Mạng điện mặt trời cục bộ - giải pháp năng lượng 'xanh'

Dàn pin hấp thụ ánh sáng mặt trời (màu tím) trên mái nhà ông Dũng.

Nhiệt lượng tái tạo từ ánh sáng mặt trời đang giúp nhiều hộ gia đình vùng sâu, miền núi trên toàn quốc sinh hoạt thoải mái, tiện nghi hơn. Đây là sản phẩm của mô hình mạng điện mặt trời cục bộ, do nhóm nhà khoa học, thuộc Phân viện Vật lý Việt Nam tại TP HCM thiết kế.

Mạng điện trên vận hành đơn lẻ, độc lập với mạng lưới điện quốc gia. Mô hình này được kỹ sư Trịnh Quang Dũng, Phân viện Vật lý Việt Nam tại TP HCM, khởi xướng từ khi ông làm chủ nhiệm Chương trình "Công nghệ năng lượng mới châu Á" do tổ chức SIDA Thụy Điển tài trợ vào năm 1997. Ông Dũng thiết kế thử nghiệm mô hình ở chính nhà riêng của mình. Kết quả là mạng điện mặt trời trở thành nguồn cung cấp điện chủ yếu cho sinh hoạt của gia đình ông, từ năm 2002 đến nay.

Mạng điện tại nhà ông Dũng sử dụng 40 tấm pin mặt trời với diện tích 20 m2. Đây là những tấm pin nhập từ Anh, giá rẻ hơn so với pin do Việt Nam sản xuất. Dàn pin sẽ giảm khoảng 30% công suất hoạt động sau 30 năm. Tổng vốn ban đầu cho mạng lưới điện gia đình của ông Dũng là 20.000 USD.

Ông Dũng cho biết, ban đầu, ông chỉ thiết kế mạng điện công suất 500 W, do chất lượng điện tái tạo thời điểm này chưa tương thích được với các vật dụng chạy động cơ. Sau năm 2002, khi Việt Nam sản xuất được biến áp điện (thiết bị đổi điện), ông Dũng đã đầu tư thêm pin, nâng cấp mạng điện lên 2 kW.

Mô hình điện cục bộ tái tạo điện theo quy trình: Những tấm pin đặt trên mái nhà hấp thụ ánh sáng mặt trời, qua bộ điều khiển sạc để vào hệ thống bình ắc quy. Khi sử dụng, nguồn năng lượng mặt trời dự trữ này qua máy biến điện chuyển thành điện 220V, chất lượng tương đương điện lưới quốc gia và hoà vào lưới điện gia đình.

Dựa vào lượng bức xạ mặt trời trung bình một ngày tại TP HCM, tương đương 5 kWh/m2, ông Dũng đã thiết kế mạng điện đảm bảo dù trời mưa hay âm u vẫn cung cấp đủ điện phục vụ sinh hoạt gia đình. Hệ thống tồn trữ của mạng điện cục bộ có thể dự trữ 800Ah/24V điện một chiều, tương đương với lượng điện sử dụng trong một ngày của gia đình ông Dũng.

Với mạng lưới điện mặt trời cục bộ này, chỉ khi sử dụng những thiết bị tiêu hao nhiều điện năng như máy lạnh, bình đun nước nóng, gia đình ông Dũng mới kết nối với lưới điện mạng lưới.

Qua đồng hồ đo điện, ông Dũng tính toán, trung bình một tháng mạng điện cục bộ của ông sản xuất 200-250 KWh. Công suất mạng điện có thể gia tăng nếu lắp thêm pin mặt trời cùng một số thiết bị tương ứng.

Mạng điện mặt tại Nhà sinh hoạt cộng đồng buôn Chăm.

Mô hình mạng lưới điện mặt trời cục bộ được ông và cộng sự của Phân viện Vật lý Việt Nam tại TP HCM áp dụng ở nhiều nơi trên khoảng 50 tỉnh, thành trong cả nước, đặc biệt là vùng ven các thành phố, miền núi.

Điển hình là mạng lưới điện mặt trời tại buôn Chăm, Ea Hleo, Đăk Lăk. Mô hình này không chỉ cung cấp điện cho Nhà sinh hoạt cộng đồng của buôn, mà còn phục vụ các lớp học, bơm nước giếng khoan... lân cận. 100% hộ dân trên địa bàn cũng được xây dựng mạng lưới điện mặt trời cục bộ, đảm bảo đủ điện phục vụ sinh hoạt.

Quy trình tái tạo điện từ mặt trời này còn được nhóm các nhà khoa học ứng dụng để tạo nhiên liệu cho xe cấp cứu của bệnh viện huyện EaSup, Đăk Lăk; cho du thuyền của Công ty Mê Kông, TP HCM; trạm điện thoại vô tuyến ở Cù lao Đông Định, Đồng Tháp... Sắp tới, nhóm các nhà khoa học sẽ triển khai làm 1 nhà điện mặt trời ở Kiên Giang và đang xúc tiến hợp tác với một dự án của Tây Ban Nha để nối mạng lưới điện mặt trời vào mạng lưới điện quốc gia hiện hành.

Liên hệ: Ông Trịnh Quang Dũng, Phân viện Vật lý Việt Nam tại TP HCM. ĐT: 08. 822.20.28 , 0903 708 395.

Thanh Lương

Công nghệ mới đẩy mạnh sử dụng điện mặt trời

Các kỹ sư điện trường Đại học Princeton Mỹ, đã phát minh ra một kỹ thuật chế tạo pin mặt trời khi kết hợp với các tiến bộ khác có thể sinh ra nguồn năng lượng có giá trị kinh tế lớn. Các kết quả này đã giúp các nhà khoa học tiến gần hơn đến việc chế tạo loại pin mặt trời thế hệ mới không chỉ hiệu quả như các loại pin mặt trời truyền thống mà còn rất rẻ và đa năng. Các loại pin mặt trời hay pin quang điện có tác dụng chuyển ánh sáng mặt trời thành điện và được sử dụng để cấp điện cho nhiều thiết bị, từ máy tính cho đến vệ tinh. Loại pin quang điện mới được làm từ các vật liệu hữu cơ, có chứa các phân tử cacbon và khác với các loại vật liệu vô cơ truyền thống từ silicon. Các vật liệu này có dạng màng cực mỏng và linh động, có thể ứng dụng vào các bề mặt có diện tích lớn. Pin mặt trời hữu cơ có thể được sản xuất theo quy trình giống như in hoặc phun vật liệu lên một ổ nhựa. Cuối cùng sẽ thu được nhiều tấm pin mặt trời bằng cách tháo dần cuộn nhựa trên và trải chúng lên mái nhà. Loại pin này có thể được sản xuất với nhiều màu khác nhau khiến cho chúng trở nên hấp dẫn về mặt kiến trúc. Pin cũng có thể ở dạng trong suốt và có thể được dán ở các cửa sổ. Pin hoạt động bằng cách nửa dùng để chuyển đổi ánh sáng mặt trời, nửa kia sinh ra điện. Do có các tính chất như vậy nên các nhà nghiên cứu đã mất nhiều năm để theo đuổi tạo ra loại màng quang điện hữu cơ, nhưng vẫn tồn tại một số vần đề về hiệu suất. Trước tiên, pin mặt trời hữu cơ được phát triển từ năm 1986 có hiệu suất chỉ là 1%. Do vậy chỉ có 1% năng lượng được chuyển đổi thành điện. Hiệu suất này được duy trì trong suốt 15 năm. Các nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của Forrest hiện đang có kế hoạch kết hợp các vật liệu và công nghệ mới. Làm được như vậy có thể tăng hiệu suất của pin mặt trời lên 5% và như vậy sẽ thu hút các nhà sản xuất thương mại. Với các phát triển thương mại xa hơn nữa, các nhà nghiên cứu dự báo các loại thiết bị pin mặt trời hữu cơ có thể có trên thị trường với hiệu suất là 5 - 10%. Họ nghĩ rằng đã tìm ra cách thức sử dụng các công nghệ và vật liệu mới để nhanh chóng đạt được hiệu suất 10%. Kỹ thuật mà các nhà nghiên cứu phát hiện đã mở ra một thời kỳ mới cho khoa học vật liệu có thể ứng dụng các dạng công nghệ khác nhau. Pin mặt trời làm từ hai loại vật liệu kết hợp, một loại sinh ra các electrons còn loại kia hút các electrons cho phép tạo ra dòng điện. Các nhà nghiên cứu ở Princeton đã chỉ ra cách kết hợp hai loại vật liệu này giống như kiểu 'đan ngón tay' và như vậy tạo ra nhiều cơ hội cho chuyển giao các electrons. Mấu chốt của tiến bộ này là sử dụng mũ kim loại đối với màng vật liệu. Điều này cho phép bề mặt vật liệu có độ mịn và đồng nhất trong khi cấu trúc micro bên trong thay đổi và kết hợp với nhau và kết quả là tạo ra kết quả qúa sự mong đợi. Sau đó, các nhà nghiên cứu sẽ phát triển mô hình toán học để diễn giải tính chất để chứng minh ích lợi trong việc tạo ra các vật liệu micro khác. Các nhà nghiên cứu hiện đang trình diễn quy trình mới và chung nhất cho việc tổ chức lại hình thái học của các loại vật liệu thực sự gây bất ngờ. (Nguồn: QLNĐ)

Năng lượng mặt trời - Nguồn năng lượng sạch vô tận

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng có thể tái tạo để phục vụ đời sống con người cũng giống như năng lượng sinh khối (chất đốt thực vật, khí biogas...), năng lượng gió, năng lượng nước (thuỷ năng) v.v... Về thực chất, các dạng năng lượng tái tạo đều có xuất xứ từ năng lượng mặt trời. Mặt trời là một quả cầu khổng lồ có đường kính 1,39 triệu km và cách trái đất 149,5 triệu km. Mặt trời phát ra một công suất khoảng 3,8 x 1020 MW, nhưng Trái đất chỉ nhận được một phần công suất đó. Mặc dù khi đi qua bầu khí quyển bao quanh Trái đất, bức xạ mặt trời bị phản xạ và bị bầu khí quyển hấp thụ, nhưng vẫn có khoảng 1,05 x 1018 kWh năng lượng mặt trời tới được bề mặt trái đất trong một năm, nghĩa là gấp nhiều lần năng lượng mà con người khai thác được trên trái đất. Như vậy có thể nói năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận, lại là nguồn năng lượng sạch, không gây ô nhiễm môi trường. Trong khi các dạng năng lượng khác như than đá, dầu hoả, khí đốt... vừa gây ô nhiễm môi trường lại đang ngày càng cạn kiệt nên từ nhiều thập kỷ qua nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam, đã nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời phục vụ đời sống con người. Việt Nam là nước nhiệt đới, tiềm năng bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, đặc biệt ở các vùng miền phía Nam có nhiều nắng (số giờ nắng khoảng 1600 - 2600 giờ/năm). Do đó từ những năm 1980 đến 1990 thực hiện chương trình Nhà nước về năng lượng tái tạo, một số trường Đại học, Viện nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời để chưng cất nước, sấy khô, làm pin mặt trời, nhất là để đun nước nóng. Thiết bị đun nước nóng mặt trời do Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng mới - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nghiên cứu chế tạo và được ứng dụng trong đời sống từ năm 1995 đến nay. Chủ nhiệm công trình là TS. Trần Quốc Giám, cán bộ nghiên cứu của Trung tâm hiện là giảng viên Viện Vật lý - kỹ thuật trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm 1997 công trình này đã được giải khuyến khích - Giải thưởng Sáng tạo Khoa học công nghệ VIFOTEC. Thiết bị đun nước nóng mặt trời được chế tạo chủ yếu bằng kim loại Inox nên có độ bền cao, chịu được áp lực nước đến 2 kg/cm2. Vì thế có thể lắp đặt thiết bị này trong mọi điều kiện về địa hình và điều kiện cung cấp nước khác nhau, như lắp đặt thấp hơn nguồn cấp nước (để nước từ bể chứa chảy tới bình chứa của thiết bị), hoặc lắp đặt cao hơn nguồn cấp nước (trường hợp để trên sân thượng thì dùng máy bơm tăng áp bơm nước từ dưới lên vào bình chứa). Thiết bị có cấu tạo đơn giản gồm giá đỡ, bộ thu năng lượng và bình chứa nước nóng. Thiết bị đun nước nóng mặt trời hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng nhà kính, biến quang năng thành nhiệt năng. Khi bức xạ mặt trời xuyên qua mặt kính đập lên tấm hấp thụ, tấm hấp thụ nhận nhiệt nóng lên và bức xạ nhiệt nóng lên và bức xạ nhiệt ra xung quanh. Nhưng vì đáy là cạnh bên của thiết bị cách nhiệt nên nhiệt năng không thoát ra ngoài được. Phần bức xạ nhiệt lại không xuyên qua được mặt kính nên dần dần làm cho tấm hộp thu nóng lên. Nếu ta cho không khí hoặc nước đi qua tấm hộp thu sẽ làm cho không khí hoặc nước nóng lên. Không khí nóng dùng để sấy, sưởi ấm, còn nước nóng dùng cho sinh hoạt gia đình hoặc các dịch vụ khách sạn nhà hàng, bể bơi v.v... Những ngày nắng to, nhiệt độ trong bình chứa nước nóng có thể đạt từ 40o đến 80oC, những ngày mùa đông nhiều mây nhiệt độ trong bình cũng ấm hơn nhiệt độ bên ngoài từ 5oC trở lên, những ngày ít nắng nhiệt độ trong bình khoảng 30o - 40oC, có thể dùng nước ấm này để tắm rửa mà không cần pha thêm nước lạnh. Sử dụng năng lượng mặt trời là sử dụng nguồn năng lượng sạch (vì không có khí thải) nên rất an toàn, đảm bảo môi trường trong lành, lại tiết kiệm được điện năng, giảm chi phí cho ngân sách gia đình, giá thành lắp đặt thiết bị lại không cao nên phù hợp với thu nhập của người dân thành phố. Theo TS. Trần Quốc Giám, với điều kiện bức xạ mặt trời và khí hậu ở Việt Nam, 1m2 thiết bị đun nước nóng mặt trời có thể tiết kiệm được khoảng 700 - 800 kWh/năm. Nếu so với việc dùng bình nước nóng chạy điện thì mỗi năm 1m2 thiết bị đun nước nóng mặt trời có thể tiết kiệm được 700 ngàn đến 1 triệu đồng tiền điện. Giá thành lắp đặt 1m2 thiết bị khoảng 2 triệu đồng (kể cả công lắp), theo tính toán thì thời gian thu hồi vốn là sau từ 2 năm rưỡi đến 3 năm rưỡi. Thông thường 1m2 thiết bị đun nước nóng mặt trời cung cấp khoảng 70 - 75 lít nước nóng ở nhiệt độ 40o - 80oC/ngày, đủ dùng cho một gia đình 3-4 người. Với gia đình đông hơn hoặc có nhu cầu sử dụng nước nóng nhiều hơn (tắm vòi hoa sen, tắm bồn...) thì diện tích thiết bị cũng phải lớn hơn. TS. Trần Quốc Giám nói : "Nguồn năng lượng mặt trời là vô tận, lại không mất tiền mua. Tuy nhiên, số người sử dụng nó còn ít lắm. Từ năm 1995 đến nay, trong vòng 10 năm, Trung tâm Năng lượng mới của trường Đại học Bách khoa Hà Nội mới chỉ lắp đặt thiết bị đun nước nóng mặt trời cho khoảng 500 gia đình ở Hà Nội và một số tỉnh lân cận, lắp đặt cho 3 khách sạn (2 ở Sầm Sơn, 1 ở Phú Quốc). Nước ta là xứ nóng, có hơn 80 triệu dân với gần 20 triệu hộ gia đình. Chỉ cần 10% số hộ gia đình (2 triệu hộ) có nhu cầu dùng thiết bị đun nước nóng mặt trời, mà mỗi năm chỉ lắp đặt được 100 ngàn thiết bị cho 100 ngàn hộ dân thì cũng phải mất 20 năm mới lắp xong. Nếu làm được việc này sẽ tạo ra một thị trường tiêu thụ năng lượng sạch rất lớn, vừa có lợi cho đất nước (tiết kiệm điện năng), có lợi cho người dân (giảm chi tiêu), lại góp phần bảo vệ môi trường". (Nguồn: TCĐLCL)

Các công ty công nghệ nano mới khởi sự quan tâm tới tăng năng lượng mặt trời

Do giá dầu thô tăng tới mức cao kỷ lục, một số công ty mới khởi sự đang đi tiên phong trong việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mặt trời mới dựa trên những đột phá sử dụng công nghệ nano. Yêu cầu khai thác năng lượng mặt trời để sản xuất điện không bao giờ kết thúc. Công nghệ nano đang là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng kết hợp vật lý và hoá học để tạo ra các sản phẩm chế tạo ở quy mô nguyên tử. Một nano mét bằng một phần tỷ mét. Nhiều vật liệu và quy trình cho thấy có đặc điểm độc nhất vô nhị ở kích cỡ nhỏ như vậy. Một số sản phẩm tiêu dùng sử dụng công nghệ nano đã được đưa ra thị trường như kem chống nắng và vải không nhuộm phẩm màu. Công nghệ nano còn được ứng dụng để sản xuất chíp máy tính và màn hình phẳng. Hiện nay có ít nhất 3 công ty mới khởi sự (Nanosolar, Nanosys và Konarka Technologies) của Mỹ đang đi theo hướng sử dụng công nghệ nano nhằm khai thác năng lượng mặt trời có hiệu quả hơn. Josh Wolfe, Nhà quản lý thuộc công ty đầu tư công nghệ nano Lux Capital tại New York cho biết, những hướng đi như vậy có thể sẽ làm "thay đổi thế giới". Ba công ty này có những cách tiếp cận khác nhau, nhưng cả ba đều nỗ lực tạo năng lượng mặt trời ở bất kỹ nơi nào. Theo Steven Milunovich, một nhà phân tích thuộc Merill Lynch, tế bào năng lượng mặt trời sử dụng công nghệ nano có thể làm giảm giá nhiên liệu hoá thạch trong vài năm tới. Giá điện hiện nay là 7 cent/kWh tại Mỹ và 19 cent tại Nhật Bản. Điện sử dụng năng lượng mặt trời có giá khoảng 43 cent. Trong một nghiên cứu gần đây, Milunovich cho rằng sẽ có sự thay đổi đáng kể (giá điện giảm xuống dưới 7 cent/kWh) nếu như năng lượng mặt trời sử dụng công nghệ nano. Công nghệ nano có thể có tác động quan trọng tới thị trường năng lượng mặt trời trị giá hơn 3 tỷ USD. Các thiết bị chế tạo và các quy trình sản xuất rẻ hơn sẽ làm cho năng lượng mặt trời có thể cạnh tranh được với các loại nhiên liệu hoá thạch truyền thống. Hãng Nanosolar có trụ sở tại Palo Alto, bang California, đang chế tạo những tấm panel công nghệ nano mỏng hơn 100 lần so với những tấm pin mặt trời hiện tại. Về mặt lý thuyết, những tấm pin mặt trời mỏng này có thể dùng để chạy tất cả các loại thiết bị sử dụng điện thông thường. Cách tiếp cận này có thể đưa công ty tới chỗ sản xuất hàng loạt pin mặt trời với giá rẻ hơn bằng công nghệ in lô như in báo vậy. Các tấm bảng này sau đó có thể đặt trên các mái nhà để cung cấp điện cho cả toà nhà. Nanosolar có kế hoạch thử nghiệm các sản phẩm vào năm tới và đưa vào sản xuất hàng loạt vào năm 2006. Theo Giám đốc điều hành của Nanosolar Martin Roscheisen, dạng tế vào quang điện mới này của công ty tiết kiệm chi phí hơn rất nhiều so với các sản phẩm hiện tại. Hãng Nanosys, cũng có trụ sở tại Palo Alto, đã hợp tác với một công ty lớn Nhật Bản là Matsushita để chế tạo các vật liệu nano theo các dạng đặc biệt được gọi là "bốn lớp". Vật liệu này được rải lên trên các lớp nền bằng chất dẻo tạo thành một loại màng giống như phim chụp ảnh để tạo nên các tấm panel nano có độ đàn hồi cao hơn và nhỏ hơn so với các tấm pin mặt trời được đặt trên nóc nhà hiện tại. Theo Peter Garcia, Giám đốc phụ trách tài chính của Công ty, bằng việc bọc những tấm panel năng lượng mặt trời như vậy giữa các tấm kính cửa sổ, các toà nhà chọc trời một ngày nào đó sẽ trở thành các nhà máy sản xuất điện phục vụ cho chính nó. Ông cho biết; "Ý tưởng của chúng tôi là biến điện mặt trời trở nên hoàn hảo về mặt thẩm mỹ cũng như về hiệu quả". Nanosys dự kiến sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt trong vòng hai đến bốn năm tới. Công ty Konarka tại Lowell, bang Massachusets, đang triển khai những tấm chất dẻo có gắn các tinh thể nano oxit titan. Các tinh thể này được phủ thuốc nhuộm hấp thụ ánh sáng. Quy trình này tạo ra một loại chất dẻo hoạt sáng có giá thành rẻ, nhẹ và đàn hồi. Chất dẻo này có thể được biến đổi thành một số màu với các kiểu khác nhau. Phó Chủ tịch điều hành của Konarka, Daniel McGahn, phát biểu rằng vật liệu này có thể là một nguồn năng lượng có giá rẻ, dùng để làm vỏ ngoài điện thoại di động, bộ điều khiển trò chơi, máy tính, hoặc gắn trên mái nhà. Tất nhiên, những hệ thống pin mặt trời sử dụng công nghệ nano này không thể thay thế ngay lập tức các nguồn năng lượng hiện tại, nhưng chúng có thể thay thế dần dần. McGahn cho rằng: "Chúng tôi đang cố gắng làm thay đổi bộ mặt của các nguồn năng lượng tái tạo. Mục tiêu của chúng tôi là phát triển những gì mà người bình thường cũng có thể sử dụng được với một mức giá có thể chấp nhận được". (Nguồn: QLNĐ)

Tăng cường sản xuất và sử dụng điện mặt trời

Những tia mặt trời cực mạnh chiếu xuống Trái đất, phát ra nơi nóng và năng lượng ánh sáng, đó là một nguồn năng lượng thiên nhiên vô cùng quý giá được sử dụng như nguồn năng lượng phục vụ con người. Từ những tia nắng Mặt trời, một số năng lượng ánh sáng có thể biến đổi trực tiếp thành điện năng bằng những chất bán dẫn làm bằng silic và những nguyên liệu khác. Phòng thí nghiệm Bell ở Mỹ là nơi đầu tiên chế tạo loại pin mặt trời sử dụng chất bán dẫn silic vào năm 1954. Lúc đó, hiệu quả chuyển đổi điện năng rất thấp - chỉ được vài phần trăm. Nhưng đến thập kỷ 70, hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin Mặt trời đã tăng lên 15%, khiến tiềm năng sử dụng loại pin này trở nên thực tiễn hơn. Pin Mặt trời đang được chế tạo hiện nay có hiệu suất chuyển đổi tới gần 20%. Người ta cho biết, số lượng điện năng từ tia Mặt trời là khoảng 1 kW trên mỗi mét vuông bề mặt được Mặt trời chiếu sáng. Điều đó có nghĩa là với một diện tích bề mặt 1m2 và với khả năng chuyển đổi năng lượng là 20% thì một pin Mặt trời có thể sản sinh ra một điện lượng là 200 W. Việc nâng cao tỷ lệ chuyển đổi sẽ làm giảm chi phí cho mỗi đơn vị sản sinh điện năng và sản xuất được nhiều năng lượng hơn mà không đòi hỏi thêm nhiều không gian dành cho những tấm năng lượng Mặt trời. Năm 2002, tổng sản lượng điện năng do pin mặt trời sản xuất được trên thế giới là khoảng 520.000 kW, trong đó mức sản xuất của Nhật Bản lên tới 48,9% (khoảng 255.000 kW), đưa Nhật Bản trở thành nước đứng đầu thế giới trong việc sản xuất pin Mặt trời. Điều này chứng tỏ mức độ đáng tin cậy của kỹ thuật vật liệu bán dẫn của Nhật Bản trong việc phát triển những sản phẩm điện Mặt trời nhằm đạt được hiệu quả chuyển đổi năng lượng cao và chế tạo ra những pin Mặt trời ngày càng mỏng hơn. Nhật Bản cũng dẫn đầu thế giới về khả năng sản xuất điện năng từ năng lượng Mặt trời. Theo một nghiên cứu thực hiện vào năm tài khoá 2001, khả năng tạo ra điện năng ở Nhật Bản vào khoảng 450.000 kW, nghĩa là gấp đôi ở châu Âu và gấp ba ở Mỹ. Đáng lưu ý là 90% số điện năng lấy từ Mặt trời ở Nhật Bản là do những tấm năng lượng trên những mái nhà bình thường. Sở dĩ cách dùng điện này được dân chúng quan tâm nhiều vì nó sẽ làm giảm ô nhiễm - đây là năng lượng sạch - tuy nhiên, lý do chủ yếu là giá của những tấm năng lượng Mặt trời ngày càng thấp. Trong khi năm 1992 phải tốn 4 triệu yên mới lắp đặt được một hệ thống năng lượng Mặt trời để phát được công suất 1 kW điện thì ngày nay chỉ tốn khoảng 720.000 yên. Đó không phải là do giá thành của những tấm pin năng lượng Mặt trời giảm đi mà chủ yếu là vì ngày nay, những máy đổi dòng điện một chiều sang dòng điện xoay chiều và những thiết bị ngoại vi khác được thiết kế phù hợp hơn. Một gia đình trung bình bốn người ở Nhật Bản tiêu thụ khoảng 3 - 4 kWh, họ có thể tự tạo ra lượng điện này trên mái nhà nếu như phần mái nhà của họ có diện tích khoảng 20 - 30m2 hướng về phía Mặt trời. Một đơn vị biến đổi năng lượng điện từ Mặt trời có quy mô lớn đòi hỏi một mặt bằng rộng, vì vậy việc gắn những tấm pin Mặt trời trên những mái nhà là rất hợp lý. Hơn thế nữa, có thể cách hay nhất để lấy được năng lượng điện từ Mặt trời là hãy để cho mỗi gia đình tự tạo ra điện năng cần dùng trong gia đình họ. Những thuận lợi chính của năng lượng Mặt trời là những tấm pin Mặt trời có thể lắp trên mái nhà hoặc những nơi không thường xuyên sử dụng đến, chúng không có những bộ phận chuyển động nên việc tạo ra điện năng không gây ồn ào, tuổi thọ của hệ thống biến điện đó cũng rất cao và không cần bảo trì. Tuy nhiên, có một điều bất tiện: đó là không thể tạo ra điện vào buổi tối hay khí thời tiết xấu. Nhưng vào những lúc đó có thể khắc phục bằng cách mua năng lượng từ nhà máy điện ở địa phương hay có thể dùng số lượng điện dư mà đã được dự trữ sẵn ở trong ắc quy. Chính phủ Nhật Bản đã đề ra mục tiêu là đến năm 2010 sẽ tạo được 4.820.000 kW công suất điện từ Mặt trời, gấp hơn 10 lần so với mức điện hiện nay. Việc này sẽ giúp cho Nhật Bản tiết kiệm được 1.180.000 lít dầu thô và điều đó cũng có nghĩa là lượng cacbon điôxit trong không khí do đốt dầu sẽ giảm xuống. Nhìn chung, giá các thiết bị sản xuất năng lượng Mặt trời quá cao vẫn là cản trở chính đối với chính sách phát triển nguồn năng lượng này. Nhằm khắc phục rào cản đó, cho đến nay, Chính phủ vẫn trợ cấp 30% chi phí lắp đặt thiết bị này cho người sử dụng. Cũng nhờ sự hỗ trợ của Chính phủ, giá cả lắp đặt cũng hạ dần. Trong thập kỷ qua, giá thành pin Mặt trời trang bị cho gia đình giảm ngót 80% - xuống mức 720 ngàn yên (6 ngàn USD) với thiết bị tạo ra 1 kW công suất điện. Đa số các gia đình sử dụng giàn pin Mặt trời có tổng công suất 3 kW (đáp ứng một nửa nhu cầu của gia đình trung bình). Các nhà sản xuất Nhật Bản cũng không ngừng phấn đấu hoàn thiện công nghệ pin Mặt trời, Tập đoàn Sharp đã chế tạo được thiết bị có khả năng biến 17,4% ánh nắng thu nhận được thành điện năng. Hiện thời đó vẫn là kết quả cao nhất trong ngành. Tận dụng công nghệ khác, hãng Sanyo khẳng định rằng, thiết bị của họ có khả năng tạo ra nhiều điện năng hơn trong điều kiện nhiệt độ cao và đòi hỏi ít năng lượng Mặt trời hơn. Người Nhật sản xuất những tấm pin Mặt trời có độ dày chỉ 2 công nghệ, nhờ thế, chúng nhẹ hơn, dễ lắp đặt và ít ảnh hưởng tới kết cấu của công trình. Hakushin không phải là công ty xây dựng duy nhất gặt hái lợi nhuận không nhỏ từ lắp đặt pin Mặt trời. Một Hãng Nhật Bản khác - Misawa Homes - đang hoàn thiện khu phố 500 ngôi nhà với điện năng sinh hoạt độc nhất bằng năng lượng Mặt trời tại thành phố Saporo. Như khẳng định của Hakyskin, việc sử dụng năng lượng Mặt trời của những ngôi nhà trong khu phố đầu tiên cho phép tiết kiệm trên 50 ngàn lít nhiên liệu mỗi năm so với những phương pháp tạo ra điện truyền thống và giảm được 154 tấn khí CO2 độc hại thải vào khí quyển. Hikoro Ohara, một phụ nữ Nhật Bản kể về tác dụng tích cực của việc sử dụng năng lượng Mặt trời đối với ngân sách gia đình, như sau. Thời cùng chồng và con trai ở Tokyo, gia đình chị thường phải trả 16 ngàn yên tiền điện hằng tháng (135 USD). Hiện tại, hoá đơn tiền điện của gia đình phải thanh toán chỉ còn một nửa, hơn thế - mối tháng gia định lại có thêm 2 ngàn yên tiền bán điện năng dư thừa để nhượng lại cho Công ty Năng lượng Tokyo Electric Power. Bởi lẽ đa số pin Mặt trời không có bình ắc quy, nên phần điện năng không được sử dụng sẽ bán thẳng cho mạng lưới điện quốc gia. Nhật Bản còn là quốc gia đi tiên phong trong việc sản xuất điện Mặt trời trên vũ trụ. Nhật Bản là quốc gia đầu tiên đề ra một dự án chế tạo và đưa vào quỹ đạo một trung tâm chuyển đổi năng lượng Mặt trời thành điện năng ngoài không gian có công suất 1.000 MW dự đoán sẽ đưa vào hoạt động vào năm 2020, với tổng vốn đầu tư lên đến 16 tỷ USD. Trung tâm này có khối lượng 20.000 tấn được nâng lên quỹ đạo địa tĩnh và có một tấm pin Mặt trời đường kính 15 km. Trung tâm này sẽ chuyển đổi năng lượng Mặt trời thành sóng điện từ cực ngắn và phát trở lại mặt đất bằng 2 cột ăng ten dài 1 km. Điểm đặc biệt là sóng điện từ này không gây nhiễu cho điện thoại di động hoặc các phương tiện truyền thông khác trên mặt đất. Tuy nhiên, để đạt đến mục tiêu này còn phải vượt qua rất nhiều thách đố, nhất là về mặt kỹ thuật. Giáo sư Alain Dupas, Nhà vật lý học người Pháp, làm việc tại Trung tâm Vũ trụ châu Âu, cho biết: "Từ trước đến nay, con người chưa bao giờ xây dựng một công trình công nghiệp đòi hỏi kỹ thuật cao ở một nơi quá nghiệt ngã như vậy. Về mặt cấu trúc, đây là một trung tâm chuyển đổi năng lượng ngoài không gian có chiều dài đến 10 km và chiều rộng đên 5 km mà toàn bộ các công việc từ lắp ráp, điều hành và sửa chữa đều do các robot đảm nhiệm". Những robot công nhân (Skyworker) này di chuyển trên các đường ray, có tính năng tương tự các cánh tay robot làm việc trong các nhà máy lắp ráp ô tô dưới mặt đất. Chúng sẽ được cài đặt những phần mềm siêu thông minh để có thể tự phát điện và sửa chữa ngay những sự cố trên trung tâm. Còn theo Giáo sư Jeffrey Taylor, làm việc tại Viện Địa lý học và Vũ trụ học Hawai (Mỹ) thì: "Việc chế tạo cơ sở hạ tầng của các trung tâm này quá tốn kém và kéo dài thời gian nếu vận chuyển từ Trái đất lên. Vì vậy, con người sẽ tận dụng nguồn khoáng sản vô cùng phong phú ngoài không gian để chế tạo thông qua các nhà máy được xây dựng trên Mặt trăng". (Nguồn: TTQLNĐ

Mở mang thị trường bình nước nóng năng lượng mặt trời: Kinh nghiệm từ Trung Quốc đến Việt Nam

Theo báo cáo của Trường Đại học bách khoa Hà Nội tại cuộc hội thảo "Hợp tác Việt Trung về ứng dụng năng lượng mặt trời trong phát triển bền vững", vừa diễn ra trong tháng 8 tại Hà Nội, tính đến năm 1998, trên thế giới đã lắp đặt khoảng 54 triệu m2 bộ thu của thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời. Trong đó, Trung Quốc đã lắp đặt khoảng 14 triệu m2, Nhật Bản 12 triệu m2, châu Âu 8 triệu m2... Hiện nay, Trung Quốc là nước sản xuất nhiều nhất với sản lượng từ 4 - 4,5 triệu m2/năm, chiếm 55% sản lượng thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời của thế giới với trên 500 cơ sở sản xuất loại thiết bị này. Không phải ngẫu nhiên mà Trung Quốc vượt lên là nước đứng đầu thế giới về sử dụng bình nước nóng năng lượng mặt trời. Nói về kinh nghiệm phát triển thị trường, GS. Tạ Kiến - Phó Giám đốc Sở nghiên cứu năng lượng mặt trời, Trường Đại học sư phạm Vân Nam, Trung Quốc cho rằng: có được thành quả như ngày hôm nay, Trung Quốc đã có lịch sử 30 năm nghiên cứu về năng lượng mặt trời. Ban đầu, cũng như Việt Nam bây giờ, để ứng dụng vào cuộc sống, gặp muôn vàn khó khăn. Các nhà khoa học khi nghiên cứu ra công nghệ mới sẽ không ứng dụng vào cuộc sống nếu không có sự hỗ trợ của Chính phủ. Các nhà khoa học không thể vừa nghiên cứu khoa học vừa làm thị trường, vì vậy, vai trò của Chính phủ ở đây là làm cầu nối cho doanh nghiệp và nhà khoa học bằng các chính sách để đưa các kết quả nghiên cứu vào cuộc sống. Sự giúp đỡ ấy là rất thiết thực. Việc sử dụng nguồn năng lượng tái sinh được Chính phủ Trung Quốc đưa ra thành chiến lược phát triển. Chính phủ có một ban đề ra kế hoạch phải phát triển nguồn năng lượng sạch này vào trong cuộc sống. Vấn đề này được đưa ra trong nhiều cuộc hội thảo quốc tế. Các phương tiện thông tin đại chúng dành nhiều thời lượng để tuyên truyền về tiện ích của việc sử dụng năng lượng mặt trời cho nền kinh tế cũng như môi trường, tác động vào nhận thức của người dân. Chính phủ cũng có chính sách hỗ trợ cho việc tuyên truyền. Rất nhiều các bộ ngành có liên quan của Trung Quốc đã tham gia trong lĩnh vực này. Bộ nông nghiệp phối hợp với Bộ Khoa học công nghệ đưa sản phẩm đến vùng sâu, vùng xa bằng cách hỗ trợ về tài chính từ 50 - 60%, chính quyền địa phương hỗ trợ 20%, người dân chỉ bỏ ra 20%. Đối với những vùng đặc biệt khó khăn, sự trợ giúp đến 90%. Bộ Xây dựng đưa ra nguyên tắc phải đưa thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời vào bản thiết kế các công trình xây dựng. Đối với doanh nghiệp, khi tham gia cùng với Nhà nước họ được miễn thuế thu nhập. Thuế xuất khẩu cũng được ưu đãi. Do có sự trợ giúp đó của Chính phủ mà sản phẩm bình nước nóng năng lượng mặt trời được người tiêu dùng chấp nhận và sử dụng rộng rãi. Theo ông Vương Bình - Giám đốc Công ty trách nhiệm hữu hạn thương mại Thiên Hà, Hà Khẩu, Trung Quốc, ban đầu, thiết bị đun nóng sử dụng năng lượng mặt trời được lắp đặt ở các cơ quan của Chính phủ, các khách sạn, một số vùng sâu, vùng xa của Trung Quốc. Sau khi xây dựng xong các mô hình trình diễn, Công ty liền lập ngay ra đại lý ở vùng đó để ngay lập tức có thể đáp ứng được nhu cầu của người dân về sản phẩm này kèm theo chế độ bảo hành, bảo trì chu đáo. Ngoài ra, Công ty quảng bá cho sản phẩm của mình bằng cách tuyên truyền, quảng cáo nhiều trên các phương tiện thông tin đại chúng, tham gia vào các hội chợ triển lãm trong và ngoài nước. Do vậy, thị phần thiết bị nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời của Công ty ở Trung Quốc khá cao. Gần đây, Công ty đang có chiến lược xuất khẩu ra nước ngoài, đặc biệt là thị trường Việt Nam - một thị trường đầy tiềm năng và dồi dào về nguồn tài nguyên năng lượng mặt trời. Tại Việt Nam, từ những năm 1980, đã có chương trình Nhà nước về năng lượng mặt trời với sự tham gia của một số trường Đại học, viện nghiên cứu và sở khoa học công nghệ của một số tỉnh trong nước. Nhưng do sản xuất chưa mang tính công nghiệp nên giá thành còn cao và dịch vụ hậu mãi chưa tốt nên chưa thể ứng dụng rộng rãi. Vì vậy, nhiều cơ sở nghiên cứu bị thu hẹp lại hoặc giải tán. Từ năm 1996, nhận thấy tiện ích của việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời cho nền kinh tế cũng như môi trường, một số cơ sở trong nước bắt đầu nhập thiết bị này từ nước ngoài về bán tại Việt Nam nhưng còn mang tính nhỏ lẻ và tự phát. Thậm chí có doanh nghiệp còn nhập các thiết bị chất lượng kém về bán mà không qua bất kỳ sự kiểm duyệt nào. Qua một thời gian sử dụng, những thiết bị này bị xuống cấp và hư hỏng nhưng không ai sửa chữa. Đến nay cả nước mới chỉ lắp đặt được khoảng 4000 m2. Nguyên nhân chính của vấn đề này là do công tác nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ ở nước ta còn yếu. Việc phát triển hiện nay hoàn toàn tự phát, chưa có định hướng và các chính sách hỗ trợ mạnh mẽ từ phía Nhà nước. Vì vậy, nó cũng đã làm nản lòng một số doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, điều đó không phải là tất cả, vì vẫn còn có những doanh nghiệp rất tâm huyết hoạt động trong lĩnh vực này. Chị Trịnh Thị Thuỷ - Giám đốc Công ty đầu tư - phát triển năng lượng mới Việt Nam cho biết: Hiện nay công ty của chị đang cung cấp bình nước nóng năng lượng mặt trời thương hiệu SUONENG (Trung Quốc). Đây là là một thương hiệu đã được chứng nhận đăng ký nhãn hiệu hàng hoá tại Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và công nghệ Việt Nam). Chị biết, kinh doanh trong một lĩnh vực mới là rất khó khăn, nhưng ước mơ tìm ra một nguồn năng lượng sạch thay thế khi các nguồn năng lượng khác sẽ cạn kiệt đã thôi thúc chị quyết tâm theo đuổi nó. Để khắc phục những khiếm khuyết trong việc phát triển thị trường mà các cơ sở đi trước đã mắc phải, hiện nay Công ty có một đội ngũ thợ kỹ thuật được đào tạo bài bản bởi những chuyên gia hàng đầu của Trung Quốc, cùng chế độ bảo hành, bảo trì chu đáo, giá cả phù hợp nên được khách hàng tín nhiệm. Vì vậy, mới đi vào hoạt động từ tháng 4/2004, song Công ty đã lắp đặt được hơn 300m2 thiết bị, tương đương với 21.000 lít nước nóng. Nhưng chặng đường phía trước vẫn còn rất gian nan. Để làm thay đổi nhận thức của người dân về một lĩnh vực mới không phải là chuyện ngày một ngày hai, mà phải có một quá trình. Hơn nữa, cần phải có sự vào cuộc thực sự từ phía Nhà nước bằng các chính sách hỗ trợ, khuyến khích cụ thể cho các tổ chức, cá nhân tham gia trong lĩnh vực này. (Nguồn: KHCN) Nghiên cứu, sản xuất thiết bị đun nước bằng năng lượng mặt trời ở Việt Nam - Bao giờ cho đến... Sau cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1973, nhiều nước trên thế giới đã quyết định tìm đến những chương trình nghiên cứu, ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo, trong đó lĩnh vực năng lượng mặt trời đóng vai trò vô cùng quan trọng. Có thể nói, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch và gần như vô tận. Trong các thành tựu ứng dụng năng lượng mặt trời vào cuộc sống, thì các thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời hiện nay đang được phát triển vô cùng mạnh mẽ trên thế giới. Theo tính toán của các nhà khoa học, mỗi năm, một mét vuông thiết bị đun nước nóng mặt trời có thể tiết kiệm từ khoảng 500 - 900 kWh, tuỳ theo vùng khí hậu và hiệu suất thiết bị. Như vậy, tính trung bình, một mét vuông mỗi năm giảm được khoảng 150 kg khí thải C02 so với dùng than đá, dầu hoả hay khí đốt. Khí thải CO2 là loại khí chủ yếu gây hiệu ứng nhà kính, làm cho nhiệt độ trái đất tăng lên. Do đó, dùng thiết bị đun nước nóng mặt trời không những tiết kiệm năng lượng, mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Hiện nay, tỷ lệ người lắp đặt hệ thống thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời trên thế giới ngày càng cao. Trong đó, Trung Quốc, Nhật Bản, Israel, Sip, Australia là những nước đi đầu trong lĩnh vực công nghệ này. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng thiết bị đun nóng bằng năng lượng mặt trời được bắt đầu từ những năm 1980, nhưng cũng gặp rất nhiều khó khăn. Từ năm 1996, bắt đầu có thêm một số cơ sở kinh doanh dịch vụ nhập thiết bị đun nước nóng mặt trời của nước ngoài về bán tại Việt Nam như: Nhà máy đại tu ô tô số 1 - Bộ Nội vụ nhập thiết bị của Israel. Công ty Cơ điện lạnh Thành phố Hồ Chí Minh nhập thiết bị của australia, Cơ sở Nhật Năng (Hà Nội) nhập thiết bị của Trung Quốc... Đến năm 2000, số cơ sở nhập thiết bị tăng lên và cho tới năm 2002 bắt đầu có một số cơ sở nhập dây chuyền công nghệ để sản xuất ở trong nước như Công ty Quán Quân ở Thành phố Hồ Chí Minh và một vài cơ sở khác ở phía Bắc. Nhà máy nhôm Hà Nội cũng tự sản xuất thiết bị này. Hiện nay, có trên 10 cơ sở kinh doanh hoặc sản xuất thiết bị này ở Việt Nam, nhưng số lượng rất hạn chế. Ước tính, đến nay ở Việt Nam, tổng diện tích lắp đặt khoảng 4000m2, giá bán từ 120 - 150 USD cả công lắp đặt. Đầu tiên là một số cơ sở gồm: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Năng lượng thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Nam, Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam... tham gia đào tạo và nghiên cứu về vấn đề này. Tuy nhiên, cho đến nay chỉ còn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội là vẫn duy trì được. Trung tâm nghiên cứu năng lượng mới - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội là một trong những cơ sở khoa học đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời để đun nước nóng. Trung tâm đã thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu và dự án sản xuất loại thiết bị này, và đã đưa ra một số mẫu thiết bị đun nước nóng mặt trời phù hợp với điều kiện kinh tế ở Việt Nam. Trung tâm cũng đã lắp đặt được hàng trăm thiết bị đun nước nóng mặt trời với dung tích từ 120, 200, 300 lít đến hàng nghìn lít cho các hộ gia đình cũng như khách sạn tại Hà Nội và một số địa phương trong nước. Thiết bị đun nước nóng mặt trời của Trung tâm nghiên cứu năng lượng mới - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội được chế tạo chủ yếu bằng vật liệu inox, độ bền cao, bảo hành 5 năm, nhưng giá tương đương với thiết bị cùng loại của Trung Quốc chế tạo bằng nhóm hoặc ống thuỷ tinh, Trung tâm có một đội ngũ chuyên gia đã nghiên cứu nhiều năm về vấn đề này, nên có kinh nghiệm tư vấn về kỹ thuật lắp đặt thiết bị mặt trời trong các điều kiện khác nhau của công trình, bố trí hệ thống cấp nước nóng trong nhà một cách hợp lý, thuận tiện và kinh tế nhất cho người sử dụng. Do đó, thiết bị của Trung tâm đang rất có uy tín trên thị trường. Tuy nhiên, năng lực sản xuất của Trung tâm hiện nay rất hạn chế, nếu được đầu tư, mở rộng sản xuất, chuyển giao công nghệ hoặc liên kết với các doanh nghiệp để sản xuất với quy mô lớn, chắc chắn sẽ giảm được giá thành hơn nữa và mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực cho người sử dụng, góp phần tiết kiệm năng lượng cho đất nước và bảo vệ môi trường. Với tiềm năng hiện có, Việt Nam hoàn toàn có thể nghiên cứu, chế tạo thiết bị đun nước nóng bằng mặt trời với chất lượng không thua kém hàng ngoại. Việc tạo ra sản phẩm mang thương hiệu Việt Nam chất lượng cao sẽ hạn chế được nhập khẩu thiết bị nước ngoài. Ngoài ra việc mở rộng sản xuất tại nhiều địa phương trong nước sẽ tạo nhiều công ăn việc làm cho người dân và các doanh nghiệp. Đây cũng là một hướng phát triển cần được Nhà nước khuyến khích và hỗ trợ. (Nguồn: KHCN) Thiết bị nấu nước nóng bằng năng lượng mặt trời giá rẻ Đề tài hoàn thiện và triển khai thiết bị cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời theo kiểu ống trụ đứng, do PGS.TS Lê Chí Hiệp (Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh) chủ trì thực hiện vừa cho ra một loại thiết bị nước nóng năng lượng mặt trời mới với giá thành chỉ 1.963.000 đồng (dung tích 200 lít). Thiết bị vừa túi tiền của đông đảo người dân. Bình nước nóng năng lượng mặt trời kiểu trụ đứng Việc triển khai sử dụng thiết bị cung cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời (NNMT) ở quy mô rộng sẽ đem đến nhiều lợi ích, đặc biệt là tiết kiệm năng lượng điện và an toàn. Tuy nhiên, một trong những trở ngại rất cơ bản chính là giá thành của các thiết bị NNMT còn khá cao. Thí dụ, với hệ thống NNMT có dung tích 300 lít của hãng Solahart (Australia), giá bán đến tay người tiêu dùng vào khoảng 1.750 USD. Còn các hệ thống có tính năng kỹ thuật thấp hơn và tính sẵn sàng cũng kém hơn, giá thành vào khoảng 8 triệu đồng cho một hệ thống có dung tích chứa nước khoảng 180 lít (Collector nhập từ Đức). Lâu nay mục đích của những người chế tạo thiết bị NNMT chỉ muốn phục vụ dân cư vùng không có điện hoặc nhằm tiết giảm sử dụng điện chi phí cao. Họ không hề có ý định kinh doanh, chỉ tính giá thành trên cơ sở những chi phí thật (không tính lãi), nhưng vẫn ít người chịu bỏ tiền lắp đặt loại thiết bị này. Cái lợi của sử dụng thiết bị NNMT ai cũng thấy, cũng hiểu được vấn đề góp phần bảo vệ môi trường và tham gia tiết kiệm điện, thế nhưng đó là cái lợi mang tính vĩ mô, tính xã hội và cộng đồng. Còn dưới góc độ hạn hẹp trong phạm vi mỗi gia đình, do ảnh hưởng của lợi ích và tiện nghi mang tính cá nhân, quan điểm lựa chọn hoàn toàn khác hẳn. Chính sự xuất hiện ngày càng nhiều những thiết bị đun nước rẻ tiền bằng điện và chính sự bao cấp về giá điện là những nguyên nhân cơ bản hạn chế sự phát triển của việc sử dụng thiết bị NNMT. Bởi vậy cần phải có những thiết bị cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời với giá thật rẻ, và như vậy chắc chắn số đông những người có mức thu nhập vừa phải sẽ đón nhận sản phẩm. Điều này không chỉ có ý nghĩa về mặt kỹ thuật, mà rộng lớn hơn, còn có ý nghĩa sâu sắc về mặt xã hội. "Nấu buổi chiều, tắm buổi sáng vẫn nóng Bên trong của thiết bị NNMT là một ống hình trụ bằng composite với mặt trong phẳng và mặt ngoài có dạng gợn sóng, ống composite này được đặt vừa khít vào bên trong một vỏ hình trụ bằng inox sơn đen, vỏ inox lại được bọc bên ngoài bằng một ống hình trụ làm bằng mica. Kết cấu này nhằm đạt đến những mục đích: tạo các rãnh đối lưu nước ở khoảng trống giữa rãnh gợn sóng của ống trụ bằng composite và vỏ inox; bên cạnh mục đích tạo rãnh đối lưu, ống composite còn có hai nhiệm vụ quan trọng khác là cách nhiệt và giúp gia tăng độ cứng của vỏ inox; vỏ mica được sử dụng để tạo ra hiệu ứng nhà kính và đồng thời góp phần hạn chế tổn thất nhiệt ra môi trường. Kết cấu đã trình bày ở trên hoàn toàn khác với các kết cấu thường gặp trong các thiết bị cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời hiện có. Ưu điểm của kết cấu này là: có thể chế tạo toàn bộ ở trong nước, không cần công nghệ cao và đầu tư lớn; giá thành rẻ, phù hợp với mức thu nhập khiêm tốn của các hộ thu nhập vừa phải, tuổi thọ tương đối cao; gọn nhẹ, ít chiếm diện tích và dễ lắp đặt; có thể hoạt động thích hợp với nguồn nước có chất lượng chưa đủ cao như hiện nay, không cần bảo trì thường xuyên vì đã giảm rất nhiều khả năng bị nghẹt. Nếu sử dụng nước mới, nhiệt độ cao nhất có thể đạt được vào khoảng 510C-520C (nước mới là nước ở điều kiện cân bằng nhiệt với môi trường chung quanh vào đầu mỗi buổi sáng). Nếu sử dụng nước cũ, nhiệt độ cao nhất có thể đạt được vào khoảng 590C-600C (nước cũ là nước nóng được lưu giữ trong bình từ cuối buổi chiều hôm trước cho đến đầu buổi sáng hôm sau). Giả sử nước nóng được lưu giữ ở trong bình cho đến sáng hôm sau, các kết quả đo đạc cho thấy nhiệt độ nước trong bình vẫn còn cao hơn nhiệt độ nước bên ngoài khoảng 80C - 90C. Vào những ngày u ám, trời không nắng, các thí nghiệm cho thấy nhiệt độ nước trong bình vẫn có thể cao hơn nhiệt độ nước bên ngoài khoảng 80C-120C. Điều này cho thấy vẫn có thể sử dụng nước này để tắm vào mỗi buổi sáng. Còn xét ở góc độ tiêu hao năng lượng thì nếu so với các thiết bị đun nước bằng điện, việc sử dụng bình nước nóng mặt trời theo kiểu ống trụ đứng sẽ giúp tiết kiệm một lượng điện là: 1.356,17 kWh/năm. Từ con số đã nêu ở trên, có thể thấy việc ứng dụng các thiết bị cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời nói chung hoặc bằng thiết bị kiểu ống trụ đứng nói riêng, giúp tiết kiệm cho xã hội một lượng điện năng đáng kể nếu được triển khai sử dụng rộng rãi. Một ưu điểm khác cũng nên được nhắc lại, việc sử dụng các thiết bị cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời sẽ góp phần bảo vệ môi trường và là phương án an toàn nhất cho người sử dụng. (Nguồn: VnExpress)

Năng lượng mặt trời mảng thị trường còn bỏ ngỏ

Khi cuộc khủng hoảng giá dầu mỏ trên toàn thế giới chưa có dấu hiệu bình ổn, nhiều quốc gia đã ưu tiên sử dụng nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời (NLMT). Việt Nam là nước rất có tiềm năng về NLMT, nhưng ứng dụng lại rất hạn chế. Không chuyển giao được vì... thiếu kinh phí Việt Nam có bức xạ mặt trời vào loại cao trên thế giới, với số giờ nắng dao động từ 1600-2600 giờ/năm, đặc biệt là khu vực phía Nam. Trong giai đoạn 1980-1990, chúng ta đã có Chương trình nhà nước về Năng lượng tái tạo. Trong đó, NLMT được chú ý nhiều nhất với các đề tài về pin mặt trời (PMT), sấy, làm lạnh, chưng cất nước và đun nước nóng. Các đề tài đã được nghiệm thu cấp Nhà nước, phần lớn được đánh giá tốt. Tuy nhiên, do kinh phí có hạn, đa số chỉ dừng ở mẫu thí nghiệm hoặc sản xuất quy mô nhỏ, chưa được chuyển giao công nghệ để sản xuất quy mô công nghiệp. Từ năm 1991 đến nay, hoạt động trong lĩnh vực NLMT bị trầm xuống vì không còn có đề tài nghiên cứu. Thấy rõ nhất là việc sử dụng NLMT để đun nước nóng và làm nguồn điện sinh hoạt hiện chỉ dừng lại ở quy mô nhỏ. Cả nước hiện chỉ có trên 10 cơ sở kinh doanh hoặc sản xuất thiết bị đun nước nóng với tổng diện tích đã lắp đặt khoảng 4000m2. Ngoài ra, Việt Nam đã lắp đặt khoảng 800 kW hệ thống pin mặt trời, chia làm 3 thị phần: chuyên dụng (50%), dùng cho cơ quan, bệnh viện, trung tâm dân cư và trạm nạp ác quy (30%) và các hộ gia đình (20%). Theo tính toán của các nhà khoa học, mỗi năm 1m2 thiết bị đun nước nóng bằng NLMT có thể tiết kiệm năng lượng được từ khoảng 500-900 kWh tùy theo vùng khí hậu và hiệu suất thiết bị. Như vậy, trung bình 1m2 mỗi năm giảm được khoảng 150kg khí thải CO2 so với dùng than đá, dầu hỏa hay khí đốt. Điện NLMT có lợi thế cung cấp cho các hộ gia đình, khu vực dân cư nông thôn biệt lập mà truyền tải lưới điện quốc gia rất tốn kém. Cho dù chương trình phát triển mở rộng lưới điện được thực hiện khẩn trương thì đến năm 2010 nước ta vẫn còn khoảng 1100 xã, làng vùng sâu, vùng xa và miền núi với 500.000 hộ gia đình (khoảng 3 triệu dân) được ngành điện xác định là lưới điện chưa thể kéo tới được. Cũng có khoảng 500.000 hộ khác trong các xã có điện vẫn được xem là không thể có điện vì chi phí đầu tư cao. Rõ ràng với những tính toán ấy, việc sử dụng NLMT và các nguồn năng lượng khác phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nhân dân là việc làm cần được tính đến. Tăng tốc bằng cách nào? Nước ta đang triển khai chương trình hành động năng lượng mới và tái tạo với tổng kinh phí khoảng 400 triệu USD tính đến năm 2010. Ngoài ra, ủy ban Dân tộc của Chính phủ cũng đang làm chủ đầu tư dự án cung cấp điện bằng các hệ thống PMT cho 300 trung tâm xã thuộc các khu vực miền núi đặc biệt khó khăn với tổng kinh phí 30 triệu USD. Đây là nỗ lực lớn. Tuy nhiên, theo các chuyên gia, chúng ta hoàn toàn có thể đẩy nhanh hơn nữa quá trình đưa nguồn năng lượng sạch này vào cuộc sống. Tại hội thảo về vấn đề sử dụng NLMT mới đây, Viện trưởng Viện Năng lượng Phạm Khánh Toàn đặc biệt chú ý đến chính sách phát triển thiết bị đun nước nóng và cung cấp nguồn điện. Ông cho rằng với giá điện như hiện nay, sử dụng các thiết bị đun nước nóng bằng mặt trời có thể cạnh tranh và có lãi. Vì thế, để khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư sản xuất thiết bị đun nước nóng bằng NLMT, Nhà nước cần hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu, khảo sát thị trường, đánh giá hiệu quả kinh tế, quảng bá trên phương tiện thông tin đại chúng. Với PMT, khó khăn lớn nhất là giá thành còn quá cao so với khả năng tài chính của đồng bào vùng sâu, vùng xa. Để thiết bị này đến được với người dân thì sự hỗ trợ của Nhà nước có tính quyết định. Ông Toàn cho biết thêm: Các tấm PMT hiện sử dụng ở ta đều được nhập từ nước ngoài, chất lượng tốt và hoạt động ổn định. Song các thiết bị phụ trợ như bộ điều khiển, ác qui... do trôi nổi từ nhiều nguồn nên chất lượng chưa cao, trong khi các dịch vụ bảo dưỡng và sửa chữa ở các địa phương chưa được chú trọng. Vì vậy, sự hỗ trợ kỹ thuật, thiết kế tiêu chuẩn phù hợp cho các thiết bị, xây dựng cơ chế buộc thực hiện đối với các dịch vụ điện mặt trời, bảo đảm tính an toàn và độ tin cậy nên sớm được cơ quan chức năng ban hành. Ngoài cơ chế hỗ trợ tài chính, Nhà nước cũng nên xem xét đưa ra quy chế về sự phối hợp giữa Bộ Công nghiệp, Tổng Cty Điện lực Việt Nam, UBND các tỉnh và các nhà đầu tư vào các dự án điện mặt trời để khai thác chúng hiệu quả nhất. Sử dụng NLMT mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội, góp phần bảo tồn nguồn năng lượng truyền thống, bảo vệ môi trường và thực hiện điện khí hóa nông thôn, vùng sâu, vùng xa là việc làm cần thiết. Vì thế Nhà nước cần có các chính sách hỗ trợ tích cực cho các cơ quan nghiên cứu, doanh nghiệp cung cấp các dịch vụ cũng như người sử dụng các công nghệ NLMT. (Nguồn: HNM) Năng lượng mặt trời mảng thị trường còn bỏ ngỏ Năng lượng mặt trời Trong khi các dạng năng lượng truyền thông đang ngày một cạn kiệt, thì ánh sáng mặt trời được coi là một trong những kho năng lượng quý giá có thể thay thế được. So với các dạng năng lượng khác, năng lượng mặt trời có ưu thế hơn là vừa sạch, vừa rẻ, lại gần như vô tận. Bởi thế, nó đã sớm được con người nghĩ đến và tìm cách khai thác, ở nước ta, từ hơn hai mươi năm trở lại đây đã sử dụng nhiều loại thiết bị thu hứng sánh sáng mặt trời để phục vụ cho quá trình sản xuất như: thiết bị sấy, thiết bị đun nước nóng, thiết bị chưng cất và dàn pin mặt trời. Các thiết bị này nhìn chung phù hợp với điều kiện khí hậu và đặc điểm địa lý nước ta. Thiết bị sấy dùng để làm khô các loại nông sản, hải sản hoặc dược liệu; thiết bị đun nóng được lắp đặt tại các trường học, bệnh viện hay tại các hộ gia đình để lấy nước nóng sử dụng trong mùa đông; thiết bị chưng cất nước được ứng dụng nhằm cung cấp nước ngọt cho người dân vùng biển, vùng nước chua phèn, cho bộ đội ngoài hải đảo hoặc dùng trong công nghiệp tráng gương và sản xuất ắc quy. Còn dàn pin mặt trời thì được sử dụng để cung cấp điện sinh hoạt cho các hộ dân cư ở những vùng chưa có điều kiện đưa lưới điện quốc gia đến như: vùng núi, hải đảo, vùng sâu, vùng xa... Tính đến cuối năm 1999, trên cả nước lắp đặt được khoảng 70 thiết bị sấy, 70 thiết bị đun nóng, 600 dàn pin và hàng loạt thiết bị chưng cất nước tại nhiều khu vực. Những thiết bị này hàng năm đã tạo ra một lượng điện năng đáng kể từ ánh sáng mặt trời cung cấp cho người dân, đồng thời tiết kiệm được cho Nhà nước hàng tỷ đồng. Tuy nhiên, đây chưa phải là những con số đáng mừng, bởi có một thực tế là hoạt động ứng dụng khoa học công nghệ vào việc khai thác nguồn năng lượng mặt trời ở nước ta vẫn còn rất manh mún và kém hiệu quả. Qua hơn hai thập kỷ, phần lớn các thiết bị do chúng ta sản xuất vẫn ở trong tình trạng thủ công và chắp vá. Mặc dù một số cơ quan như Viện Năng lượng. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội... đã tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm, nhưng cho đến nay, nước ta vẫn chưa tự sản xuất được pin mặt trời. Chúng ta vẫn phải mua loại thiết bị này của các nước như: Mỹ, Italia, Nhật Bản, Đức... Những tấm pin mặt trời được lắp đặt ở một số khu vực từ đầu những năm 90, thế kỷ XX đến nay chủ yếu là từ nguồn vốn của các dự án nước ngoài, hoặc là do Nhà nước đầu tư mua để lắp đặt cho những vùng kinh tế khó khăn. Loại pin mặt trời do nước ngoài sản xuất vừa có tuổi thọ lâu năm, vừa có khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt và những tác động của các yếu tố thời tiết. Chỉ cần đầu tư một lần là có thể sử dụng được trong một thời gian dài mà không phải mất tiền để mua điện. Thế nhưng, giá của chúng ta lại đắt (khoảng 11 - 12 USD/Wp), nên để ứng dụng tại khu vực nông thôn, miền núi là điều rất khó. Bởi người nông dân với mức sống và thu nhập thấp, sẽ không bao giờ nghĩ đến việc đầu tư một khoản tiền lớn để mua sắm các thiết bị điện. Đối với thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời cũng vậy. sản phẩm của chúng ta sản xuất ra có giá rẻ hơn sản phẩm ngoại nhập, nhưng chất lượng lại kém, hay bị rò rỉ và hiệu quả không cao, nên không được người tiêu dùng ưa chuộng. Họ sẵn sàng mua sản phẩm ngoại nhập với giá đắt, nhưng sau 4 - 5 năm họ sẽ được hoàn vốn. Tức là từ đó cho đến khoảng 10 năm nữa họ sẽ được dùng nước nóng "miễn phí", thay vì phải trả tiền để đun bằng điện. Vậy là dù tự sản xuất được thiết bị đun nước nóng, nhưng chúng ta vẫn phải mua loại sản phẩm này của nước ngoài và cho đến nay, chỉ còn lại khoảng 30% lượng thiết bị sản xuất trong nước còn hoạt động. Việc ứng dụng các sản phẩm khác như: thiết bị chưng cất nước hoặc thiết bị sấy cũng manh mún tương tự như vậy. Các sản phẩm này có mặt trên thị trường rất ít. Để cho hàng của mình bị hàng nước ngoài đánh bại ngay trên "sân nhà" là một bất lợi lớn đối với công tác nghiên cứu, ứng dụng, đặc biệt là đối với hoạt động sản xuất, kinh doanh của các doanh nghiệp. Trong khi đó, nước ta với vị trí địa lý gần xích đạo, có tổng số giờ năng và cường độ bức xạ nhiệt cao (trung bình xấp xỉ 5 kwh/m2/ngày), được đánh giá là khu vực có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt là tại khu vực miền Trung và miền Nam. Không những thế, theo các nhà chuyên môn thì trong tương lai, nhu cầu sử dụng các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời ở nước ta là rất lớn, kể cả khu vực thành thị cũng như khu vực nông thôn. Tại khu vực nông thôn, miền núi hay hải đảo - những nơi không có điều kiện đưa mạng điện lưới quốc gia tới, thì việc sử dụng hệ thống pin mặt trời là hoàn toàn hợp lý. Pin mặt trời vừa có thể thay thế cho thuỷ điện nhỏ khi mùa hanh khô, vừa có thể là nguồn năng lượng dự trữ khi điện lưới quốc gia không đủ cung cấp cho người dân. Vậy làm thế nào để khắc phục những mặt khó khăn và tận dụng được những thế mạnh mà chúng ta đang có? câu hỏi trả lời liên quan trực tiếp đến việc ứng dụng các thiết bị đã nói trên đây. Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng vô tận và có giá trị kinh tế rất lớn. Muốn khai thác và sử dụng một cách hiệu quả, đòi hỏi Nhà nước phải có những chính sách định hướng và hỗ trợ hợp lý. Bên cạnh việc cấp kinh phí cho hoạt động nghiên cứu, thử nghiệm. Nhà nước cần đỡ đầu và tạo điều kiện cho các doanh nghiệp đầu tư vào quá trình chuyển giao công nghệ, nhằm nâng cao số lượng cũng như chất lượng các sản phẩm. Hiện nay, nước ta chỉ mới cói ngành Bưu chính viễn thông và ngành hàng hải là đầu tư, ứng dụng loại thiết bị pin mặt trời. Con số đó là quá nhỏ. Bởi vậy, ngoài chiến lược đầu tư còn phải tích cực tuyên truyền, giới thiệu và quảng bá thêm về sản phẩm để hình thành thói quen dùng hàng nội với người tiêu dùng, ở địa phương, các sở khoa học và công nghệ cần phối hợp với các cơ quan nghiên cứu khác mở các lớp tập huấn cho cán bộ về lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa thiết bị mỗi khi chúng bị hỏng hóc, đáp ứng nhu cầu của người dân. Có như vậy thì nước ta mới có thể đưa ngành này thành một ngành công nghiệp năng lượng mới, tiến tới trọng điểm trong tương lai. (Nguồn: KHCN )

Dự án năng lượng mặt trời đa dạng của Malaixia

Một chương trình đầy tham vọng nhằm tăng cường phát triển phạm vi sử dụng năng lượng Mặt trời ở các thành phố của Malaixia bắt đầu được triển khai. Dự án này, một phần được Cơ quan Năng lượng Toàn cầu tài trợ, sẽ do Bộ Năng lượng, Truyền thông và Đa phương tiện, Trung tâm Năng lượng Malaixia và Chương trình Phát triển của Liên hợp quốc (UNDP) chỉ đạo. Dự án Pin mặt trời tích hợp cho toà nhà (Building Integrated Photovoltaic - BIPV) của Malaixia sẽ nghiên cứu các phương thức nâng cao nhận thức về sử dụng năng lượng Mặt trời và phát triển việc chế tạo các thiết bị quang điện tại chỗ để giảm chi phí. Theo Daniel Ruoss, nhà tư vấn quốc tế của dự án, hệ thống chế tạo pin mặt trời có thể đáp ứng tổng nhu cầu năng lượng của một toà nhà với chí phí phụ thêm chỉ bằng 5-10%. Sẽ tiết kiệm được kinh phí vì BIPV được sử dụng thay cho các chi tiết và vật liệu của toà nhà. Việc sử dụng BIPV còn giúp cải thiện thẩm mỹ cho toà nhà, giúp tăng gấp đôi thiết bị hiệu quả năng lượng, vì pin mặt trời có tác dụng phản xạ nhiệt và làm giảm nhu cầu sử dụng điều hoà. Một bộ phận quan trọng của dự án BIPV ở Malaixia là nâng cao nhận thức của công chúng và uốn nắn nhận thức sai về năng lượng Mặt trời. Sẽ có 4 cơ sở trình diễn được thiết lập để phục vụ cho mục đích này. Một trong các cơ sở này là toà nhà mới của Bộ Năng lượng, Truyền thông và Đa phương tiện. Mái hiên bằng kính của toà nhà được thay bằng các tấm che nắng BIPV có khả năng khai thác năng lượng mặt trời. Các cơ sở khác đang được xem xét là khách sạn gồm nhiều khối nhà ở Putrajaya (các mái pin mặt trời che cho đường đi bộ của khách sạn), sân ở Selangor (PV làm tấm lợp và mái che nắng) cũng như là các toà nhà ở. Trong giai đoạn sau của dự án, việc sử dụng BIPV sẽ được mở rộng cho các toà nhà khác của Chính phủ. Một bộ Phận của dự án BIPV ở Malaixia mà công chúng sẽ rất quan tâm là Chương trình Suria 1.000, tạo thuận lợi cho một nhóm nhỏ chủ sở hữu nhà lắp đặt các hệ thống pin mặt trời với chi phí thấp. Tuy nhiên các chủ sở hữu nhà sẽ phải đấu thầu cho các hệ thống pin mặt trời. Chương trình Suria 1.000 được hoạch định để bắt đầu trong năm 2006 và kết thúc vào năm 2010. Trong năm đầu tiên, sẽ tổ chức đấu thầu lắp đặt pin mặt trời sản xuất 100 kw và mỗi năm trong 3 năm tiếp theo sẽ tăng công suất này lên đến 300 kw. Theo kế hoạch này tổng cộng có khoảng 1.000 ngôi nhà dự kiến. (Nguồn: TTQLNĐ)

Khai thác năng lượng mặt trời

Theo quan niệm lâu nay của giới chuyên môn chính thống ngành phát điện thì pin mặt trời vẫn chỉ là thứ đồ trang sức. Tuy nhiên gần đây, công nghệ "thời trang" này đã thu hút sự quan tâm của nhiều bang nước Mỹ, với việc quy định chỉ tiêu bắt buộc về tỷ lệ năng lượng tái tạo. Kết quả là đã có một số công trình đạt tới quy mô mêgaoat được kết nối với lưới điện. Các dự án pin mặt trời chưa thể trong một sớm một chiều cạnh tranh với các nhà máy điện, tuy nhiên dường như đất dụng võ cho công nghệ này đang ngày một mở rộng. Kể từ khi Willoughby Smith phát hiện hiệu ứng quang điện và chế tạo pin mặt trời đầu tiên dùng selen vào năm 1877 đến nay đã gần 130 năm. Albert Einstein đoạt giải Nobel năm 1904 vì đã giải thích được hiện tượng này. Nhưng phải đến năm 1955 thì công ty Hoffman Electronics mới đưa vào sản xuất thương mại pin mặt trời. Giá thành của pin lúc đó là 25 USD, và công suất đỉnh chỉ đạt 14 milioat. Trong vòng 40 năm sau, viễn cảnh khai thác nguồn điện năng sạch và dồi dào từ ánh sáng mặt trời không hề tàn lụi mà vẫn luôn sống động. Năm 1999, tổng công suất điện năng mặt trời trên toàn thế giới đã là 200 MW; để rồi ba năm sau, theo số liệu của Cơ quan năng lượng quốc tế, con số này tăng lên gấp đôi và đạt 427 MW. Các dự án pin mặt trời là khu vực có tỷ lệ tăng trưởng cao nhất trong thị trường nguồn điện, tuy nhiên pin mặt trời chỉ chiếm khoảng 0,1% sản lượng điện trên toàn thế giới, tức là còn nhỏ hơn sai số trong tính toán của bất kỳ nhà lập kế hoạch nguồn điện nào. Thậm chí nếu như chỉ xét trong phạm vi các nguồn năng lượng tái tạo thôi thì năng lượng mặt trời cũng chỉ cỡ hơn 1%. Như vậy là không nhiều, nếu lưu ý rằng toàn bộ thị trường pin mặt trời ở Mỹ không đầy 60 MW, bằng công suất một tuabin khí cỡ trung bình. Theo ước tính của đa số các nhà quan sát, mức tăng trưởng hàng năm của thị trường pin mặt trời ở Mỹ là khoảng 60% và có đến 2/3 công suất lắp đặt hiện nay được kết nối vào lưới điện, và một nửa số công trình là do các doanh nghiệp thương mại công nghiệp lắp đặt. California vượt xa các bang khác ở Mỹ về số lượng các hệ thống và chắc rằng chẳng bao lâu nữa sẽ vượt Đức và Nhật Bản để trở thành thị trường lớn nhất thế giới về các hệ thống được kết nối với lưới điện. Có nhiều lý do để California tiên phong trong lĩnh vực pin mặt trời, trong đố phải kể đến giá điện ngất ngưởng ở bang này, do vậy việc tìm đến pin mặt trời mang tính kinh tế hơn là đơn thuần vì ý thức hệ. Tất nhiên được chính quyền bang California và chính quyền liên bang giảm thuế, cấp tín dụng cùng những khuyến khích khác về kinh tế thì lại càng thuận lợi hơn. Thực vậy, nếu không có những cơ chế chính sách này, công nghiệp pin mặt trời chắc sẽ phải chật vật để tồn tại. Có thể có người không nhất trí với chương trình đề ra trong chính sách quốc gia về pin mặt trời, nhưng cách tiếp cận xem ra là có lý: Kích thích nhu cầu, sau đó chờ cho quy mô sản xuất mở rộng và tiến bộ kỹ thuật dần dà sẽ phát huy hiệu quả đẩy giá xuống thấp. Các chương trình cắt giảm thuế của bang California hiện đã được duyệt vốn đến năm 2006. Thống đốc bang, ông Schwarzenegger khi vận động tranh cử đã từng hứa lắp đặt các hệ thống điện mặt trời trên 50% số ngôi nhà mới xây vào năm 2005, tuy nhiên việc này vẫn nằm ở cuối bảng danh mục "các công việc cần làm". Ưu, nhược điểm của pin mặt trời Phần lớn các nhà lập kế hoạch các hệ thống pin mặt trời có quan điểm thực tiễn đều thống nhất ở hai điểm: Pin mặt trời trước mắt chỉ đóng vai trò hạn chế trong cân bằng năng lượng của nước Mỹ và pin mặt trời không phải là thần dược có thế hoá giải mọi vấn đề về sản xuất, truyền tải và phân phối điện của đất nước, như một số vị học giả khẳng định. Dẫu vậy, vai trò hạn chế đó có thể là khá lớn khi xét tới quy mô phát điện của nước Mỹ. Ví dụ như pin mặt trời có thể là cần thiết đối với nhiều ứng dụng rất quan trọng, cụ thể như những nơi cần có điện ngay, không chấp nhận tiếng ồn của máy móc thiết bị, và hoặc đất đai rẻ. Những đặc điểm riêng biệt này có nhiều khả năng sẽ đem lại cho pin mặt trời ưu thế quyết định trong một số ứng dụng chuyên biệt. Tuy nhiên, ngoài vốn đầu tư ban đầu cao, tốn nhiều diện tích và phải có đủ nắng, công nghệ pin mặt trời còn có những nhược điểm về vận hành khiến cho việc ứng dụng rộng rãi hơn gặp nhiều trở ngại. Cụ thể như pin mặt trời thích hợp với chức năng phủ đỉnh chứ không phải để thay thế các tổ máy phát điện lớn. Vấn đề cần tính đến để trạm pin mặt trời phát huy hiệu quả kinh tế là phải xác định liệu kết cấu biểu giá điện của công ty điện lực phục vụ có khớp với sản lượng của pin mặt trời theo thời gian hay không. Nói cách khác, nếu như nhu cầu đỉnh của cơ sở là vào lúc sáng sớm và chiều tối (điển hình đối với nhu cầu điện sinh hoạt) thì chắc chắn pin mặt trời là không thích hợp. Cũng cần nhớ rằng pin mặt trời sử dụng một loại "nhiên liệu" mà cứ tối đến là biến mất và cũng không thể gửi từ nơi khác đến được. Bù lại, các hệ thống pin mặt trời có độ tin cậy rất cao, hầu như không phải bảo trì và nói chung, có thể triển khai ở dạng môđun, đặt ngay tại nơi có phụ tải. Một lợi thế khác của hệ thống pin mặt trời là có thể vận hành độc lập và có thể sử dụng acquy để bổ sung. Các công ty điện lực bang California dẫn đầu cuộc đua Dự án luật số 1078 của Thượng Viện California (thông qua vào mùa thu năm 2002) yêu cầu ba công ty điện lực thuộc sở hữu của nhà đầu tư (investor-owned utility - IOU) trong bang mỗi năm phải tăng lượng điện mua từ nguồn năng lượng tái tạo bằng 1% lượng điện bán lẻ để đến năm 2017 đạt mục tiêu 20%. Ba công ty này hằng năm mua khoảng 23.000 GWh năng lượng tái tạo, trong đó riêng Southern California Edison (SCE) mua khoảng 13.000 GWh, tức là nhiều hơn bất kỳ bang nào khác, ngoại trừ California. Hè năm ngoái, SCE củng cố vị trí dẫn đầu về mua năng lượng tái tạo với việc mua lượng năng lượng tái tạo bằng 22% (tháng 5) và 23% (tháng 6) tổng sản lượng điện của công ty, tức là vượt trước 14 năm so với quy định tiêu chuẩn 20% năng lượng tái tạo của bang. Tỷ lệ mua năng lượng tái tạo của SCE thay đổi tuỳ thuộc vào một số yếu tố như nhu cầu của khách hàng và khả năng cung cấp của các nguồn không liên tục như năng lượng mặt trời, gió và thuỷ điện. SCE đã có hợp đồng mua 379 MW năng lượng mặt trời, trong đó có hợp đồng 150 MW với Kramer Junction là đơn vị sản xuất lớn nhất. Số công suất còn lại phân tán thành những khối nhỏ nằm rải rác khắp phạm vi phục vụ của SCE. Tháng 12/2003. SCE đã ký hợp đồng mua 5 MW công suất điện của TrueSolar Solutions. Dự án được xây dựng trên diện tích 40 acre (khoảng 16 hecta), do Global Solar Energy thực hiện, khởi công vào đầu năm và dự kiến sẽ vận hành thương mại vào cuối năm nay (2004). Một công ty điện lực khác cũng ở vị trí hàng đầu về pin mặt trời là Sacramento Municipal Utility District (SMUD) mới đây đã đạt mốc 10 MW công suất lắp đặt. SMUD có 1000 công trình lắp đặt pin mặt trời, chiếm tới hơn một nửa số các hệ thống pin mặt trời được kết nối với lưới điện ở Mỹ, trong đó có nhà máy điện năng lượng mặt trời (tại một địa điểm duy nhất) được coi là lớn nhất thế giới: Dàn pin mặt trời Rancho Seco 3,9 MW. Tuy nhiên, Solarpark Hemau tại Bavaria (Đức) cũng muốn giành danh hiệu dàn pin mặt trời lớn nhất thế giới bởi lẽ dàn pin được kết nối với lưới điện này có công suất phát là 3,965 MW hồi cuối năm 2002. Kỷ lục trước đây thuộc về nhà máy pin mặt trời 3,3 MW ở Serre, Italia. SMUD có thể đã được hưởng những ưu đãi đáng kể của chính quyền bang California, tuy nhiên nếu so sánh với những gì mà Solar Park Hemau nhận được từ chính phủ Đức thì chưa ăn nhằm gì. Những người sở hữu dàn pin mặt trời trị giá 18,3 triệu USD này sẽ thu hồi được vốn đầu tư từ việc bán điện với giá 0,48 USD/kWh trong vòng 20 năm, như đã ghi trong Luật của nước Đức vê năng lượng tái tạo. Mỗi bang có quy định riêng về năng lượng mặt trời Trở lại bàn về nước Mỹ, có nhiều khả năng là các khuyến khích đầu tư vào pin mặt trời đến từ chính quyền bang hơn là từ Chính phủ liên bang. theo Cơ sở dữ liệu về chính sách khuyến khích năng lượng tái tạo của các bang thì có 14 bang hiện đã có luật quy định tỷ lệ nhất định của sản lượng điện trong bang phải là từ nguồn năng lượng tái tạo. Các quy định này còn được gọi là cơ cấu năng lượng tái tạo tiêu chuẩn (renewable portfolio standard - RPS). Hai bang là Ilinois và Hawable đề ra chỉ tiêu về sản lượng năng lượng tái tạo. Duy nhất có bang Minesota quy định đồng thời cả về cơ cấu và chỉ tiêu sản lượng năng lượng tái tạo. Arizona là bang có quy định về RPS. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên cả, có điều là mặc dầu nắng ở Arizona thực sự gay gắt nhưng pin mặt trời tiến triển ở đây chậm hơn nhiều so với California. Vì sao? Mặc dầu cả hai bang đều có quy định về RPS nhưng Arizona không phạt những công ty điện lực không thực hiện các quy định này. Dẫu vậy, để phù hợp với tinh thần của cơ cấu tiêu chuẩn do bang đề ra, hai công ty điện lực có điều tiết của Arizona là Tucson Electric Power Co. (TEP) và Arizona Public Services Co. (APS) năm ngoái cũng đã cố gắng phát ít nhất là 0,6% sản lượng điện của họ từ năng lượng mặt trời, và họ hy vọng sẽ tăng tỷ lệ này lên 1,1% vào năm 2007. TEP hiện nay đã đạt khoảng 80% yêu cầu về cơ cấu tiêu chuẩn với khoảng 10,5 MW từ năng lượng tái tạo, trong đó 4 MW là từ năng lượng mặt trời. Hai công ty trong cuộc chạy đua khai thác năng lượng mặt trời trên sa mạc Trạm Springerville của TEP thuộc số trạm điện mặt trời lớn nhất thế giới với công suất 3,78 MW, và đồng thời cũng là nơi thử nghiệm dài hạn các công nghệ pin mặt trời khác nhau. Công suất của trạm hiện nay bao bồm 3,5 MW (DC) các môđun silicon tinh thể và màng mỏng và trên 1 MW môđun màng mỏng (xem chi tiết trong bảng). Ban đầu Sringerville được thiết kế như một trạm nguồn công suất 1,4 MW bao gồm các khối ghép lại với nhau, công suất đơn vị (danh định) 125 kW và 12 bộ nghịch lưu công suất đơn vị 150 kW, được thiết kế phù hợp với các tiêu chuẩn UL và IEEE. Đầu ra xoay chiều ba pha 480 V của từng bộ nghịch lưu được dẫn đến máy biến áp tăng áp đấu nối với lưới điện phân phối 34,5 kV do TEP vận hành. Công việc thiết kế và xây dựng trạm Springerville do TEP và Global Solar Energy Inc. (Trụ sở tại Tucson) phối hợp thực hiện. Điều này cũng dễ hiểu bởi lẽ hai công ty này đều có chung công ty mẹ là Unisource Energy Corp. cũng đóng trụ sở tại Tucson. Global Solar tập trung vào hai lĩnh vực kinh doanh: chế tạo các dàn pin mặt trời màng mỏng dùng trong hàng không vũ trụ, quân sự và thương mại và thiết kế, lắp đặt, bàn giao và dịch vụ các trạm phát điện mặt trời theo dạng chìa khoá trao tay. Công ty này hiện đang giám sát hoạt động hằng ngày trạm Springrville. Không chịu kém cạnh người hàng xóm của mình, Arizona Public Service Co. (APS, trụ sở tại Phoenix) cũng rất "máu" với năng lượng mặt trời. APS hiện có 7,5 MW công suất năng lượng tái tạo, trong đó có 4,5 MW pin mặt trời. Tháng 4/2001, APS đã đưa vào hoạt động dàn pin mặt trời đầu tiên cấp công ty trên một mặt bằng diện tích 50 acre (khoảng 20 ha) gần sân bay thành phố Rrescott (trước đây là thủ phủ bang). Người ta chọn Rrescott vởi lẽ nó nằm ở trên cao (1620m), trời trong xanh, nhiệt độ thấp, là những yếu tố làm tăng hiệu suất biến đổi của dàn pin. Cách đây ba năm, Trạm năng lượng mặt trời Rrescott khởi sự với quy mô khá khiêm tốn, 190 kW với hệ thống dõi theo mặt trời đơn trục, nhưng rồi tăng lên thành 450 kW và tháng 3/2003 đã tăng lên thành 1,5 MW. APS có kế hoạch nâng công suất lên 5 MW và khi đó sẽ trở thành dàn pin mặt trời lớn nhất thế giới. Năng lượng mặt trời giúp ngành khai thác dầu Tháng 6/2003 Chevron Energy Solotions Co. (trụ sở ở San Francisco) đã hoàn thành xây dựng công trình pin mặt trời đầu tiên của họ tại California, để cung cấp năng lượng cho các hoạt động tại mỏ dầu thuộc bang này. Dự án thí điểm Solarmine công suất 500 kW trên diện tích mặt bằng 6 acre (2,4 hecta) có dàn pin mặt trời lớn nhất thế giới sử dụng loại pin silic vô định hình. Trạm cung cấp điện năng địa phương và cho các trạm bơm và nhà máy chế biến của mỏ dầu Midway Sunset thuộc ChevronTexaco. Solarmine có 4800 tấm pin mặt trời, kích thước mỗi tấm là 1,3 foot (39 cm) x 18 foot (5,4 m). Các tấm này được lắp trên khung kim loại, trông tựa như khu để xe ô tô. Khác với các dàn pin mặt trời gốc thuỷ tinh, pin silic vô định hình dẻo, có nghĩa là chúng chịu được va đập và chọc thủng (ví dụ do đóng đinh mái) mà không gây phương hại tới khả năng biến ánh sáng mặt trời thành điện năng. Dự án nhằm chứng mình khả năng tự lập về kinh tế của công nghệ pin mặt trời trong một số ứng dụng thương mại và công nghiệp cụ thể, rút kinh nghiệm thiết kế và triển khai các hệ thống pin mặt trời cho các doanh nghiệp và cơ quan. Chevron Energy Solutions theo dõi chặt chẽ tính năng của trạm Solarmine để tìm hiểu về tác động của các yếu tố môi trường như nhiệt độ, bụi bặm đối với pin silic vô định hình. Cho đến nay, trạm vẫn hoạt động tốt, công suất đỉnh vượt quá 500 kW trong thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2003. Năng lượng mặt trời phục vụ hải quân Không phải chỉ có khu vực tư nhân quan tâm đến năng lượng mặt trời. Năm 2003, Hải quân Mỹ đã lắp đặt tại căn cứ hải quân North Island ở San Diego trạm pin mặt trời công suất 750 kW, gồm hai dàn pin dài 0,5 dặm (khoảng 800m) đặt kề nhau. Cấu hình này tạo bóng râm cho khu để xe đồng thời hàng năm phát ra 1.250 MWh, nhờ đó tiết kiệm cho hải quân 228.000 USD chi phí vận hành, tức khoảng 3% chi phí điện hàng năm. Hệ thống của trạm North Island bao gồm 3.078 tấm, công suất ra tối đa của mỗi tấm là 300 W, và các bộ nghịch lưu biến dòng điện một chiều thành dòng điện ba pha điện áp 12 kV, phù hợp với hệ thống phân phối của căn cứ hải quân. Theo dự kiến, trạm điện mặt trời sẽ cho phép giảm 3% nhu cầu điện từ các nguồn bên ngoài. Đây là công trình đầu tư lớn nhất cho đến nay của Chính phủ liên bang trong lĩnh vực pin mặt trời. Chi phí vốn lên tới 7,7 triệu USD, trong đó 2,2 triệu USD do Hải quân đóng góp, 3,6 triệu USD là phần chiết khấu của các bên thứ ba cộng lại, số 1,7 triệu USD còn lại là khoảng ngân sách đặc biệt hỗ trợ chương trình của tổng thống Mỹ về giảm nhu cầu điện năng tại các bang miền Tây. Một số dự án đáng chú ý khác Nhiều dự án khác, tuy không thuộc loại kỷ lục nhưng có nhiều nét đáng chú ý: - Hệ thống pin mặt trời công suất 9 kW đặt trên nóc một toà nhà trong khu Nhà trắng. Lý do đưa ra là: nếu như các dàn pin mặt trời được lắp đặt trên nóc các toà nhà ở đủ mọi nơi thì tại sao lại không lắp đặt tại nơi được nhiều người biết tới nhất này? - Dự án điện mặt trời lớn nhất thế giới lắp đặt trong một trường đại học: Trường Hayward bang California. Được khởi công tháng 10/2003, dàn pin mặt trời công suất 1,05 MW, tổng diện tích trên 7.000 m2 hằng năm sẽ cung cấp khoảng 1.450 MWh và cung ứng khoảng 30% nhu cầu điện phụ tải đỉnh của khu trường sở. Chi phí dự án sẽ lên tới 7,11 triệu USD, trong đó một nửa sẽ là khoản chiết khấu của Uỷ ban các công ty điện lực quốc doanh bang California do Công ty Khí và Điện Thái Bình Dương trả. Nửa còn lại sẽ được lấy từ khoản tiền điện tiết kiệm được trong 15 năm với mức dự kiến là 200.000 USD mỗi năm. - Dự án điện mặt trời công suất 1,0 MW cho Trường cao đẳng Cerro Coso (bang California). Công ty Southern California cung cấp một phần vốn đầu tư ban đầu, đủ để dự án khá thi về mặt tài chính, số vốn còn lại được huy động thông qua bán trái phiếu tại địa phương. Dự kiến công trình sẽ được hoàn thành vào quý 2 năm 2004. - Hệ thống pin mặt trời công suất 1 MW, lắp trên nóc ba toà cao ốc ở New York, bao gồm 13.464 tấm với tổng diện tích trên 9.000m2. Nhờ hệ thống này, dự kiến hằng năm tiết kiệm được khoảng 305.000 USD về tiết kiệm tiền điện do phát ra điện năng và toà nhà được cách nhiệt tốt hơn, và giảm chi phí bảo trì mái nhà. Công trình trị giá 6,1 triệu USD. Một trong những mục tiêu đặt ra là nghiên cứu tác động của các công trình nguồn lớn sử dụng năng lượng tái tạo đối với việc vận hành hằng ngày lưới điện. Bảng 1: Hệ thống điện mặt trời của trạm Springeville thuộc TEP chi tiết về hệ thống Tổng diện tích dàn pin 38 acre (khoảng 15,4 héc ta) Số dàn pin mặt trời (cố định ở góc nghiêng 34o) 28 Góc phương vị dàn pin 180o (chính Nam) Tổng số môđun pin mặt trời 32.280 Tổng công suất các dàn pin 3.780 kW Công suất ra xoay chiều thực tế của hệ thống (chế độ 10 giây) 4.225 kW Công suất ra xoay chiều thực tế của hệ thống (chế độ 15 phút) 3.686 kW Sản lượng điện coay chiều dòng hằng năm dự kiên, 2004 60600 MWh Sản lượng điện trung bình hằng năm cho một kW công suất 1.750kWh/kWp DC Độ tin cậy trong năm 2002 99,43% Chi tiết về dàn pin Hãng cung cấp ASE First Solar BP Solarex Số lượng dàn 20 4 4 Mã hiệu Môđun 300 DG/50 FS-45& FS-50 MST - 43 Số môđun trong một dàn 540 2.688 - 3.024 3.000 Số môđun trong một chuỗi 9 6 5 Số chuỗi trong một hàng 2 16 - 18 20 Công suất của một chuỗi 2.700 W 300 W 215W Điện áp thiết kế của chuỗi 580 V 580V 545 W Điện áp làm việc của chuỗi 380-360V 300 - 360 V 300 - 310 V Công suất thiết kế của dàn 134.400 W 134.400 + W 129.000 + W Tỷ lệ hỏng môđun 0,03% Tiền thương mại 0,22% (Nguồn: QLNĐ)