Đồ án Tìm hiểu năng lượng tái tạo - Phân tích, đánh giá hiệu quả khai thác sử dụng năng lượng mặt trời

Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy mía đường,  trong đó 33 nhà máy sử dụng hệ thống đồng phát nhiệt điện bằng bã mía với tổng công suất lắp đặt 130MW.       Tháng 12/2009, nước ta đã nhận được 250 triệu đôla từ Quỹ Công nghệ sạch (CTF) để thúc đẩy việc sử dụng năng lượng tái tạo (thủy điện, địa nhiệt, gió, mặt trời….)  đạt mức 5% vào năm 2020. Các nguồn năng lượng mới và tái tạo này sẽ góp phần tiết kiệm 10% năng lượng tiêu thụ của quốc gia. 2.1.5. Các dạng năng lượng tái tạo 2.1.5.1. Năng lượng gió Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển trái đất. Tiềm năng gió tại Việt Nam không bằng các nước châu  Âu, song so với Đông Nam Á thì lại có  tiềm năng nhất bởi vì nước ta có bờ biển dài, lại nằm giữa chí tuyến Bắc và xích đạo, nơi có gió thổi điều hòa nhất: tại bán đảo là 860-1410 kWh/m2/năm; khu vực duyên hải là 800 - 1000 kWh/m2/năm; một số khu vực nội địa là 500-800 kWh/m2/năm. Đây là nguồn tiềm năng lớn cung cấp điện cho những khu dân cư ven biển và đảo xa bờ, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho dân sự và quân sự.       Hiện nay có Nhà máy điện gió Tuy Phong hoạt  động với công suất 120 MW ở Bình Thuận sắp phát  điện với 5 tuabin với công suất phát 1,5 MW/tuabin. Trong tương lai gần có dự án đầu tư xây dựng nhà máy điện gió với công suất 30 MW tại Khánh Hòa, dự án điện gió tại đảo Lý Sơn ở Quảng Ngãi và dự án xây dựng 20 cột gió với tổng công suất 15 MW tại Quy Nhơn.       Tính đến cuối năm 2003 Việt Nam đã có khoảng 1300 máy phát điện gió phát điện cỡ gia đình (Công suất từ 150 W đến 200 W) đã được lắp đặt sử dụng, chủ yếu ở vùng ven biển từ Đà nẵng trở vào. 2.1.5.2. Năng lượng sinh khối Năng lượng sinh khối là năng lượng cung cấp từ thực vật và các chất thải của sinh vật bị phân huỷ. Nếu được xử lý trong các hầm ủ đặc biệt, từ sinh khối ta có thể lấy ra một loại khí có thể cháy được, gọi là "khí sinh học" hay "biogas", trong đó thành phần chủ yếu là khí metan. Các nguồn sinh khối khá đa dạng gồm cả các chất thải, dư lượng từ nông nghiệp và lâm nghiệp cũng như các cây trồng dùng cho đun nấu, nhiên liệu và phát điện. Sinh khối cung cấp khoảng 9-13 % năng lượng cấp trên toàn thế giới. Sinh khối được cung cấp lớn nhất ở các nước đang phát triển với khoảng 1/3 -1/5 tiêu thụ năng lượng. Sử dụng sinh khối truyền thống nhất là ở các nước đang phát triển là nhiên liệu cho đun nấu và sưởi ấm. Năng lượng sinh khối có nhiều dạng: gỗ, sản phẩm phụ của ngành lâm nghiệp như mùn cưa, chất thải nông nghiệp như rơm, phân chuồng, cây năng lượng (mía, liễu). Ngoài ra, còn có chất thải thực vật từ công viên, vườn, lề đường…       Tiềm năng sinh khối ở Việt Nam khá lớn, chủ  yếu là trấu, bã mía, sắn, ngô, quả có  dầu, gỗ, phân động vật, rác sinh học đô thị  và phụ phẩm nông nghiệp. Theo một nghiên cứu, tiềm năng sinh khối từ mía, bã mía là 200-250 MW, trấu có tiềm năng là 100MW. Hiện cả nước có khoảng 43 nhà máy mía đường, trong đó 33 nhà máy đã sử dụng hệ thống phát nhiệt điện bằng bã mía với tổng công suất lắp đặt 130 MW. Tuy nhiên, nếu thừa điện thì các nhà máy này cũng không bán được. Ngoại trừ mía đường, các nguồn sinh khối khác vẫn chưa được khai thác để sản xuất điện một cách triệt để.  2.1.5.3. Thủy điện Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuốc bin nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều. Thuỷ điện, sử dụng động lực hay năng lượng dòng chảy của các con sông hiện nay chiếm 20% lượng điện của thế giới.Nauy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước, trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004),Áo sản xuất 67% số điện quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản xuất của họ. Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũng thường được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm, trên thực tế các hồ chứa thuỷ điện bằng bơm thỉnh thoảng được dùng để tích trữ điện được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào giờ cao điểm. Thuỷ điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại cácnước phát triển bởi vì đa số các địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường. Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu. Các nhà máy thuỷ điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu. Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước. Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường. Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm hiện là công cụ đáng chú ý nhất để tích trữ năng lượng về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp điểm (điều này xảy ra bởi vì các nhà máy nhiệt điện không thể dừng lại hoàn toàn hàng ngày) để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng ngày. Việc vận hành cách nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm cải thiện hệ số tải điên của hệ thống phát điện. Những hồ chứa được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện thường là những địa điểm thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, và trở thành điểm thu hút khách du lịch. Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, có thể xây thêm một nhà máy thuỷ điện với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập. 2.2. Năng lượng mặt trời 2.2.1.Khái niệm   Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức  xạ điện từ xuất phát từ mặt trời cộng với một phần nhỏ năng lượng từ các hạt nguyên tử khác phóng ra từ mặt trời.       Đây là một dạng năng lượng mà mặt trời cung cấp cho chúng ta từ ngàn xưa. Nhờ ánh sáng của mặt trời mà chúng ta có thể nhìn thấy vạn vật cũng như nhờ sức nóng mà con người bao đời qua có thể phơi khô quần áo, phơi lúa, trồng cây….Cho đến gần đây, sức nóng mặt trời được chú trọng trong việc ứng dụng vào việc chuyển hóa sang nhiệt năng, điện năng phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Sức nóng của ánh nắng mặt trời được tập trung lại bằng những thiết bị đặc biệt để đun nóng nước sử dụng trong gia đình hay tạo ra hơi nước để sản xuất điện cho tiêu dùng 2.2.2.Tiềm năng và tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới      NLMT chiếu trên mặt đất ở những nơi khác nhau là  không giống nhau, trung bình khoảng 100 W/m2, cao nhất khoảng 1000 W/m2. Trong thực tế trữ lượng NLMT có thể sử dụng là khoảng 170 TOE/năm, ở quy mô toàn cầu thì năng lượng này không lớn lắm, nhưng nó lại có ý nghĩa đối với các quốc gia mạng lưới phân phối điện năng vẫn còn thưa thớt như: Ấn Độ, Trung Quốc hoặc Châu Phi.       Khả  năng ứng dụng NLMT thay đổi theo từng vùng miền, điều kiện thời tiết. Nếu tính trung bình cho toàn bộ diện tích trái đất, trong vòng 24 giờ, một ngày, trung bình 1m2 nhận được 4,2 kWh. Ở sa mạc, không khí rất khô và có ít mây che phủ,nguồn NLMT là nhiều nhất, hơn 6,0 kWh/ngày/m2. Ánh sáng mặt trời cũng thay đổi theo mùa, có những vùng nhận được rất ít nguồn NLMT vào mùa đông chỉ khoảng 0,7 kWh/ ngày.       Năng lượng mặt trời có tiềm năng lớn, nhưng trong năm 2008 chỉ cung cấp 0,02% của tổng cung cấp năng lượng của thế giới. Tuy nhiên, việc sử dụng đã tăng lên gấp đôi mỗi năm, trong đó có tiềm năng cung cấp hơn 1000 lần tổng tiêu thụ năng lượng, sẽ trở thành nguồn năng lượng thống trị trong vòng một vài thập kỷ tới.       Trên thế giới, nhiều nước đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống. Tại Đan Mạch, năm 2000 hơn 30% hộ dân sử dụng tấm thu năng lượng mặt trời, có tác dụng làm nóng nước. Ở Brazil, những vùng xa xôi hiểm trở điện năng lượng mặt trời luôn chiếm vị trí hàng đầu.       Vào năm 2009, tổng công suất lắp đặt hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời là khoảng 184GW. Ngày nay thế giới đang đẩy mạnh ứng dụng công nghệ mặt trời nhằm giảm bớt sự phụ thuộc vào sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch như than dầu… 2.3.Tiềm năng và tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam 2.3.1. Tiềm năng         Việt Nam có nguồn NLMT dồi dào cường độ bức xạ  mặt trời trung bình ngày trong năm ở phía bắc là 3,69 kWh/m2 và phía nam là 5,9 kWh/m2. Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từng địa phương, giữa các địa phương ở nước ta có sự chêng lệch đáng kể về bức xạ mặt trời. Cường độ bức xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc. Trong đó: + Vùng Tây Bắc:       - Nhiều nắng vào các tháng 8. Thời gian có nắng dài nhất vào các tháng 4,5 và 9,10. Các tháng 6,7 rất hiếm nắng, mây và mưa rất nhiều. Lượng tổng xạ trung bình ngày lớn nhất vào khoảng 5,234 kWh/m2ngày và trung bình trong năm là 3,489 kWh/m2/ngày.       - Vùng núi cao khoảng 1500m trở nên thường ít nắng. Mây phủ và mưa nhiều, nhất là vào khoảng tháng 6 đến thàng 1. Cường độ bức xạ trung bình thấp (< 3,489 kWh/m2/ ngày). + Vùng Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ        - Ở Bắc Bộ, nắng nhiều vào tháng 5. Còn ở Bắc Trung bộ càng đi sâu về phía Nam thời gian nắng lại càng sớm, nhiều vào tháng 4. Tổng bức xạ trung bình cao nhất  ở Bắc Bộ khoảng từ thàng 5, ở Bắc Trung Bộ tù tháng 4. Số giờ nắng trung bình thấp nhất là trong tháng 2. 3 khoảng 2h/ngày, nhiều nhất vào tháng 5 với khoảng 6 – 7h/ngày và duy trì ở mức cao từ tháng 7. + Vùng Trung Bộ: - Từ Quảng Trị đến Tuy Hòa, thời gian nắng nhiều nhất vào các tháng giữa năm với khoảng 8 - 10h/ngày. Trung bình từ tháng 3 đến tháng 9, thời gian nắng từ  5 - 6 h/ngày với lượng tổng xạ trung bình trên 3,489 kWh/m2/ngày (có ngày đạt 5,815 kWh/m2/ngày). + Vùng phía Nam:       - Ở vùng này, quanh năm dồi dào nắng. Trong các tháng 1, 3, 4 thường có nắng từ 7h sáng đến 17h. Cường độ bức xạ trung bình thường lớn hơn 3,489 kWh/m2/ngày. Đặc biệt là các khu vực Nha Trang, cường độ bức xạ lớn hơn 5,815 kWh/m2/ngày trong thời gian 8 tháng/năm. Dưới đây là bảng số liệu về lượng bức xạ mặt trời tại các vùng miền nước ta. Bảng2.1 : Số liệu về bức xạ mặt trời tại VN Vùng Giờ  nắng trong năm Bức xạ (kcal/cm2/năm) Ứng dụng Đông Bắc 1600 – 1750 100 – 125 Trung bình Tây Bắc 1750 – 1800 125 – 150 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 140 -160 Tốt Tây Nguyên và Nam Trung Bộ 2000 – 2600 150 – 175 Rất tốt Nam Bộ 2200 – 2500 130 – 150 Rất tốt Trung bình cả nước 1700 – 2500 100 – 175 Tốt Qua bảng trên cho ta thấy nước ta có lượng bức xạ mặt trời rất tốt, đặc biệt là khu vuc phía Nam, ở khu vực phía bắc thì lượng bức xạ mặt trời nhận được là ít hơn. Lượng bức xạ mặt trời giữa các vùng miền là khác nhau và nó cũng phụ thuộc vào từng tháng khác nhau. Dưới đây là bảng số liệu lượng bức xạ trung bình các tháng ở các địa phương. Bảng2.2 : Lượng tổng xạ bức xạ mặt trời trung bình ngày của các tháng trong năm ở một số địa phương của nước ta, (đơn vị: MJ/m2.ngày) TT Địa phương Tổng xạ  Bức xạ Mặt Trời của các tháng trong năm (đơn vị: MJ/m2.ngày) 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 1 Cao Bằng 8,21 8,72 10,43 12,70 16,81 17,56 18,81 19,11 17,60 13,57 11,27 9,37 2 Móng Cái 18,81 19,11 17,60 13,57 11,27 9,37 17,56 18,23 16,10 15,75 12,91 10,35 3 Sơn La 11,23 12,65 14,45 16,84 17,89 17,47 11,23 12,65 14,45 16,84 17,89 17,47 4 Láng (Hà Nội) 8,76 8,63 9,09 12,44 18,94 19,11 20,11 18,23 17,22 15,04 12,40 10,66 5 Vinh 8,88 8,13 9,34 14,50 20,03 19,78 21,79 16,39 15,92 13,16 10,22 9,01 6 Đà Nẵng 12,44 14,87 18,02 20,28 22,17 21,04 22,84 20,78 17,93 14,29 10,43 8,47 7 Cần Thơ 17,51 20,07 20,95 20,88 16,72 15,00 16,68 15,29 16,38 15,54 15,25 16,38 8 Đà Lạt 16,68 15,29 16,38 15,54 15,25 16,38 18,94 16,51 15,00 14,87 15,75 10,07 Như vậy lượng tổng xạ nhận được ở mỗi vùng miền cũng khác nhau ở mỗi tháng. Ta nhận thấy rằng các tháng nhận được nhiều nắng hơn là tháng 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Nếu sử dụng bình năng lượng mặt trời vào các tháng này sẽ cho hiệu suất rất cao. 2.3.2. Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải  dài từ vĩ độ 8’’ Bắc đến 23’’ Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ khá lớn từ 100 – 175 kcal/cm2.năm, do đó việc sử dụng NLMT ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn.Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang được cho là giải pháp tối ưu nhất. Đây là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường và có trữ lượng vô cùng lớn do tính tái tạo cao. Đồng thời, phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin mặt trời sẽ góp phần thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch, giảm phát khí thải nhà kính, bảo vệ môi trường. Vì thế, đây được coi là nguồn năng lượng quý giá, có thể thay thế những dạng năng lượng cũ đang ngày càng cạn kiệt. Từ lâu, nhiều nơi trên thế giới đã sử dụng năng lượng mặt trời như một giải pháp thay thế những nguồn tài nguyên truyền thống.        Là  một nước có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt 4 đến 5kWh/m2 mỗi ngày, Việt Nam có nhiều lợi thế phát triển hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời. Trong đó, hiệu quả nhất là sử dụng năng lượng mặt trời vào đun nước nóng. Tuy vậy, Việt Nam mới chỉ khai thác được 25% nguồn năng lượng tái tạo (trong đó có năng lượng mặt trời) và còn lại 75% vẫn chưa được khai thác.       Với sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ của Việt Nam trong hơn thập kỷ qua đã khiến cho nhu cầu về điện năng tăng thêm khoảng 15% mỗi năm. Tuy nhiên, lĩnh vực điện năng đang chủ yếu dựa vào nhiệt điện và thủy điện. Thiếu hụt nguồn cung cấp điện của Việt Nam cũng đang gia tăng, đặc biệt là vào mùa khô do sự phụ thuộc quá lớn vào thủy điện. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt Nam, nguồn năng lượng mặt trời sử dụng hầu như quanh năm … Tiềm năng điện mặt trời tốt nhất ở các vùng Thừa Thiên Huế trở vào Nam và vùng Tây Bắc. Vùng Tây Bắc gồm các tỉnh Lai Châu, Sơn La, Lào Cai…. và vùng Bắc Trung bộ gồm các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh…. có năng lượng mặt trời khá lớn. Mật độ năng lượng mặt trời biến đổi trong khoảng 300 đến 500 cal/cm2.ngày. Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 1800 đến 2100 giờ. Như vậy, các tỉnh thành ở miền Bắc nước ta đều có thể sử dụng hiệu quả Tuy nhiên, do có sự bức xạ mặt trời nhiều hơn mùa đông nên mùa hè sử dụng thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời đạt hiệu quả cao hơn. Còn ở miền Nam, từ Đà Nẵng trở vào, năng lượng mặt trời rất tốt và phân bố tương đối điều hòa trong suốt cả năm. Trừ những ngày có mưa rào, có thể nói trên 90% số ngày trong năm đều có thể sử dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng dùng cho sinh hoạt. Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 2000 đến 2600 giờ. Đây là khu vực ứng dụng năng lượng mặt trời rất hiệu quả.       Tuy nhiên, cả nước mới có khoảng 600 hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời tập thể  và trên 5000 hệ thống cho gia đình đã được lắp đặt. Trong đó, khoảng 95% được lắp đặt sử dụng ở khu vực thành thị, 5% đươc sử dụng  ở các huyện hoặc một số hộ nông thôn .Đối tượng lắp đặt và sử dụng chủ yếu là các hộ gia đình chiếm khoảng 99%, 1% cho các đối tượng khác như: nhà trẻ, trường mẫu giáo,bệnh xá, khách sạn, trường học, nhà hàng,…..          Cả  nước hiện có khoảng 2,5 triệu bình đun nước nóng bằng điện có công suất trong khoảng 2 đến 5 kW, hàng năm tiêu tốn khoảng 3,6 tỷ kWh điện năng và sẽ  tăng nhanh theo tốc độ xây dựng nhà ở, dịch vụ và du lịch. Khi thay thế toàn bộ bằng thiết bị năng lượng mặt trời, mỗi năm sẽ tiết kiệm được khoảng hơn 1 tỷ kWh điện, tương đương một nửa lượng điện nhập khẩu 11 tháng đầu năm 2009 từ Trung Quốc, chiếm khoảng 1,5% lượng điện tiêu thụ trên toàn quốc. Đây là một con số rất lớn cho thấy một thị trường đầy tiềm năng đối với thiết bị bình đun nước nóng năng lượng mặt trời.       Trên tổng thể, điện mặt trời chiếm 0,009% tổng lượng điện toàn quốc. Gần đây có dự án phát điện ghép giữa pin mặt trời và thuỷ điện nhỏ, công suất 125 kW được lắp đặt tại xã Trang, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai, và dự án phát điện lai ghép giữa pin mặt trời và động cơ gió với công suất 9 kW đặt tại làng Kongu 2, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum, do Viện Năng lượng (EVN) thực hiện, góp phần cung cấp điện cho khu vực đồng bào dân tộc thiểu số. Từ thành công của Dự án này, Viện Năng lượng (EVN) và Trung tâm Năng lượng mới tiếp tục triển khai ứng dụng giàn pin mặt trời nhằm cung cấp điện cho một số hộ gia đình và các trạm biên phòng ở đảo Cô Tô (Quảng Ninh), đồng thời thực hiện dự án “Ứng dụng thí điểm điện mặt trời cho vùng sâu, vùng xa” tại xã Ái Quốc, tỉnh Lạng Sơn. Dự án được hoàn thành vào tháng 11/2002.       Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng thời gian qua, các sản phẩm sử dụng năng lượng mặt trời vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ  tập trung tại nông thôn, miền núi – nơi mức sống tương đối thấp. Hiện nước ta có hơn 3.000 hộ dân vùng sâu, vùng xa được điện khí hóa bằng hệ điện mặt trời gia đình, 8.500 hộ sử dụng điện mặt trời qua các trạm sạc ắc quy, … nhưng tại khu vực nội thành như thành phố Hồ Chí Minh, chỉ có duy nhất ngôi nhà sử dụng điện mặt trời (của kỹ sư Trịnh Quang Dũng do tổ chức SIDA Thụy Điển tài trợ). Ở Hà Nội, số công trình sử dụng pin mặt trời mới chỉ đếm trên đầu ngón tay như: Hệ thống pin mặt trời hòa vào mạng điện chung của Trung tâm Hội nghị Quốc gia, trạm pin mặt trời nối lưới lắp đặt trên mái nhà làm việc Bộ Công Thương, hai cột đèn năng lượng mặt trời kết hợp năng lượng gió đầu tiên được lắp đặt tại Ban quản lý dự án Công nghệ cao Hòa Lạc…       Khó  khăn lớn nhất của  lớn nhất của vấn đề này bắt nguồn từ kinh phí. Dù năng lượng mặt trời ở dạng “nguyên liệu thô”, nhưng chi phí đầu tư để khai thác, sử dụng lại rất cao do công nghệ, thiết bị sản xuất đều nhập từ nước ngoài. Phần lớn những dự án điện mặt trời đã và đang triển khai đều sử dụng nguồn vốn tài trợ hoặc vốn vay nước ngoài. Do đó, mới chỉ có một vài tổ chức, viện nghiên cứu và các trường đại học tham gia, còn phía doanh nghiệp, cá nhân vẫn chưa “mặn mà” với việc ứng dụng, sản xuất cũng như sử dụng các thiết bị năng lượng mặt trời. 2.4. Một số công nghệ ứng dụng pin mặt trời hiện nay 2.4.1 Bình nước nóng năng lượng mặt trời 2.4.1.1. Ứng dụng       Tận dụng nhiệt từ năng lượng mặt trời là một  ứng dụng có quy mô lớn nhất trong các ứng dụng năng lượng mặt trời. Những thiết bị thu hoặc tập trung năng lượng đạt hiệu suất rất cao, do đó nó được ứng dụng rộng rãi để phục vụ cho các hộ gia đình, phục vụ cho các ngành công nghiệp khác nhau.       Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của năng lượng mặt trời là dùng để đun nước nóng. Các hệ thống thiết bị cung cấp nước nóng dùng nănglượng mặt trời ngày nay được sử dụng ngày càng nhiều lĩnh vực khác nhau trên thế giới. Ở Việt Nam trong những năm gần đây thiết bị cung cấp nước nóng với qui mô hộ gia đình đã được nhiều cơ sở sản xuất và đã thương mại hoá, với giá thành có thể chấp nhận được nên người dân sử dụng ngày càng nhiều. 2.4.1.2. Công nghệ a) Dạng tấm phẳng Ưu điểm:       + Hiệu suất và tuổi thọ cao: Việc truyền nhiệt được thực hiện gián tiếp thông qua dung dịch truyền nhiệt. Nước lạnh cần làm nóng để sử dụng không luân chuyển trong tấm hấp thụ năng lượng mặt trời. Điều này giúp cho tấm hấp thụ trong mọi trường hợp không bị đóng cặn canxi và bị ăn mòn dẫn tới hiệu suất hấp thụ nhiệt bị giảm sút hoặc trong một số trường hợp làm thủng tấm hấp thụ sau một thời gian sử dụng như vẫn thường gặp ở các sản phẩm cùng loại sử dụng công nghệ truyền nhiệt trực tiếp từ tấm hấp thụ vào nước lạnh chứa trong bình bảo ôn khi cho nước lạnh này luân chuyển qua tấm hấp thụ. Nhờ đó hiệu số hấp thụ nhiệt của bình  luôn được duy trì ổn định ở mức cao nhất (95,3%), đồng thời tuổi thọ của bình cũng được kéo dài tới trên 15 năm.       + Ứng dụng luân chuyển kép và chịu áp lực kép: Dung dịch truyền nhiệt luân chuyển độc lập với nước nóng tạo ra để sử dụng. Hệ thống van bảo vệ giúp cho bình USolar tấm phẳng có độ tin cậy cao, hoạt động ổn định.        + Sử dụng thuận tiện: Bình bảo ôn chịu được áp lực cao, cấp nước tự động, điều khiển tự động, đảm bảo cung cấp nước nóng cho toàn bộ thời gian trong năm khi sử dụng kết hợp năng lượng mặt trời và hỗ trợ điện.        + Dễ lắp đặt: Tấm hấp thu năng lượng mặt trời và bình bảo ôn có thể được lắp đặt tích hợp hoặc tách rời nhau tùy theo yêu cầu lắp đặt và sử dụng. Bên cạnh đó, hệ thống chân giá được thiết kế điều chỉnh linh hoạt nên với cùng một chân giá có thể lắp đặt bình trên mái phẳng hoặc mái nghiêng mà không cần phải gia công thêm. Cấu tạo:   Cấu tạo máy nước nóng năng lượng mặt trời tấm phẳng gồm có bình bảo ôn và tấm hấp thu năng lượng mặt trời Hình : Bình nước nóng NLMT tấm phẳng Nguyên lý hoạt động:        Bức xạ mặt trời chiếu vào tấm hấp thu năng lượng mặt trời sẽ chuyển hóa làm nóng dung dịch truyền nhiệt nằm sẵn trong hệ thống các ống dẫn bằng đồng nguyên chất của tấm hấp thụ. Dung dịch này sẽ luân chuyển tuần hoàn lên trên và đi vào lõi bình chứa dung dịch truyền nhiệt làm nhiệt độ của dung dịch truyền nhiệt tăng lên cao nhanh chóng. Tiếp theo, dung dịch truyền nhiệt sẽ truyền toàn bộ nhiệt lượng hấp thu được từ mặt trời sang nước lạnh chứa ở lõi bình trong cùng làm nước nóng lên. Nước nóng nằm ở lõi bình trong cùng này sẽ được sử dụng để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt. b) Dạng chân không * Bình nước nóng năng lượng mặt trời tích hợp  Cấu tạo: Bình nước nóng năng lượng mặt trời tích hợp có cấu tạo dàn ống hấp thu năng lượng thuỷ tinh chân không để dọc. Đầu trên của dàn ống đầu ống được gắn trực tiếp vào bình bảo ôn và nước trong bình bảo ôn sẽ luân chuyển trong dàn ống. Nguyên lý hoạt động: Bình hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên, bình bảo ôn được đặt cao hơn dàn ống hấp thụ năng lượng mặt trời. Khi bức xạ mặt trời chiếu vào ống hấp thụ, nhiệt độ nước nằm bên trong ống tăng lên nhanh chóng, mật độ các phân tử nước dãn ra làm cho trọng lượng riêng của phần nước nóng này giảm xuống. Nước nóng nhẹ hơn này sẽ tự chuyển động lên phía đầu trên của ống hấp thụ và đi sang bình bảo ôn. Đồng thời lúc này phần nước lạnh, có tỷ trọng lớn hơn nằm ở phía đáy bình bảo ôn sẽ chyển động sang ống và di chuyển về phía đáy của ống để lấp chỗ trống. Phần nước lạnh này đến lượt mình lại được làm nóng nhờ bức xạ mặt trời do ống hấp thụ thu được và chuyển động lên trên đầu ống và về trở lại bình bảo ôn.        Lưu chuyển nước nóng - lạnh như trên diễn ra một cách tự nhiên, liên tục làm nước lạnh chứa trong bình bảo ôn được đun nóng. Bình nước nóng năng lượng mặt trời tách rời Cấu tạo:     Bình nước nóng năng lượng mặt trời tách rời có cấu tạo ống hấp thu năng lượng mặt trời nằm riêng rẽ và đầu ống không gắn trực tiếp vào bình bảo ôn. Nguyên lý hoạt động: Loại sản phẩm này sử dụng hai dàn ống hấp thụ năng lượng thuỷ tinh chân không nằm ngang, đầu mỗi dàn ống được gắn với ống góp. Ống góp có 2 đầu, trong đó đầu dưới của ống góp được nối với đáy của bình bảo ôn để cấp nước lạnh từ bình bảo ôn cho dàn ống hấp thụ năng lượng mặt trời. Đầu trên của ống góp được nối với thân bình bảo ôn nhằm thu hồi nước được làm nóng trong dàn ống hấp thụ do bức xạ mặt trời tuần hoàn về lại bình bảo ôn, nhờ đó nước lạnh chứa trong bình được làm nóng.  * Bình nước nóng năng lượng mặt trời áp lực  Cấu tạo:    Bình nước nóng năng lượng mặt trời áp lực sử dụng ống nhiệt bằng đồng làm thiết bị trao đổi nhiệt để chuyển hóa trực tiếp nhiệt năng thu được thông qua dàn ống hấp thu năng lượng mặt trời vào nước chứa trong bình bảo ôn. Nguyên lý hoạt động:   Ống nhiệt được gắn trực tiếp vào bình bảo ôn và truyền nhiệt năng của bức xạ mặt trời do dàn ống hấp thu được trực tiếp vào nước lạnh trong bình bảo ôn dựa vào tuần hoàn của dung dịch truyền nhiệt chứa bên trong thân ống nhiệt, theo đó tốc độ truyền nhiệt nhanh gấp hàng trăm lần so với phương pháp tuần hoàn tự nhiên thông thường.Làm nóng nước bằng ống nhiệt là một giải pháp công nghệ mới cho bình nước nóng năng lượng mặt trời. Do không có nước luân chuyển bên trong dàn ống hấp thu năng lượng mặt trời nên nếu có một vài ống bị vỡ do ngoại lực hoặc bất cẩn thì hệ thống vẫn hoạt động bình thường. Đồng thời, cặn bẩn hay khoáng chất can xi có sẵn trong nước sinh hoạt không bám vào thành ống hấp thu nên ống luôn duy trì được hiệu số hấp thụ năng lượng mặt trời ở mức cao nhất 94%.  Ưu điểm chung của bình nước nóng năng lượng mặt trời:       + Tuổi thọ sử dụng: tương đối cao, có thể  đạt tới 15 năm và còn cao hơn phụ thuộc vào sự bảo dưỡng thường xuyên của người sử dụng.       + Chỉ phải vận hành, không phải chi trả tiền năng lượng hàng tháng.       + Không gây ô nhiễm môi trường mà còn góp phần bảo vệ môi trường. + Độ tin cậy trong vận hành: thiết bị vận hành dựa trên nguyên lý đối lưu tự nhiên của hai dòng nước nóng và lạnh. Do đó về cơ bản không phát sinh sự cố trong thời gian vận hành.       + Độ an toàn: độ an toàn rất cao không gây cháy, Chập hay nổ trong suốt quá trình hoạt động. 2.4.2. Sử dụng năng lượng mặt trời cho phát điện (pin mặt trời)     Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời qua thiết bị biến đổi quang điện.  Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có  thể lắp bất kỳ đâu có ánh sáng mặt trời đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. Ứng dụng năng lượng mặt trời dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là các nước phát triển. Hiện nay có 4 ứng dụng của hệ thống pin mặt trời        - Mạng cục bộ không nối lưới: Cung cấp điện cho việc chiếu sáng, làm lạnh và các phụ tải khác cho các hộ gia đình cách ly ở các vùng hẻo lánh trên toàn thế giới, đặc biệt là ở các nước phát triển (những nước có những công nghệ rất thích hợp để đáp ứng nhu cầu điện cho người dân ở khu vực hẻo lánh, cách xa đường điện).       - Mạng toàn cục không nối lưới: Hệ thống pin mặt trời được lắp đặt trên mặt đất, cung cấp điện cho các ứng dụng trong phạm vi rộng như truyền hình, bơm nước, hệ thống làm lạnh Vacin, các hỗ trợ về hàng hải, tín hiệu cảnh báo của hàng không và thiết bị ghi của khí tượng.       - Nối lưới phân tán: Cung cấp điện cho các khu nhà  ở, tòa nhà thương mại và công nghiệp với công suất khoảng 0,4 – 100 kW. Khi nhu cầu điện của phụ tải nhỏ hơn sản lượng điện do hệ  thống phát ra, hệ thống sẽ cung cấp điện trở lại cho mạng lưới điện. Hệ thống này được lắp đặt tại vị trí sử dụng nên tổn thất đường dây nhỏ. So với mạng không dây, chi phí của hệ thống này thấp hơn, hiệu suất cao hơn và sự ảnh hưởng tới môi trường ít hơn.       - Nối lưới tập trung: Được lắp đặt với hai mục đích chính là nhằm thay thế các nhà máy điện hạt nhân hoặc nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, và tăng cường sử dụng mạng lưới phân phối. Một số nước đang ứng dụng như: Đức, Italia, Nhật Bản, Tây Ban Nha, Thụy Sĩ, Mỹ.       Ở Việt Nam pin mặt trời được nghiên cứu và triển khai ứng dụng muộn nhất – bắt đầu từ những năm 90, mãi đến năm 1994 việc triển khai ứng dụng các thiết bị này mới được phát triển mạnh mẽ. Đi đầu trong việc phát triển ứng dụng là ngành Bưu chính viễn thông và ngành bảo đảm hàng hải. Ngày nay con người đã ứng dụng pin năng lượng mặt trời để chạy xe thay thế dần nguồn năng lượng truyền thống.       Khu vực phía Nam là nơi ứng dụng sớm nhất các giàn pin mặt trời phục vụ thắp sáng và sinh hoạt văn hoá dân cư tại một vùng nông thôn xa lưới điện. Các trạm điện mặt trời có công suất từ 500 - 1000 Wp được lắp đặt ở các trung tâm xã để nạp điện vào ắc quy cho các gia đình đưa về sử dụng. Các giàn pin mặt trời có công suất từ 250 - 500 Wp phục vụ thắp sáng cho các bệnh viện, trạm xá và các cụm văn hoá thôn, xã. Đến nay, có khoảng 800 giàn pin mặt trời đã được lắp đặt và sử dụng cho các hộ gia đình với công suất 22,5 - 50 Wp.       Khu vực miền Trung là vùng có bức xạ mặt trời khá tốt và số lượng ngày nắng tương đối cao, rất thích hợp cho việc ứng dụng pin mặt trời. Hiện tại, ở khu vực miền Trung có 2 dự án lai ghép của pin mặt trời có công suất lớn nhất Việt Nam:       +Dự  án phát điện ghép giữa pin mặt trời và thuỷ  điện nhỏ với công suất 125 kW trong đó công suất của hệ thống pin mặt trời là 100 kW.       +Dự  án phát điện ghép giữa pin mặt trời và động cơ gió phát điện với công suất là 9 kW, trong đó pin mặt trời là 7 kW và gió là 2 kW.       Khu vực phía Bắc bắt đầu triển khai ứng dụng pin mặt trời có chậm hơn khu vực phía Nam. Song việc ứng dụng các giàn pin mặt trời cho các hộ gia đình ở  các vùng núi cao, hải đảo và cho các trạm biên phòng được triển khai khá nhanh.  2.4.3. Hệ thống chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời      Các thiết bị chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời được nghiên cứu và triển khai ứng dụng nhằm cung cấp nước ăn, uống cho nhân dân vùng hải đảo và vùng nước chua phèn, đặc biệt là cung cấp nước ngọt cho chiến sĩ ở quần đảo Trường Sa. Ngoài ra nước chưng cất còn phục vụ cho công nghiệp tráng gương và sản xuất ắc qui.       Có  hai loại thiết bị chưng cất nước bằng NLMT được  đưa ra ứng dụng để phục vụ công nghiệp tráng gương, nạp ắc quy:       - Loại thứ nhất: Hệ thống xây tại chỗ, diện tích vào khoảng 10 – 40m2. Đối với miền Bắc, năng suất vào khoảng 3 -4 lít/m2/ngày vào mùa đông và 4-5 lít/m2/ngày vào mùa hè.       - Loại thứ hai: Là thiết bị dạng khay, có  thể di chuyển được, diện tích bộ thu của thiết bị này thường là 1m2. Rất thuận tiện cho việc cung cấp nước cho bộ đội trên đảo.       Có  khoảng 8 hệ thống chưng cất nước loại cố định và khoảng 50 thiết bị chưng cất nước dạng khay đã được lắp đặt ứng dụng. Hệ thống này bao gồm 1 mặt hứng ánh nắng chiếu vào khay chứa nước mặn hay nước nhiễm bẫn. Nước được làm nóng bốc hơi đọng trên màng kính và được dẫn đến bình chứa nước.Nếu nước nhiễm bẩn quá mức còn có thêm hộp than hoạt tính nhằm lọc nước sạch hơn      Tuy nhiên, nhược điểm của thiết bị chưng cất nước bằng NLMT so với thiết bị chưng cất nước bằng điện, than hoặc dầu là thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích lắp đặt và tuổi thọ thấp. Nên cho đến nay, các thiết bị đã lắp đặt hầu hết không còn hoạt động 2.4.4. Thiết bị sấy khô dùng năng lượng mặt trời.      Sấy khô theo truyền thống là người ta thường phơi nắng ra ngoài trời và đã được ứng dụng từ lâu, đem lại kết quả tốt cho nhu cầu cần sấy khô tự nhiên bằng NLMT.       Hiện nay năng lượng mặt trời dược ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh vực nông nghiệp để sấy các sản phẩm như: ngũ cốc, thực phẩm,dược liệu, hải sản…    nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng Ssản phẩm       Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, năng lượng mặt trời còn được dung để sấy các loại vật liệu như gỗ... Có hai loại thiêt bị sấy:       - Thiết bị sấy đơn giản: Các thiết bị này có bộ thu chung với buồng sấy. Lớp phủ trên bộ thu thường là plastic mỏng, diện tích khoảng 2 – 4m2. Do có kết cấu đơn giản nên giá thành rất rẻ, nhưng hiệu quả thấp, tuổi thọ thấp nên không được người tiêu dùng chấp nhận.       - Thiết bị sấy công nghiệp: Các hệ thống sấy này đều có bộ thu bức xạ mặt trời  được phủ kính, với diện tích từ 40 –  200m2 và nối với hệ thống buồng sấy do quạt hút được đặt trước buống sấy. Các hệ thống này có giá thành khá cao và. Vì vậy hiện tại cần phải nghiên cứu phát triển các thiết bị sấy bằng NL phù hợp để ứng dụng tại VN       Đến nay, có khoảng 10 hệ thống sấy công nghiệp và 60 thiết bị sấy đơn giản được lắp đặt ứng dụng trong nước, tuy nhiên đến nay không còn hoạt động.   2.4.5. Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời       Nguyên tắc sử dụng năng lượng mặt trời để nấu thức ăn đã được con người sử dụng từ rất lâu. Các công nghệ làm bếp dùng năng lượng mặt trời đã có những thay đổi và phát triển. Hiện nay bếp được sử dụng phổ biến dưới 2 loại đó là bếp hình hộp và bếp Parabol.       Bếp năng lượng mặt trời được ứng dụng rất rộng rãi ở các nước nhiều năng lượng mặt trời, khan hiếm củi đốt, giá thành nhiên liệu cao như các nước ở Châu Phi, các khu vực vùng sâu vùng xa của các nước đang phát triển. Hiện nay bếp năng lượng mặt trời còn được sử dụng ngày càng nhiều đối với các ngư dân và khách du lịch.       Ở Việt Nam việc bếp nấu dùng năng lượng mặt trời cũng đã được sử dụng khá phổ biến. Năm 2000, Trung tâm Nghiên cứu thiết bị áp lực và năng lượng mới – Đại Học Đà Nẵng đã phối hợp với các tổ chức từ thiện Hà Lan triển khai dự án (30.000 USD) đưa bếp năng lượng mặt trời – bếp tiện lợi (BTL) vào sử dụng ở các vùng nông thôn của tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi, Ninh Thuận. Dự án đã phát triển rất tốt và ngày càng được đông đảo nhân dân ủng hộ. 2.5. Nhận xét       Vấn  đề sử dụng năng lượng mặt trời đã được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm. Mặc dù tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn, nhưng tỷ trọng năng lượng được sản xuất từ năng lượng mặt tr ời trong tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới vẫn còn khiêm tốn. Nguyên nhân chưa thể thương mại hoá các thiết bị và công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời là do còn tồn tại một số hạn chế lớn chưa thể giải quyết:       + Giá thành thiết bị còn cao: vì hầu hết các nước đang phất triển và kém phát triển là những nước có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt  trời nhưng đẻ nghiên cứu và ứng dụng năng lượng mặt trời lại đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn.       + Hiệu suất thiết bị còn thấp: nhất là các bộ thu năng lượng mặt trời để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thu cần nhiệt độ cao trên 850C thì các bộ thu phẳng đặt cố định bình thường có hiệu suất rất thấp, do đó thiết bị lắp đặt còn cồng kềnh chưa phù hợp với nhu cầu lắp đặt và về thẩm mỹ.       + Việc triển khai ứng dụng năng lượng thực tế còn hạn chế: về mặt lý thuyết, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, rẻ tiền và  tiềm tàng, nếu sử dụng nó hợp lý sẽ  mang lại lợi ích kinh tế và môi trường rất lớn. Việc nghiên cứu về lý thuyết đã tương đối hoàn chỉnh. Song trong điều kiện thực tiễn, các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời lại có quá trình làm viẹc không ổn định không liên tục, hoần toàn biến động theo thời tiết, vì vậy rất khó ứng dụng ở quy mô công nghiệp. CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÌNH NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1. Xây dựng mẫu phiếu khảo sát Mục đích của việc khảo sát là tìm hiểu tình hình sử dụng và đánh giá hiệu quả của việc sử dụng bình năng lượng mặt trời. Các số liệu cần thiết khi khảo sát: - Tìm hiểu mục đích gia đình sử dụng để làm gì như là để an toàn, thoải mái, hay tiết kiệm điện…? - Loại bình gia đình đang sử dụng, công suất của sử dụng, số người sử dụng là bao nhiêu? Để qua đó đánh giá gia đình sử dụng có hợp lý không, có đủ nước để sử dụng không ? - Nhu cầu của từng gia đình là bao nhiêu, qua đó đưa ra tư vấn nên sử dụng loại bình nào, công suất bao nhiêu là hợp lý? - Tìm hiểu chi phí năng lượng của từng hộ trước và sau khi có bình nhằm đánh giá hiệu quả khi sử dụng bình, tiết kiệm chi phí hàng tháng là bao nhiêu ? - Tìm hiểu xem vào những ngày thời tiết xấu, không có nắng bình hoạt động như thế nào? Có đủ nước nóng phục vụ nhu cầu hay không? Thời gian giữ nhiệt trong bình là bao nhiêu? - Tình hình sử dụng năng lượng giữa các mùa nhu thế nào, sử dụng nước nóng giữa các mùa như thế nào? Qua đó đánh giá tiềm năng tiết kiệm. - Cuối cùng lấy ý kiến đánh giá của từng hộ gia đình về việc sử dụng bình năng lượng mặt trời để đưa ra được đánh giá chung nhất. Trên cơ sở phân tích trên ta xây dựng được mẫu phiếu, mẫu phiếu được trình bày ở phụ lục 1. 3.2. Cách Tính toán * Tiết kiệm điện Giả sử giá điện trung bình là 1000đ/ 1KWh và mỗi một người sử dụng 40 lít nước ở 450C để tắm rửa. Lượng nhiệt cung cấp cho nước từ 250C lên 450C là Q3 Ta có 1 Kwh = 3600 KJ. Lượng điện năng hàng tháng tiết kiệm là: C1 = Q3/ 3600 (Kwh) * Tiết kiệm gas       Trước khi có bình thì nhiệt độ của nước là 250C, do đó nếu sử dụng nước này cho việc  gia đình với thời gian là 30 ngày/tháng thì lượng nhiệt cần cung cấp cho nước đến 1000C là: Q1 = 4200 x V x (100 – 25) x 30 (J/tháng)       Sau khi có bình thì nhiệt độ nước nóng của bình cung cấp là 850C. Do đó nếu sử dụng nước nóng này cho việc đun nấu gia đình, với thời gian là 30 ngày/tháng thì lượng nhiệt cần cung cấp thêm cho nước đến 1000C là: Q2 = 4200 x V x (100 – 85) x 30 (J/tháng)       Lượng nhiệt tiết kiệm được trong một tháng là: Q = Q1 – Q2 (J/tháng)       Lượng nhiệt từ gas tiết kiệm được: Qgas =   (J/tháng)       * Tổng lượng tiền tiết kiệm được từ gas và điện trong một tháng là: C = C1 + C2 (đồng/tháng) Chi phí  năng lượng sau khi sử dụng NLMT bằng chi phí năng lượng trước khi sử dụng NLMT trừ đi lượng tiền tiết kiệm được (đồng/tháng) Tính toán cụ thể đối với từng hộ Sau khi điều tra số liệu cụ thể ở 10 hộ gia đình, ta đi tính toán hiệu quả kinh tế của từng từng hộ với số liệu cụ thể ở bảng dưới đây. Bảng 3.1: Số liệu điều tra thực tế tại các hộ(đơn vị 1000đ) STT Họ  và tên Địa chỉ Tên sản phẩm Thông số  lắp đặt Chi phí  ban đầu (1000Đ) Số  người sử dụng CPNL tiết kiệm hàng tháng CPNL hàng tháng trước khi có bình (mm) Dài x rộng x cao 1 Nguyễn thị thanh 456Phố Chùa Thông.P.Sơn Lộc Seiler M36- 135 l 5300 6 222 1000 2 Nguyễn Văn Bình 313-Lê Lợi- P.Lê Lợi- Sơn Tây TDN 30 ống – Φ58 - 250 lít 1950 x 1690 x 1100 11000 389 720 3 Lê Văn Sỹ 200- La Thành- P.Quang Trung- Sơn Tây Kangaro- 185 lít của Australia 8100 6            217 460 4 Trần Tuấn Phương 190- La Thành-P.Phú Thịnh- Sơn Tây Usolar 27 ống – Φ58 - 240 lít 16000 5 204 450 5 Nguyễn Phương Loan Phố Nhông- Phú Sơn- Ba Vì-HN TDN 24 ống - Φ47 - 190 lít 1750 x 1690 x 1100 7000 5 187 499 6 Nguyễn Thành Sơn Phố Mía- Đường Lâm- Sơn Tây Seiler 15 ống - Φ47 - 120 lít 4800 4 160 300 7 Chu Thị Dung 20-Lê Lợi- Sơn Tây TDN bộ 18 ống 140 lít 5500 4 150 320 8 Bùi thị Liến Lê Lợi- Sơn Tây TDN 21 ống 160 lít 6000 5 180 350 9 Chu văn Mạnh Đường Lâm- Sơn Tây Hstrong loại 18 ống 150 lít 1330x1470x1290 8000 5 170 330 10 Phùng đức Văn La Thành- P.Phú Thịnh – Sơn Tây Sieler 4500 4 160 380 Trên đây là bảng số liệu thực tế do các hộ gia đình cung cấp, ta thấy rằng mỗi gia đình sử dụng một loại bình khác nhau, chi phí tiết kiệm hàng tháng cũng khác nhau. Sau đây ta đi tính toán lợi ích với từng hộ. *Lượng nước nóng sử dụng và lượng nhiệt cần cung cấp: Giả sử mỗi người sử dụng khoảng 40 lít nước ở 450C để tắm gội, dưới đây là bảng tính toán số liệu lượng nước nóng sử dụng và lượng nhiệt cần để cung cấp. Bảng 3.2: Lượng nước nóng sử dụng và nhiệt lượng cần cung cấp. Hạng mục Các hộ  gia đình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Số  người sử dụng (người) 6 10 6 6 5 4 4  5  5  4 Lượng nước đun sôi(l/ngày/hộ) 15 30 12 10 13 13  10  11  8  14 Lượng nước sử dụng ở 450C (l/ngày/hộ) 240 400 240 240 200 160  160  200  200  160 Lượng nhiệt cần cung cấp cho nước từ 25 - 1000C (Q1KJ) 4725 9450 3780 3150 4095 4095 3150  3465  2520 4410 Lượng nhiệt cần cung cấp cho nước từ 80 - 1000C (Q2 KJ) 1260 2520 1008 840 1092 1092 840  924  672  1176 Lượng nhiệt cần cung cấp cho nước từ 25-450C (Q3KJ) 20160 33600 20160 20160 16800 13440  13440  16800  16800  13440 Thông qua bảng tính trên ta có thể tính toán được lương nhiệt tiết kiệm hàng tháng như sau: * Tính toán lượng nhiệt tiết kiệm hàng tháng Lượng nhiệt tiết kiệm để đun sôi nước: Q4 = (Q1– Q2)x 30 (KJ/tháng) Lượng nhiệt tiết kiệm khi sử dụng để tắm: Q = Q3 x 30 (KJ/tháng) Ta có bảng tính toán lượng nhiệt tiết kiệm hàng tháng như sau: Bảng 3.3: Lượng nhiệt tiết kiệm hàng tháng. Hạng mục Các hộ  gia đình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nhiệt tiết kiệm để đun sôi( Q4 KJ/tháng) 103950 207900 83160 69300 90090 90090 69300 76230 55540  97020 Nhiệt tiết kiệm để tắm(QKJ/tháng) 604800 1008000 604800 604800 504000 403200  403200 504000  504000 403200 Qua bảng tính toán trên ta thấy lượng nhiệt tiết kiệm được ở hộ 2 là lớn nhất do hộ này ngoài sử dụng trong sinh hoạt gia đình còn phục vụ kinh doanh. * Tính lượng điện và gas tiết kiệm hàng tháng Để tính toán lượng điện và gas tiết kiệm hàng tháng ta giả sử như sau: Gỉa sử lượng nhiệt dùng để đun sôi nước thì ta dùng từ gas, còn lượng nhiệt làm nước nóng để tắm dùng từ điện. Ta có bảng lượng gas và điện tiết kiệm như sau: Bảng 3.4: Lượng điện và gas tiết kiệm được. Hạng mục Các hộ  gia đình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lượng gas tiết kiệm(kg/tháng) 2,18 4,36 1,75 1,46 1,91 1,91 1,46 1,60 1,17 2,04 Lượng điện tiết kiệm (Kwh/tháng) 168 280 168 168 140 112 112 140 140 112 * Tính lượng tiền tiết kiệm được hàng tháng Giả sử giá điện trung bình là 1100đ/1 Kwh và giá gas là 300000đ/1 bình 12kg tương đương 2 000đ/1 kg gas.Ta có bảng tiết kiệm hàng tháng như sau: Bảng 3.5: Lượng tiền tiết kiệm từ gas và điện hàng tháng. Hạng mục Các hộ  gia đình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Lượng tiền tiết kiệm từ gas(1000đ/tháng) 54,5 109 43,76 36,5 47,75 47,75 36,5 40  29,25  51 Lượng tiền tiết kiệm từ điện(1000đ/tháng) 168 280 168 168 140 112  112  140  140 112 Tổng tiền tiết kiệm(1000đ/tháng) 222,5 389 211,76 204,5 187,75 159,75 148,5  180 169,25  163 Qua các số liệu tính toán trên ta thấy: khi sử dụng năng lượng mặt trời thì hàng tháng tiết kiệm được rất nhiều chi phí năng lượng, đặc biệt là đối với hộ 2, ngoài mục đích sử dụng cho sinh hoạt gia đình còn phục vụ mục đích kinh doanh( dịch vụ tắm nóng lạnh và bán nước sôi cho người trong viện). * Tính toán lượng tiết kiệm hàng năm và thời gian hoàn vốn giản đơn. Giả sử 1 năm có 2 tháng là bình không sử dụng được do trời không có nắng hoặc mưa kéo dài, bình không hấp thụ được nhiệt nên không có nước nóng. Tính toán cụ thể ta có bảng sau: Bảng 3.6: Thời gian hoàn vốn giản đơn. Hạng mục Các hộ  gia đình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tổng chi phí đầu tư 5300 11000 8100 16000 7000 4800 5500 6000  8000  4500 Lượng tiền tiết kiệm (1000đ/năm) 2225 3890 2117,6 2045 1877,5 1597,5  1485  1800 1692,5 1630 Hệ số hoàn vốn giản đơn(năm 2,38 2,83 3,83 7,82 3,73 3 3,70  3,33 4,71  2,76 Ta thấy rằng thời gian hoàn vốn khi đầu tư để mua bình là trong khoảng từ 2 đến 4 năm, sau thời gian này các hộ bắt đầu có lãi vì tuổi thọ của bình rất cao, có thể trên 15 năm. Riêng hộ 4 có thời gian hoàn vốn dài nhất là 7,82 năm, do hộ náy sử dụng loại bình đặc biệt có giá thành rất cao và chỉ sử dụng cho mục đích sinh hoạt bình thường. 3.4. HẠN CHẾ VÀ KIẾN NGHỊ   3.4.1. Hạn chế  Tuy nhiên, để đầu tư một bình nước nóng năng lượng mặt trời thì chi phí rất cao, không phải gia đình nào cũng có điều kiện sử dụng, các hộ sử dụng đều là các gia đình có điều kiện. Đa số các hộ gia đình không lắp bộ vi xử lý lý thông minh, thiết bị báo hết nước cấp cho bình nên khi hết nước mà trời nắng to rồi lại có nước đột xuất sẽ xảy ra hiện tượng nổ ống thu nhiệt. Bình sử dụng rất bền và hiệu quả nhưng khi xảy ra sự cố thì rất khó khắc phục. Khi ta sử dụng nước nóng thì phải xả hết lượng nước lạnh có trong đường ống gây lãng phí nước. Đối với các nhà xây cũ thì cần đầu tư đường ống chịu nhiệt riêng và phải chạy bên ngoài tường nếu không phải đục tường gây tốn chi phí, mất thẩm mỹ. Vào những ngày thời tiết âm u kéo dài thì nhiệt độ trong bình không dủ nóng, vẫn phải sử dụng điện hoặc gas để đun nóng nước. Sự tuyên truyền về bình năng lượng chưa rộng rãi, đa số người dân chưa biết đến sản phẩm nên số lượng sản phẩm sử dụng còn ít so với thị trường. Tồn tại các sản phẩm kém chất lượng trôi nổi trên thị trường, khi sử dụng nước không nóng hoặc rất kém, gây hoang mang tư tưởng người dân. 3.4.2. Kiến nghị Để sản phẩm được sử dụng rộng rãi, các cơ quan chức năng cần đẩy mạnh tuyên truyền, quảng bá sản phẩm, tư vấn và hướng dẫn cách lựa chọn, sử dụng sao cho hợp lý nhất. Quản lý chặt các sản phẩm trên thị trường, không để các sản phẩm kém chất lượng trôi nổi gây tâm lý không tốt tới người tiêu dùng. Nghiên cứu, tìm hiểu các công nghệ mới nhằm làm hạ giá thành sản phẩm, để sản phẩm có thể đến tay tất cả người tiêu dùng vì sản phẩm hiện nay có giá thành rất cao. Hiện nay, tập đoàn Thái Dương hợp tác với EVN hỗ trợ 1 triệu đồng và chi phí lắp đặt cho các hộ sử dụng bình năng lượng mặt trời Thái Dương Năng. Tuy nhiên, nhiều cơ sở lợi dụng việc này lập hóa đơn giả hoặc không hỗ trợ cho người sử dụng để lấy tiền hỗ trợ. Đề nghị các cơ quan chức năng quản lý chặt đảm bảo lợi ích người tiêu, không làm thất thoát tài sản nhà nước. Khuyến cáo các hộ nhà xây mới nên sử dụng bình vì đây là những đối tượng sử dụng hiệu quả nhất vì không mất tiền mua bình nóng lạnh và việc chạy đường nước đơn giản hơn. Khuyến khích, đầu tư vào các trạm y tế, các trường học vì những nơi này có nhu cầu sử dụng rất cao, đặc biệt đối với các trạm y tế nếu sử dụng bình năng lượng mặt trời để cọ rửa các thiết bị y tế, phục vụ việc vệ sinh của các nhân viên y tế và người bệnh. Nhà nước cần đẩy mạnh phát triển nghành năng lượng mới với quy mô lớn, nên ban hành luật năng lượng mới, quy định mức sử dụng năng lượng tái tạo trong mỗi hộ gia đình. Điều này sẽ làm giảm tải lên lưới điện Quốc Gia, đảm bảo an ninh năng lượng. 3.5. KẾT LUẬN Qua tình hình điều tra thực tế và phân tích đánh giá ở trên, ta thấy rằng sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời rất hiệu quả: hàng tháng tiết kiệm được lượng tiền trả cho hóa đơn năng lượng. Sử dụng bình năng lượng mặt trời rất an toàn và sử dụng rất thoải mái không phải lo vấn đề tốn điện như khi sử dụng bình nóng lạnh. Hầu hết các hộ trước kia không sử dụng nước nóng để rửa bát hoặc rửa chân tay nhưng từ khi sử dụng bình năng lượng mặt trời thì rửa bát bằng nước nóng. Khi rửa bát bằng nước nóng rất đảm bảo vệ sinh, dầu mỡ không bị đóng cặn có thể dễ dàng trôi di theo đường nước và cũng tiết kiệm được lượng dầu rửa bát hàng tháng.  Sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn các loại sản phẩm khác rất nhiều. Trong mỗi hộ gia đình, thông thường khoảng 35% mức tiêu thụ điện là để đun nóng nước phục vụ cho sinh hoạt. Mức tiêu thụ trên ít được các hộ sử dụng nhận thấy do bình đun nước nóng bằng điện được sử dụng chung với các thiết bị tiêu thụ điện khác. Do vậy khi sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời, toàn bộ chi phí đầu tư ban đầu để lắp đặt bình sẽ được hoàn lại vốn trong thời gian 2 ~ 4 năm tùy vào mục đích sử dụng của từng hộ gia đình cũng như cách sử dụng. Ở đây hộ 4 có thời gian hoàn vốn lâu nhất là do gia đình sử dụng loai bình đặc biệt có giá thành cao và nhu cầu sử dụng của gia đình không cao. Một bình đun nước nóng năng lượng mặt trời có thể sử dụng tốt trong thời gian 10 ~ 15 năm. Tuy nhiên nếu sử dụng cho hộ gia đình có 2 người thì sẽ không hiệu quả. Nên sử dụng cho hộ gia đình có từ 3 người trở lên thì hiệu quả sẽ cao. Như vậy chắc chắn người sử dụng sẽ tiết kiệm được khoản tiền đáng kể trong suốt thời gian tuổi thọ của bình.  Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Quản Lý Năng Lượng – Trường Đại Học Điện Lực, thầy giáo hướng dẫn Dương Trung Kiên đã tận tình hướng dẫn em làm báo cáo. Đồng thời em xin cảm ơn Phó Viện Trưởng Đỗ Bình Yên, cùng các anh, chị trong Trung tâm Công nghệ năng lượng và Vật liệu mới – Viện Khoa học năng lượng đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em, giúp em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ trong quá trình thực tập tại Viện. Tuy nhiên do kinh nghiệm và trình độ của em còn hạn chế, thời gian thực tập không nhiều nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót trong báo cáo mong các thầy cô giáo chỉ bảo và đóng góp ý kiến để báo cáo được hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn. Định hướng đồ án tốt nghiệp Do trình độ bản thân còn hạn chế, thời gian thực tập tại Trung tâm Công nghệ năng lượng và Vật liêu mới – Viện Khoa học năng lượng có hạn, nên bài báo cáo của em còn sơ sài, em mới chỉ tìm hiểu sơ qua về lý thuyết năng lượng tái tạo – năng lượng mặt trời, khảo sát đánh giá tình hình sử dụng năng lượng mặt trời tại một huyện của thành phố Hà Nội. Vì vậy em sẽ tiếp tục làm đề tài này, nghiên cứu sâu hơn trong đồ án tốt nghiệp sắp tới. Em sẽ tìm hiểu nhiều hơn về công nghệ, ứng dụng khai thác và phân tích kĩ hơn về hiệu quả năng lượng mặt trời ở quy mô lớn hơn trong thực tế. Em sẽ cố gắng hết sức để có thể hoàn thiện tốt hơn trong bài đồ án tốt nghiệp tới. PHỤ  LỤC 1: PHIẾU  ĐIỀU TRA TÌNH  HÌNH SỬ DỤNG VÀ CUNG CẤP NLMT PHIẾU  ĐIỀU TRA TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BÌNH NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1. Người cung cấp thông tin: ……………………………................................   Điện thoại: .............................. …………………………………………….. Địa chỉ:……………………………………………………………………… 2. Loại hình cơ sở: …………………………………………………………… (Có thể  là tòa nhà, bệnh viện, trường học, hộ gia đình, …) 3. Loại thiết bị năng lượng mặt trời đang sử dụng: ………..………………………...………......................................................... 4. Mục  đích sử dụng: ……………………………………………………………….......................... 5. Dung tích: …. (lít) hoặc công suất:….(kW). Năm sử dụng:……………… 6. Giá  thiết bị (gồm cả thiết bị và phụ  kiện và lắp đặt): ……………………………... ……………………………………………….. 7.Tình hình sử dụng một số tháng trước khi sử dụng bình NLMT STT Tháng/năm Điện năng tiêu thụ Tiền điện (1000 đ) 1 2 3 … 12 8. Tình hình sử dụng năng lượng khi sử dụng bình NLMT:………………… 9.Cơ  cấu sử dụng năng lượng của cơ sở: …………………...………………………………………………………….. 10.Đánh giá  về tính hiệu quả của thiết bị năng lượng mặt trời: ………………………………………………………………………………. 11.Ý  kiến, kiến nghị cơ chế, chính sách? Về kỹ  thuật? : ………………………...……................................................................... PHỤ  LỤC 2: KẾT QUẢ ĐIỀU TRA TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NLMT Ngày khảo sát thực tế: 26/ 08/2010 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ SỬ DỤNG BÌNH NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hạng mục Các hộ  gia đình 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tổng chi phí đầu tư 5300 11000 8100 16000 7000 4800 5500 6000  8000  4500 Lượng tiền tiết kiệm (1000đ/năm) 2225 3890 2117,6 2045 1877,5 1597,5  1485  1800 1692,5 1630 Hệ số hoàn vốn giản đơn(năm ) 2,38 2,83 3,83 7,82 3,73 3 3,70  3,33 4,71  2,76