v−¬n tíi ®−îc th× viÖc 4
sö dông n¨ng l−îng ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng, th«ng tin liªn l¹c vµ v¨n ho¸ x· héi ph¶i dùa vµo c¸c nguån n¨ng l−îng ®iÖn s¶n xuÊt t¹i chç, trong ®ã nguån n¨ng l−îng ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng nguån quan träng ®−îc quan t©m nghiªn cøu øng dông. Trong nhiÒu n¨m trë l¹i ®©y do ®iÒu kiÖn vµ n¨ng lùc khoa häc c«ng nghÖ ViÖt Nam ch−a ph¸t triÓn, nªn thiÕt bÞ pin mÆt trêi vµ c¸c phô kiÖn ®i kÌm phÇn lín ph¶i nhËp ngo¹i. Gi¸ c¶ nhËp ngo¹i c¸c chñng lo¹i pin mÆt trêi trªn thÕ giíi vµo ViÖt Nam rÊt ®a d¹ng vµ kh¸ cao so víi thu nhËp vµ kh¶ n¨ng kinh tÕ cña ng−êi d©n ViÖt Nam nãi chung, cßn ®èi víi vïng s©u, vïng xa l¹i cßn cao h¬n nhiÒu. XuÊt ph¸t tõ môc tiªu yªu cÇu ph¸t triÓn kinh tÕ x· héØ ë miÒn nói vµ h¶i ®¶o, ViÖn N¨ng L−îng ®· thùc hiÖn thµnh c«ng Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o: (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng∙i). Còng cÇn nhÊn m¹nh r»ng Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm c¸c thiÕt bÞ cña tr¹m pin mÆt trêi, gi¸ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö s¶n xuÊt trong n−íc chØ vµo kho¶ng 50 - 60% so víi gi¸ nhËp ngo¹i, chÊt l−äng ®¶m b¶o, phï hîp víi d©n trÝ hay tr×nh ®é m«i tr−êng miªn nói vµ h¶i ®¶o. Nh− vËy cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng, tr×nh ®é kü thuËt vµ c«ng nghÖ trong n−íc hoµn toµn cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong c¸c hÖ nguån ®iÖn n¨ng l−îng míi nãi chung vµ ®iÖn mÆt trêi nãi riªng víi gi¸ c¶ rÎ h¬n, chÊt l−îng chÊp nhËn ®−îc. - Hoµn thµnh viÖc chÕ t¹o c¸c phô kiÖn cho tr¹m pin mÆt trêi, l¾p ®Æt, vËn hµnh vµ chuyÓn giao c«ng nghÖ cho c¸c ®Þa ph−¬ng thuéc miÒn nói vµ h¶i ®¶o, gãp phÇn thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh §KHNT cña chÝnh phñ. - Kh¼ng ®Þnh sù thµnh c«ng cña c¸c ®Ò tµi NCKH cña ViÖn N¨ng l−îng ®· ®−îc nghiÖm thu, gãp phÇn ®Èy m¹nh sù g¾n kÕt gi÷a c«ng t¸c NCKH víi phôc vô ®êi sèng x· héi - Kh¼ng ®Þnh kh¶ n¨ng tù chÕ t¹o vµ l¾p r¸p thiÕt bÞ pin mÆt trêi trong n−íc, trong ®ã cã chó ý ®iÒu kiÖn sö dông kü thuËt, nguyªn vËt liÖu vµ tr×nh ®é c¸n bé kü thuËt trong n−íc. 5
- T¹o tiÒn ®Ò ®Ó nh©n réng m« h×nh kÕt hîp tr¹m pin mÆt trêi víi c¸c d¹ng n¨ng l−îng kh¸c nh»m ®Èy m¹nh chiÕn l−îc ph¸t triÓn bÒn v÷ng, sö dông n¨ng l−îng tiÕt kiÖm vµ hiÖu qu¶. - Lµ c¬ së ®Ó kªu gäi vèn ®Çu t− vµ hç trî tõ c¸c tæ chøc Quèc tÕ trong chiÕn l−îc ph¸t triÓn n¨ng l−îng tõ nhiªn liÖu s¹ch. - TiÕn dÇn ®Õn tù tóc hoµn toµn trong chÕ t¹o thiÕt bÞ, chñ ®éng vÒ c«ng nghÖ sö dông n¨ng l−îng pin mÆt trêi. 1.2 Kinh phÝ thùc hiÖn dù ¸n Tæng kinh phÝ thùc hiÖn Dù ¸n : 2.700 triÖu ®ång Kinh phÝ cña ViÖn N¨ng L−îng thùc hiÖn : 1.000 triÖu ®ång Kinh phÝ hç trî tõ ng©n s¸ch nhµ n−íc : 1700 triÖu ®ång 1.3 Kinh phÝ thu håi dù ¸n Kinh phÝ thu håi: 1015.2 triÖu ®ång Thêi gian thu håi: §ît 1: th¸ng 6/2008 §ît 2: th¸ng 12/2008 1.4 thêi gian thùc hiÖn dù ¸n Tõ 1/2004 ®Õn 12/2005 1.5 S¶n phÈm nghiÖm thu 6
Danh môc c¸c s¶n phÈm KHCN nghiÖm thu TT Tªn s¶n phÈm Sè C¸c chØ tiªu kinh tÕ- kü thuËt l−îng chñ yÕu Bé ®iÒu khiÓn: I = 15 A 225 bé I = 15A, U = 13,8V ng¾t n¹p, 1 U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0=400 I = 30A :110 bé 110 bé I = 30A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0=400 I = 40A: 110 bé. 110 bé I = 40A, U = 13,8V ng¾t n¹p, U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t t¶i, hiÖu suÊt 89 =>94%, t0=400 2 Bé ®æi ®iÖn:12VDC/220AC, 300VA 50 bé 300VA, sãng thang 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 85%. 12VDC/220AC 600VA 50bé 600VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 85%. 24V DC / 220AC, 1500VA 20 bé 1500VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 21V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 78% 12VDC/220AC, 1000WVA 50bé 1000VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V, hiÖu suÊt 78% 3 §Ìn tuýp 12VDC, 20W, 400 bé I=1,4 - 1,6A, U = 10,5V ng¾t t¶i §Ìn tiÕt kiÖm 12V DC , 10 W 60 bé I= 0,9 - 1,1A, U = 10,5V ng¾t t¶i 4 Tr¹m Pin mÆt trêi gia ®×nh, 75Wp 20 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV 5 Tr¹m Pin mÆt trêi tËp thÓ, 300Wp 2 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, thiÕt bÞ y tÕ 6 Tr¹m Pin mÆt trêi trÎ må c«i, 150Wp 1 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV 7 TÊm pin mÆt trêi cña NhËt: §Ó øng dông thiÕt bÞ chÕ t¹o Lo¹i 50Wp 50 tÊm Lo¹i 80Wp 30 tÊm 8 ChÕ t¹o ch©n gi¸, mua ¾c quy 40 ¾c quy 100Ah, 30 bé ch©n gi¸ 9 M¸y tÝnh x¸ch tay 1 m¸y Thu thËp sè liÖu 7
PhÇn II B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt C¸c kÕt qu¶ thùc hiÖn dù ¸n 2.1- C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n C¸c nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o (NLM & TT) lµ lo¹i nguån n¨ng l−îng (NL) rÊt thêi sù hiÖn nay. Nã kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ cã tiÒm n¨ng lµ v« h¹n. Víi hai ®Æc tÝnh nµy, nã sÏ lµ mét nguån trong c¸c nguån NL thay thÕ cho nguån NL ho¸ th¹ch g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ ®· bÞ khai th¸c gÇn c¹n kiÖt. Xu h−íng chung cña c¶ thÕ giíi hiÖn nay lµ nghiªn cøu t×m kiÕm c¸c c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶ c¸c nguån NLM&TT thay thÕ c¸c nguån NL ho¸ th¹ch. §èi víi ViÖt Nam th× c¸c nguån NLM&TT còng rÊt quan träng, cÇn ph¶i ®−îc tÝnh ®Õn trong c©n b»ng NL quèc gia trong thêi gian tíi. C¸c nguån NLM&TT cã thÓ khai th¸c ë mäi n¬i, mäi ®Þa ph−¬ng. §Æc biÖt nhiÒu khu vùc n«ng th«n vïng s©u, vïng xa, n¬i mµ ®iÖn l−íi kh«ng thÓ kÐo ®Õn ®−îc, hoÆc chi phÝ qu¸ lín th× viÖc øng dông NLM&TT lµ ph−¬ng ¸n hîp lý. ViÖt Nam ®−îc thiªn nhiªn ban tÆng cho nguån tµi nguyªn NLM&TT ®a d¹ng vµ kh¸ dåi dµo. Do ë vµo khu vùc nhiÖt ®íi, tõ 80 ®Õn 23o vÜ tuyÕn B¾c nªn cã nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó. C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi n»m trong kho¶ng 110kcal/cm2.n¨m (khu §«ng B¾c) ®Õn 175 kcal/cm2.n¨m (Nam Trung bé vµ Nam bé). Sè giê n¾ng trung b×nh biÕn ®æi tõ 1500 giê/n¨m ®Õn 2600 giê/n¨m. Nãi chung trªn toµn l·nh thæ, n¨ng l−îng mÆt trêi cã tiÒm n¨ng kh¸ lín, cã thÓ khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶, ®Æc biÖt tõ §µ N½ng trë vµo. V× vËy nguån n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét trong c¸c nguån quan träng ®−îc lùa chän ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c khu vùc n«ng th«n vïng s©u vïng xa trong ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n hiÖn nay cña ChÝnh phñ. Trong khu«n khæ Ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, nh÷ng n¨m gÇn ®©y nhµ n−íc ®· ®Çu t− rÊt lín cho viÖc ph¸t triÓn l−íi ®iÖn vÒ vïng n«ng th«n, ®Æc biÖt lµ vïng nói cao, vïng s©u vµ h¶i ®¶o. Do ®Æc thï vÒ ®Þa h×nh phøc t¹p, ph©n bè d©n th−a thít, kh«ng theo mét quy ho¹ch nµo nªn viÖc kÐo l−íi ®iÖn rÊt khã kh¨n. Theo quy ho¹ch ph¸t triÓn ®iÖn lùc ViÖt Nam giai ®o¹n 8
2001 ®Õn 2010, xÐt ®Õn triÓn väng 2020 th× tÝnh ®Õn n¨m 2010 vÉn cßn hµng tr¨m x· kh«ng thÓ ®−a l−íi ®iÖn quèc gia tíi ®−îc. ViÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng cho nh÷ng vïng nµy chñ yÕu sÏ lµ nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o. C«ng nghÖ pin mÆt trêi hay ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ −u viÖt v× nh÷ng lý do sau ®©y: - Nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó, cã thÓ khai th¸c øng dông ë bÊt kú ®Þa ph−¬ng nµo trªn l·nh thæ n−íc ta. - HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi l¾p ®Æt, vËn hµnh, b¶o d−ìng rÊt ®¬n gi¶n, rÊt phï hîp víi tr×nh ®é d©n trÝ cßn thÊp ë c¸c khu vùc n«ng th«n - HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi lµm viÖc tin cËy vµ cã tuæi thä cao. C«ng nghÖ ®iÖn PMT ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông ë n−íc ta tõ h¬n m−êi n¨m l¹i ®©y, chñ yÕu cho c¸c khu vùc ch−a cã l−íi ®iÖn, ®Ó cung cÊp ®iÖn sinh ho¹t cho c¸c d¹ng phô t¶i nh− : - Hé gia ®×nh, c«ng suÊt tÊm pin th−êng trong kho¶ng 40 Wp ®Õn 75Wp - Hé tËp thÓ nh− tr¹m x¸, tr−êng häc, nhµ v¨n ho¸, ®ån biªn phßng, c«ng suÊt dµn pin mÆt trêi th−êng tõ 100Wp ®Õn vµi ngh×n Wp - Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c nh− c¸c c¬ quan trªn c¸c ®¶o, c¸c tr¹m cÊp nguån cho hÖ thèng thiÕt bÞ viÔn th«ng, c¸c tr¹m ®Ìn biÓn, c«ng suÊt lo¹i tr¹m nµy cã thÓ tõ 500Wp ®Õn mét vµi ngh×n Wp. Tuy nhiªn do thiÕu chÝnh s¸ch vÜ m« ®èi víi c¸c nguån vµ c«ng nghÖ NL t¸i t¹o nãi chung vµ NL mÆt trêi nãi riªng nªn viÖc triÓn khai øng dông cßn mang tÝnh tù ph¸t, manh món vµ nhá lÎ. Ngoµi ra, mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh c¶n trë viÖc ph¸t triÓn øng dông réng r·i c¸c tr¹m pin mÆt trêi lµ chi phÝ ®Çu t− ban ®Çu cßn cao trong khi phÇn lín c¸c øng dông l¹i lµ cho c¸c vïng n«ng th«n cßn rÊt nghÌo, tr×nh ®é d©n trÝ thÊp. Thêi gian gÇn ®©y, do nhËn thøc ®−îc tÇm quan träng cña c¸c nguån vµ c«ng nghÖ NL t¸i t¹o ®èi víi Ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, §¶ng vµ Nhµ n−íc ta ®· b¾t ®Çu cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®Çu t− khuyÕn khÝch nghiªn cøu øng dông NL t¸i t¹o. §èi víi nh÷ng khu vùc d©n c− thuéc vïng nói vµ vïng s©u vïng xa, vïng d©n téc Ýt ng−êi, vïng h¶i ®¶o n¬i mµ l−íi ®iÖn quèc gia ch−a thÓ v−¬n tíi ®−îc hoÆc qu¸ tèn kÐm vµ hiÖu qu¶ l¹i qu¸ thÊp th× viÖc sö dông n¨ng l−îng ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng, th«ng tin liªn l¹c vµ v¨n ho¸ x· héi ph¶i dùa vµo c¸c nguån ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt t¹i chç, trong ®ã nguån n¨ng l−îng 9
®iÖn mÆt trêi vµ thuû ®iÖn nhá lµ nh÷ng nguån quan träng ®−îc quan t©m nghiªn cøu øng dông. Cho ®Õn nay, trong mét hÖ thèng ®iÖn pin mÆt trêi, th× chØ cã tÊm Pin hay m« ®un pin mÆt trêi ph¶i nhËp ngo¹i, cßn c¸c thµnh phÇn cßn l¹i nh− c¸c bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn,... ®· ®−îc nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt trong n−íc. ViÖc s¶n xuÊt trong n−íc, võa gióp tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ, võa t¹o ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn s¶n xuÊt kinh doanh, t¹o thªm c«ng ¨n viÖc lµm vµ thu nhËp cho ng−êi lao ®éng trong n−íc. Ngoµi ra, viÖc thay thÕ c¸c thiÕt bÞ ®−îc s¶n xuÊt trong n−íc cßn t¹o ra nh÷ng ®iÒu kiÖn thuËn lîi vµ hiÖu qu¶ cho c«ng t¸c qu¶n lý vµ b¶o d−ìng c¸c hÖ thèng ®iÖn pin mÆt trêi. XuÊt ph¸t tõ t×nh h×nh nãi trªn trªn ViÖn N¨ng L−îng ®· lËp vµ ®−îc Bé KHCN giao cho thùc hiÖn Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o: (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng∙i). 2.2- Tæng quan ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông 2.2.1- Pin mÆt trêi 2.2.1.1. Pin mÆt trêi Mét líp tiÕp xóc gi÷a 2 lo¹i b¸n dÉn, lo¹i p vµ lo¹i n t¹o ra mét hÖ ®iÖn tö cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi trùc tiÕp n¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi thµnh ®iÖn n¨ng nhê hiÖu øng quang ®iÖn bªn trong ®−îc gäi lµ pin mÆt trêi. Pin mÆt trêi ®−îc s¶n xuÊt vµ øng dông phæ biÕn hiÖn nay ®−îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu tinh thÓ b¸n dÉn Silicon (Si). Si cã ho¸ trÞ 4. Tõ tinh thÓ Si tinh khiÕt, ®Ó cã vËt liÖu tinh thÓ b¸n dÉn Si lo¹i n ký hiÖu lµ: n-Si HiÖn nay ng−êi ta còng ®· ®−a ra thÞ tr−êng c¸c pin mÆt trêi b»ng vËt liÖu Si v« ®Þnh h×nh. Pin mÆt trêi lo¹i nµy cã −u ®iÓm lµ tiÕt kiÖm ®−îc vËt liÖu trong s¶n xuÊt do ®ã gi¸ thµnh rÎ h¬n. Tuy nhiªn, so víi pin mÆt trêi tinh thÓ th× hiÖu suÊt biÕn ®æi quang ®iÖn cña nã thÊp vµ kÐm æn ®Þnh khi lµm viÖc ngoµi trêi. Ngoµi lo¹i Si, ng−êi ta cßn nghiªn cøu vµ thö nghiÖm c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c cã nhiÒu høa hÑn nh− hÖ Sunfit Cadmi-®ång, Galium-Arsenit (GaAs),...Tuy nhiªn, hiÖn nay viÖc nghiªn cøu chÕ t¹o vµ sö dông c¸c pin mÆt trêi tõ c¸c vËt liÖu kh¸c Si chØ míi ë ph¹m vi vµ qui m« thÝ nghiÖm vµ øng dông trªn ph¹m vi nhá. 10
2.2.1.2. M« ®un c¸c pin mÆt trêi C¸c pin mÆt trêi sÏ ph¶i lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn ngoµi trêi l©u dµi. V× vËy ®Ó b¶o vÖ c¸c líp tiÕp xóc vµ d©y nèi, b¶o vÖ vËt liÖu c¸ch ®iÖn vµ do ®ã t¨ng tuæi thä pin mÆt trêi cÇn ph¶i ®ãng kÝn pin mÆt trêi trong c¸c vËt liÖu trong suèt. TÊt nhiªn kh«ng thÓ ®ãng gãi tõng pin mét mµ ng−êi ta ®ãng gãi hµng chôc pin t¹o ra mét m« ®un hay tÊm pin mÆt trêi (xem h×nh 2.1). Ng−êi ta ph¶i lùa chän c¸c pin hoµn toµn hoÆc gÇn hoµn toµn gièng nhau vÒ c¸c ®Æc tr−ng quang ®iÖn vµ c¬ häc ®Ó xÕp vµo mét m« ®un. TÊm kÝnh phÝa trªn TÊm keo EVA Líp c¸c pin mÆt trêi ®· hµn ghÐp ®iÖn TÊm keo EVA TÊm ®¸y H×nh 2.1: C¸c líp vËt liÖu trong mét m« ®un tr−íc khi Ðp (h×nh bªn tr¸i) vµ m« ®un pin mÆt trêi hoµn thiÖn (h×nh bªn ph¶i) ViÖc ®o ®¹c, kiÓm tra c¸c th«ng sè quang ®iÖn ®−îc tiÕn hµnh nghiªm ngÆt ®èi víi tõng cell ®Ó ghÐp thµnh tõng tÊm pin mÆt trêi hay m« ®un. Bøc x¹ ®Ó kiÓm tra nguån cã thÓ lµ bøc x¹ mÆt trêi tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o cã c−êng ®é chuÈn Eo = 1.000W/m2 vµ ®o ë nhiÖt ®é chuÈn To = 25oC. HiÖu suÊt biÕn ®æi quang ®iÖn cña PMT tinh thÓ Si hiÖn nay n»m trong kho¶ng 12 ®Õn 14%. 11
2.2.1.3- C¸c th«ng sè kü thuËt cña m« ®un pin mÆt trêi §Ó tr¸nh c¸c ghÐp nèi kh«ng ®óng c¸c m« ®un t¹o thµnh dµn lín g©y ra tæn thÊt ®iÖn n¨ng vµ h− háng pin, ng−êi s¶n xuÊt cÇn ph¶i ®o ®¹c, kiÓm tra chÝnh x¸c mét sè ®Æc tr−ng d−íi ®©y vµ ghi râ trªn m« ®un hoÆc trong c¸c tµi liÖu b¸n kÌm m« ®un. §ã lµ: - C«ng suÊt lµm viÖc cùc ®¹i Pmax (Wp) ; - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ISC (A) ; - §iÖn thÕ hë m¹ch VOC (V) ; - Dßng ®iÖn lµm viÖc tèi −u IOPT (A) ; - §iÖn thÕ lµm viÖc tèi −u VOPT (V) ; - HiÖu suÊt cùc ®¹i η (%) ; - NhiÖt ®é m«i tr−êng lµm viÖc cho phÐp (0C) ; - KÝch th−íc, träng l−îng m« ®un. Ngoµi c¸c ®o ®¹c trªn, c¸c m« ®un cßn ph¶i ®¹t c¸c tiªu chuÈn kh¸c nh−: ®é c¸ch ®iÖn, ®é bÒn c¬ häc (chÞu ®−îc giã cÊp 12 hay130km/ giê, chÞu ®−îc m−a ®¸), chÞu ®é Èm. 2.2.2- Nguån ®iÖn mÆt trêi HiÖn nay cã hai hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi th«ng dông. §ã lµ hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi nèi l−íi vµ hÖ nguån ®éc lËp. Trong hÖ nguån pin mÆt trêi nèi l−íi, ®iÖn mét chiÒu tõ dµn pin mÆt trêi ®−îc biÕn ®æi thµnh ®iÖn xoay chiÒu vµ ®−îc hoµ vµo m¹ng l−íi ®iÖn c«ng nghiÖp. C«ng nghÖ nµy ®−îc sö dông phæ biÕn ë c¸c n−íc ph¸t triÓn nh− Mü, NhËt B¶n, Ph¸p, §øc,.... ¦u ®iÓm cña lo¹i nguån nµy lµ kh«ng cÇn dïng bé dù tr÷ ®iÖn n¨ng, mét thµnh phÇn chiÕm tû träng kinh phÝ lín, ph¶i ch¨m sãc b¶o d−ìng phøc t¹p vµ g©y « nhiÔm m«i tr−êng. §èi víi c¸c khu vùc kh«ng cã l−íi ®iÖn hoÆc nhu cÇu sö dung ®iÖn víi qui m« nhá, ng−êi ta dïng c«ng nghÖ nguån pin mÆt trêi ®éc lËp. PhÇn lín c¸c øng dông nguån ®iÖn mÆt trêi thuéc khu vùc n«ng th«n, vïng s©u vïng xa ë c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn ng−êi ta sö dông c«ng nghÖ nguån ®éc lËp. D−íi ®©y chóng ta chØ giíi h¹n nghiªn cøu lo¹i hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp. 2.2.2.1- HÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp Mét hÖ thèng n¨ng l−îng pin mÆt trêi ®éc lËp gåm cã mét sè thµnh phÇn sau ®©y: - Dµn hay nguån pin mÆt trêi - Bé tÝch tr÷ ®iÖn n¨ng (Bé ¾c qui) 12
- C¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn - Bé biÕn ®æi ®iÖn - C¸c t¶i tiªu thô ®iÖn. S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng n¨ng l−îng pin mÆt trêi tæng qu¸t ®−îc tr×nh bµy trong h×nh 2- 2. Dµn PMT Bé ®iÒu T¶i DC khiÓn Bé ¾c quy Bé biÕn ®æi T¶i AC ®iÖn H×nh 2.2: S¬ ®å khèi hÖ ®iÖn mÆt trêi tæng qu¸t C¬ cÊu vµ c¸c chøc n¨ng cña thµnh phÇn trong hÖ nguån ®iÖn PMT cã thÓ m« t¶ tãm t¾t nh− sau. a- Dµn pin mÆt trêi: Gåm mét hay mét sè m« ®un pin mÆt trêi ghÐp (song song, nèi tiÕp hay hçn hîp) l¹i ®Ó t¹o nguån c«ng suÊt ®iÖn, hiÖu ®iÖn thÕ theo yªu cÇu. Nã cã nhiÖm vô hÊp thô ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ biÕn ®æi trùc tiÕp thµnh ®iÖn mét chiÒu cung cÊp cho c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn. b- Bé ¾c qui hay bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng: C¸c thiÕt bÞ sö dông vµ tiªu thô ®iÖn ®−îc gäi chung lµ t¶i. Th«ng th−êng c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn nh− c¸c thiÕt bÞ th«ng tin, ®Ìn chiÕu s¸ng, TV, radio... yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc kÓ c¶ vµo c¸c thêi gian kh«ng cã n¾ng. Trong lóc ®ã, pin mÆt trêi chØ ph¸t ®iÖn lóc cã n¾ng. V× vËy cÇn ph¶i cã mét bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng (vÝ dô bé ¾c qui). Ngoµi ra c¸c bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng cßn cã t¸c dông æn ®Þnh thÕ ®iÖn cÊp cho t¶i. Trong mét sè tr−êng hîp ®Æc biÖt, vÝ dô t¶i lµ m¸y b¬m n−íc, kh«ng cÇn ph¶i ho¹t ®éng lóc kh«ng cã n¾ng, th× hÖ cã thÓ kh«ng cÇn thµnh phÇn tÝch tr÷ n¨ng l−îng nµy. Th«ng sè quan träng cña mét bé ¾c quy lµ hiÖu ®iÖn thÕ vµ dung l−îng cña nã. HiÖu ®iÖn thÕ tÝnh b»ng V, cßn dung l−îng ®−îc tÝnh b»ng Am-pe-giê (Ah) hay o¸t-giê (Wh). VÝ dô c¸c lo¹i ¾c quy 12V-100Ah, 24V-400Ah, 48V- 600Ah,v.v...HiÖu ®iÖn thÕ vµ dung l−îng cña bé ¾c quy ph¶i ®−îc tÝnh to¸n phï hîp víi c¸c t¶i tiªu thô vµ c«ng suÊt dµn PMT. 13
c- Bé ®iÒu khiÓn (B§K) (Solar Controller): B§K lµ mét thiÕt bÞ ®iÖn tö, nã cã nhiÖm vô kiÓm so¸t tù ®éng c¸c qu¸ tr×nh n¹p vµ phãng ®iÖn cña ¾c quy, b¶o vÖ ¾c quy vµ b¶o vÖ c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn. Khi ¾c quy ®· ®−îc n¹p ®iÖn no, dung l−îng cña ¾c quy ®¹t 100%, th× B§K sÏ tù ®éng c¾t hoÆc gi¶m dßng n¹p ®iÖn cho ¾c quy tõ dµn PMT. Nhê vËy ¾c quy tr¸nh ®−îc tr¹ng th¸i “qu¸ no” gi¶m tuæi thä cña nã. Ng−îc l¹i, khi ¾c quy bÞ ®ãi qu¸, vÝ dô dung l−îng cña nã chØ cßn l¹i 30% th× B§K còng tù ®éng c¾t dßng ®iÖn cÊp cho c¸c t¶i, nhê vËy ¾c quy kh«ng bÞ phãng ®iÖn qu¸ kiÖt, dÉn ®Õn h− háng ¸c quy. d- Bé biÕn ®æi ®iÖn (Inverter) : Trong tr−êng hîp c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn mét chiÒu 12V, 24V, 48V.... th× ng−êi ta cã thÓ sö dông ®iÖn ngay sau B§K. Cßn nÕu cã c¸c thiÕt bÞ tiªu thô ®iÖn dïng dßng ®iÖn xoay chiÒu, vÝ dô 220V, 50Hz, nh− TV mµu, qu¹t, b¬m n−íc, tñ l¹nh,v.v... th× trong hÖ nguån cÇn cã thªm mét Bé biÕn ®æi ®iÖn. Còng nh− B§K, Bé biÕn ®æi ®iÖn lµ mét thiÕt bÞ ®iÖn tö cã chøc n¨ng biÕn ®æi ®iÖn mét chiÒu tõ Bé ¾c qui hay dµn PMT thµnh ®iÖn xoay chiÒu cÊp cho c¸c t¶i xoay chiÒu. Th«ng th−êng cã 3 lo¹i Bé biÕn ®æi ®iÖn b¸n trªn thÞ tr−êng. §ã lµ c¸c lo¹i: biÕn ®æi ®iÖn cã sãng ®iÖn ra d¹ng xung vu«ng, biÕn ®æi cã sãng ®iÖn ra d¹ng h×nh thang vµ biÕn ®æi cã sãng ®iÖn ra d¹ng h×nh sin. Sãng ra cã d¹ng cµng ®¬n gi¶n th× hiÖu suÊt cµng cao vµ gi¸ Bé biÕn ®æi ®iÖn còng rÎ h¬n. Tuú theo t¶i ®iÖn cô thÓ mµ ng−êi ta chän lo¹i biÕn ®æi ®iÖn ¸p thÝch hîp. C«ng suÊt vµ c¸c ®Æc tr−ng ®iÖn cña B§K vµ Bé biÕn ®æi ®iÖn (nh− hiÖu ®iÖn thÕ vµo, hiÖu ®iÖn thÕ ra, d¶i hiÖu ®iÖn thÕ lµm viÖc,v.v...) ph¶i ®−îc tÝnh to¸n cho phï hîp víi hÖ thèng. 2.2.2.2- HiÖu suÊt cña hÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp C¸c thµnh phÇn trong hÖ nguån ®iÖn PMT ®Òu g©y ra tæn thÊt, nªn cã hiÖu suÊt giíi h¹n. Th«ng th−êng hiÖu suÊt cña Bé ®iÒu khiÓn lµ 90%, cña Bé biÕn ®æi ®iÖn kho¶ng (75- 85) %, hiÖu suÊt phãng n¹p cña Bé ¾c qui kho¶ng 90%. HiÖu suÊt chung cña c¶ hÖ thèng b»ng tÝch sè cña c¸c hiÖu suÊt c¸c thµnh phÇn trong hÖ, nªn chØ kho¶ng (60- 65)%. Tõ ®ã ta thÊy, viÖc thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c Bé ®iÒu khiÓn vµ Bé biÕn ®æi ®iÖn cã chÊt l−îng cao lµ c«ng viÖc rÊt quan träng. Ngoµi ra cßn cÇn ph¶i lùa chän s¬ ®å khèi tèi −u cho hÖ. 14
2.2.3 T×nh h×nh nghiªn cøu, øng dông ®iÖn mÆt trêi 2.2.3.1- T×nh h×nh nghiªn cøu vµ øng dông ë n−íc ngoµi Tuy qu¸ tr×nh nghiªn cøu ph¸t triÓn nh»m tiÕp tôc n©ng cao hiÖu qu¶ kinh tÕ-kü thuËt cña pin mÆt trêi (PMT) vÉn ®−îc tiÕp tôc mét c¸ch m¹nh mÏ trªn thÕ giíi nh−ng PMT ®· ®−îc th−¬ng m¹i ho¸ vµ ®−îc øng dông réng r·i tõ nhiÒu n¨m nay. HiÖn nay PMT ®· ®−îc nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi øng dông cho c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau nh− : khoa häc vò trô, th«ng tin liªn l¹c, b¶o ®¶m hµng h¶i, ®Æc biÖt lµ viÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng cho c¸c ho¹t ®éng s¶n xuÊt, nghiªn cøu khoa häc, c¸c thiÕt bÞ phôc vô sinh ho¹t cho cuéc sèng con ng−êi ë nh÷ng vïng xa l−íi ®iÖn nh− chiÕu s¸ng, ti vi, ®µi vv…. Tæng c«ng suÊt l¾p ®Æt øng dông pin mÆt trêi trªn ThÕ giíi tÝnh theo ®Çu ng−êi ®èi víi 5 n−íc øng dông nhiÒu nhÊt lµ: • §øc : 9,62W/ ng−êi • NhËt: 8,87W/ ng−êi • Thôy Sü: 3,12W/ ng−êi • Hµ Lan: 3,01W/ ng−êi • Oxtraylia: 2,60W/ng−êi. C«ng nghÖ ®iÖn PMT cã rÊt nhiÒu −u ®iÓm nh−: n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét d¹ng n¨ng l−îng s¹ch vµ cã tr÷ l−îng v« cïng lín. Nã cã thÓ khai th¸c ë mäi ®Þa ph−¬ng. HÖ thèng ®iÖn PMT l¾p ®Æt, vËn hµnh, b¶o d−ìng rÊt ®¬n gi¶n, rÊt phï hîp víi tr×nh ®é d©n trÝ cßn thÊp ë c¸c khu vùc n«ng th«n. Ngoµi ra, hÖ thèng ®iÖn PMT lµm viÖc tin cËy vµ cã tuæi thä cao. Khã kh¨n lín nhÊt ®èi víi viÖc ph¸t triÓn ®iÖn mÆt trêi lµ gi¸ thµnh cßn cao, th«ng th−êng cao h¬n gi¸ ®iÖn c«ng nghiÖp truyÒn thèng tõ 4 ®Õn 6 lÇn. Tuy nhiªn víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña KHCN, PMT ngµy cµng hoµn thiÖn vµ gi¸ ®iÖn PMT do ®ã còng ®ang gi¶m kh¸ nhanh víi tèc ®é kho¶ng 6- 7%/n¨m. Ngoµi ra, do bÞ khai th¸c c¹n kiÖt nªn gi¸ n¨ng l−îng ho¸ th¹ch ngµy cµng t¨ng cao. V× vËy trong mét thêi gian kh«ng xa n÷a, ®iÖn mÆt trêi hoµn toµn cã thÓ c¹nh tranh víi c¸c nguån ®iÖn truyÒn thèng hiÖn nay. 2.2.3.2. T×nh h×nh nghiªn cøu vµ triÓn khai trong n−íc ë n−íc ta, nguån ®iÖn tõ pin mÆt trêi còng ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông tõ hµng chôc n¨m l¹i ®©y. Tuy nhiªn qui m« øng dông cßn rÊt nhá lÎ. C¸c hé øng dông nhiÒu nhÊt gåm cã c¸c Tr¹m th«ng tin viÔn th«ng thuéc Bé B−u chÝnh ViÔn th«ng, c¸c øng dông trong giao th«ng ®−êng s«ng, ®−êng biÓn, vµ ®Æc biÖt lµ c¸c øng dông cho c¸c khu vùc n«ng th«n, miÒn nói ch−a cã l−íi ®iÖn nh− c¸c ®ån biªn phßng, tr¹m b−u ®iÖn-v¨n ho¸ tuyÕn X·, tr¹m Y tÕ, trô së Uû ban Nh©n d©n x·, tr−êng häc vµ c¸c gia ®×nh chÝnh s¸ch,... 15
B¶ng 2.1 d−íi ®©y liÖt kª mét sè øng dông PMT chØ riªng cho môc ®Ých cÊp ®iÖn sinh ho¹t cho c¸c hé n«ng th«n vïng s©u, vïng xa ë n−íc ta. B¶ng 2.1- Mét sè øng dông ®iÖn PMT phôc vô sinh ho¹t TT §Þa ph−¬ng, c¬ C«ng suÊt Môc ®Ých øng dông quan øng dông (kW) 1. TØnh Hoµ B×nh 6- 7 §Ìn chiÕu s¸ng, TV, ®µi 2. §¶o C« T« 15,075 Phôc vô c¸c nhu cÇu lµm viÖc vµ sinh ho¹t 3. TØnh C«ng Tum 10,5 §Ìn chiÕu s¸ng, TV, ®µi 4. TØnh Gia Lai 100 Sinh ho¹t 5. Cao B»ng 8 Sinh ho¹t, th«ng tin viÔn th«ng 6. L¹ng S¬n 3 Sinh ho¹t 7. Phó Thä 10,75 Sinh ho¹t 8. B¾c Giang 7,5 Sinh ho¹t 9. C«n §¶o 3 Sinh ho¹t GÇn nh− 100% m« ®un PMT sö dông trong n−íc ®Òu ph¶i nhËp ngo¹i. Gi¸ hiÖn nay vµo kho¶ng 5 USD/Wp. C¸c thµnh phÇn kh¸c trong hÖ thèng ®iÖn mÆt trêi nh− Bé ®iÒu khiÓn, Bé ®æi ®iÖn, ¾c qui,... ®Òu ®−îc thiÕt kÕ chÕ t¹o trong n−íc. H×nh 2.3 vµ 2.4 lµ c¸c s¬ ®å ®iÓn h×nh cña c¸c hÖ ®iÖn mÆt trêi cho hé gia ®×nh n«ng th«n miÒn nói (kh«ng cã t¶i xoay chiÒu) vµ hÖ ®iÖn mÆt trêi cho hé tËp thÓ (cã thªm t¶i xoay chiÒu). HiÖn nay, n−íc ta cã mét sè c¬ quan ho¹t ®éng nghiªn cøu, ph¸t triÓn vµ sö dông c¸c nguån n¨ng l−îng míi nãi chung vµ n¨ng l−îng mÆt trêi nãi riªng. Nh÷ng c¬ quan ®· ho¹t ®éng trong nhiÒu n¨m vµ ®Æt ®−îc nhiÒu kÕt qu¶ tèt lµ: o ViÖn N¨ng l−îng -Tæng C«ng Ty §iÖn Lùc ViÖt Nam - Bé C«ng NghiÖp. o Trung t©m N¨ng l−îng míi - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - Hµ Néi. o Phßng thÝ nghiÖm N¨ng l−îng MÆt Trêi cña Ph©n viÖn VËt lý - Trung T©m Khoa häc Tù nhiªn Quèc gia - Thµnh phè Hå ChÝ Minh. o Cã mét sè c¬ quan tham gia l¾p ®Æt c¸c tr¹m pin mÆt lµm theo tÝnh chÊt ®Æt hµng. o C«ng ty Selco -ViÖt nam. Tæng c«ng suÊt PMT ®· ®−îc l¾p ®Æt sö dông ë ViÖt nam hiÖn nay vµo kho¶ng 1200 kW. 16
Phô t¶i Dµn pin Bé ®iÒu mÆt trêi 1tÊm NG 75W khiÓn §Ìn DC12VDC Hép ®Êu CÇu ch× TV 01 Radio ¾c quy H×nh 2.3: S¬ ®å hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi hé gia ®×nh Dµn pin MT mÆt trêi 20 tÊm KC 50 Bé ®iÒu khiÓn §Ìn 112VDC Hép nèi Tivi Bé ®æi ®iÖn CÇu ch× §Çu VIDEO Bé ¾c qui Radio 6 x 100 Ah-12V H×nh 2.4: S¬ ®å hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi hé tËp thÓ 17
Nh− ®· tr×nh bµy trong c¸c môc trªn, trong mét hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi, hiÖu suÊt chung cña c¶ hÖ b»ng tÝch cña hiÖu suÊt cña c¸c thµnh phÇn trong hÖ nh− bé ®iÒu khiÓn, bé ®æi ®iÖn, bé ¾c qui vµ d©y c¸p nèi ®iÖn. Trong thêi gian hiÖn nay, gi¸ ®iÖn mÆt trêi cßn rÊt cao, nªn viÖc n©ng cao hiÖu suÊt chung cña c¶ hÖ thèng lµ ®iÒu rÊt quan träng. Muèn vËy nguêi ta ph¶i lùa chän vµ sö dông c¸c thµnh phÇn trong hÖ cã chÊt l−îng vµ do ®ã hiÖu suÊt ®−îc n©ng cao. §Ó gi¶m tæn hao do d©y nèi g©y ra ng−êi ta chØ cÇn lùa chän d©y ®iÖn cã tiÕt diÖn thÝch hîp vµ kho¶ng c¸ch nèi d©y ng¾n cã thÓ. §èi víi ¾c qui cÇn chän ¾c qui tèt vµ cã chÕ ®é b¶o d−ìng nghiªm ngÆt theo ®óng c¸c tiªu chuÈn b¶o d−ìng ®−îc qui ®Þnh víi mçi lo¹i ¾c qui. D−íi ®©y chóng t«i chØ tËp trung vµo 2 thµnh phÇn ®iÖn tö trong hÖ ®iÖn mÆt trêi lµ bé ®iÒu khiÓn vµ bé biÕn ®æi ®iÖn v× ®©y chÝnh lµ c¸c thµnh phÇn hiÖn ®ang ®−îc mét sè ®¬n vÞ trong n−íc thiÕt kÕ, s¶n xuÊt vµ còng lµ c¸c thµnh phÇn chøa hµm l−îng khoa häc c«ng nghÖ rÊt cao, cÇn ph¶i tiÕp tôc ®Çu t− nghiªn cøu ph¸t triÓn. Thêi gian qua, tõ nhiÒu øng dông hÖ ®iÖn mÆt trêi trong thùc tÕ, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö nh− bé ®iÒu khiÓn vµ bé biÕn ®æi ®iÖn ®−îc thiÕt kÕ, s¶n xuÊt trong n−íc th−êng gÆp ph¶i nh÷ng vÊn ®Ò sau: - Tuæi thä thÊp, th«ng th−êng chØ sö dông ®−îc 2- 3 n¨m. Sù h− háng th−êng do c¸c nguyªn nh©n sau: o ChÊt l−îng c¸c linh kiÖn xÊu do ®−îc mua trªn thÞ tr−êng “chî ®en” tr«i næi trong n−íc o Kh«ng ®−îc nhiÖt ®íi ho¸ nªn bÞ x©m thùc cña m«i tr−êng nhanh o §é bÒn c¬ häc cña c¸c chi tiÕt c¬ (nh− c«ng t¾c, r¬ le c¬, kÕt cÊu l¾p ghÐp,..) kÐm, láng lÎo, rÊt dÔ h− háng khi di chuyÓn. - ChÕ ®é ®iÒu khiÓn ch−a hîp lý. VÝ dô ®a sè bé ®iÒu khiÓn ®Òu ho¹t ®éng theo chÕ ®é c¾t ®ét ngét dßng n¹p cho ¾c qui hay dßng nu«i t¶i, trong lóc ®ã ®èi víi chÕ ®é n¹p ®iÖn cho ¾c qui cÇn n¹p liªn tôc víi chÕ ®é dßng n¹p kh¸c nhau. §èi víi bé biÕn ®æi ®iÖn th−êng lµ lo¹i sãng ra d¹ng vu«ng nªn kh«ng thÓ sö dông cho c¸c thiÕt bÞ cã cuén c¶m (nh− b¬m n−íc, qu¹t vµ c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn, ...) ®−îc. ThiÕu m¹ch b¶o vÖ chÕ ®é xung qu¸ ®é khi t¾t, bËt nªn c¸c bé ®æi ®iÖn rÊt dÔ bÞ h− háng. - Kh«ng cã m¹ch b¶o vÖ khi bÞ nèi nhÇm cùc ®iÖn - HiÖu suÊt thÊp. §èi víi c¸c bé ®iÒu khiÓn th−êng cã hiÖu suÊt trªn d−íi 80%, trong khi ®ã c¸c bé ®iÒu khiÓn nhËp ngo¹i cã hiÖu suÊt th−êng lµ 18
cao h¬n 90%. Bé ®æi ®iÖn s¶n xuÊt trong n−íc cã hiÖu suÊt còng thÊp. VÝ dô lo¹i sãng h×nh vu«ng chØ kho¶ng 80%, cßn lo¹i sãng h×nh sin th× chØ ®¹t tõ 55- 65%. - MÉu m· kiÓu d¸ng xÊu, chÊt l−îng kh«ng ®ång ®Òu do s¶n xuÊt nhá - Gi¸ thµnh thùc tÕ kh¸ cao - Vµ c¸c nh−îc ®iÓm kh¸c. V× vËy trong dù ¸n nµy chóng t«i ®Æt ra nhiÖm vô lµ kh¾c phôc ®−îc mét phÇn lín c¸c nh−îc ®iÓm ®· nãi trªn cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ nguån ®iÖn mÆt trêi, tõ ®ã sÏ n©ng cao hiÖu suÊt vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ- x· héi cña nã. 2.3- KÕt qu¶ nghiªn cøu, triÓn khai dù ¸n 2.3.1. X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ ®iÖn mÆt trêi S¬ ®å khèi vµ c¸c c«ng ®o¹n s¶n xuÊt §Ó thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö th× c«ng viÖc ®Çu tiªn ph¶i lµm lµ thiÕt kÕ vµ x©y dùng mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt. H×nh 2.5 lµ s¬ ®å khèi cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p thiÕt bÞ ®iÖn tö ®· ®−îc dù ¸n x©y dùng. C«ng viÖc thiÕt kÕ vá hép, m¹ch ®iÖn tö nguyªn lý vµ m¹ch in ®−îc thùc hiÖn trªn m¸y vi tÝnh nhê c¸c phÇn mÒm chuyªn dông ®Ó ®¶m b¶o tÝnh tèi −u vÒ mÆt ®iÖn tö, c¬ häc còng nh− kiÓu d¸ng c«ng nghiªp,... Sau ®ã ®−îc ®−a vµo c¸c ph©n x−ëng chÕ t¹o vá hép vµ chÕ t¹o m¹ch in ®Ó s¶n xuÊt. Tr−íc lóc l¾p r¸p c¸c linh kiÖn vµo m¹ch in hay vá hép c¸c linh kiÖn ®iÖn tö ®−îc lùa chän, ph©n lo¹i cÈn thËn th«ng qua c¸c ®o ®¹c kiÓm tra c¸c th«ng sè kü thuËt cÇn thiÕt nhê c¸c thiÕt bÞ ®o chuyªn dông. Sau khi thiÕt bÞ ®−îc l¾p ®Æt xong vÒ mÆt ®iÖn tö, nã ®−îc ®−a vµo phßng kiÓm tra ®o ®¹c c¸c th«ng sè cÇn thiÕt. NÕu ®· ®¹t yªu cÇu míi ®−îc tÈy röa lµm vÖ sinh c«ng nghiÖp vµ l¾p vµo hép m¸y. Sau ®ã m¸y l¹i ®−îc ®o vµ kiÓm tra mét lÇn n÷a. NÕu m¸y ®¹t c¸c tiªu chuÈn ®Ò ra th× sÏ ®−îc phun phñ c¸c líp b¶o vÖ sù x©m thùc cña m«i tr−êng. TiÕp theo m¸y ®−îc l¾p vµo m¹ch ®Ó ch¹y thö trong thêi gian mét vµi ngµy vµ cuèi cïng ®−îc ®ãng gãi vµ ®−a vµo b¶o qu¶n ë kho. 19
Sơ đồ dây chuyền sản suất Chế tạo Chế tạo Chế tạo vỏ hộp mạch in chân giá D©y chuyÒn lắp r¸p mạch ®iÖn tö Lắp đặt hoàn thiện Kiểm tra chÊt l−îng Đóng gói Xuất x−ëng H×nh 2.5: S¬ ®å khèi d©y chuyÒn s¶n xuÊt vµ l¾p r¸p, thiÕt bÞ ®iÖn tö §Ó triÓn khai ®−îc Dù ¸n ViÖn N¨ng l−îng phèi hîp víi c«ng ty TNHHSX&TM, C¬ ®iÖn - §iÖn tö ViÖt Linh s¾p xÕp vµ bè trÝ l¹i mét sè ph©n x−ëng, l¾p r¸p thiÕt bÞ theo d©y truyÒn khÐp kÝn cña c¸c ph©n x−ëng, ®Ó tiÖn kiÓm tra trong kh©u s¶n xuÊt, l¾p r¸p thiÕt bÞ. Môc ®Ých cña Dù ¸n: - Gi¶i quyÕt tÝnh gia c«ng ®¬n chiÕc, s¶n phÈm lµm ra kh«ng cã kiÓu d¸ng c«ng nghiÖp, thiÕt bÞ kh«ng ®ång ®Òu vµ chÊt l−îng vµ hiÖu qu¶ kh«ng cao. - Hoµn thiÖn thiÕt kÕ thiÕt bÞ phï trî víi d©y chuyÒn s¶n xuÊt hµng lo¹t, chÊt l−îng thiÕt bÞ ®−îc kiÓm tra tõng kh©u chÆt chÏ, gi¸ thµnh h¹. 20