Khái niệm về hệ thống năng lượng mặt trời

SUPER HIGH PERFORMANCE TRADING & INVESTMENT. 2635 North First Street Suite 122, San Jose CA 95134. USA. Tel: (408)944-9844 * Fax: (408)944-9857. 460 Trương Công Định, P.8,T.P Vũng Tàu, Tỉnh Bà Ria-Vũng Tàu. Việt Nam. KHÁI NIỆM VỀ Hệ thống năng lượng mặt trời. ( T. P. Hai SHP-LLC )  2008 CTY CỔ PHẦN TỔNG HỢP SIÊU HƯNG PHÁT Soá: /2008  XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM COÄNG HOØA Ñoäc laäp – Töï Do – Haïnh Phuùc ---------oOo--------- Tp, Vũng Tàu, ngaøy  thaùng  naêm 2008. Teân Doanh Nghieäp : COÂNG TY CỔ PHẦN TỔNG HỢP SIÊU HƯNG PHÁT Giaáy chứng nhận đăng ký kinh doanh soá : 4903000600 Do : Sôû Keá Hoaïch & Ñaàu Tö, Tp. Vũng Tàu . Caáp ngaøy : 15 thang 08 năm 2008. Ñòa chæ truï sôû chính : 460 Trương Công Định, P. 8, Tp . Vũng Tàu. Hệ thống năng Lượng mặt trời. Daån nhaäp : Tương tự như nguồn năng lượng đến từ gió, công nghệ từ ánh sáng (solar technologies) xử dụng nguồn năng lượng mặt trời để biến cải thành nhiệt năng, điện năng, và ngay cả việc cung cấp năng lượng cho hệ thống làm lạnh nữa. Hàng năm, các tiểu bang ở miền Đông ở Hoa Kỳ đều có mở hội nghị Thượng đỉnh về Năng lượng Xanh (Green Power Summit) với mục đích giới thiệu các công nghệ mới về thiết bị áp dụng năng lượng mặt trời dùng cho đơn vị gia cư, hay các cơ sở nhỏ. Đối với các quốc gia có bờ biển dài, hay thuộc vùng nhiệt đới trong đó có Việt Nam, hệ thống thiết bị năng lượng nầy sẽ có tiềm năng lớn để giải quyết nhu cầu thiếu hụt năng lượng cho tương lai. Các lợi điểm của việc xử dụng năng lượng mặt trời Vào năm 2003, mức sản xuất hệ thống biến năng lượng mặt trời thành điện năng có tên là Photovoltaic (PV) trên toàn thế giới đạt đến mức 700 MW, tăng 34% so với năm 2002. Gần 30 năm trước đây, nhân loại đã nghĩ đến nguồn năng lượng nầy, nhưng mãi đến năm 1999, các hệ thống PV có trên 1 tỷ watt mới ra đời và công nghệ nầy đã thu lợi 5,2 tỷ Mỹ kim cho các công ty thiết kế trên thế giới. Quốc gia có mức tăng trưởng nhanh nguồn năng lượng trên là Nhật Bản, 45%, và Au Châu, 40%. Những lợi điểm trước mắt của nguồn năng lượng mặt trời là: - Về giá cả cạnh tranh: Trong vòng 20 năm qua, giá điện từ nguồn năng lượng nầy tiếp tục giảm. Hiện tại, giá xuống còn 0.20 Mỹ kim/KWh, và sẽ giảm còn 0.10 Mỹ kim/KWh vào năm 2010. - Nguồn tiếp liệu bảo đảm và bền vững: Nếu tính cho Hoa Kỳ, chỉ cần 100 dặm vuông lắp đặt hệ thống PV có thể cung cấp điện cho toàn nước Mỹ. Thực sự các hệ thống nầy được thiết kế trên trần nhà hay hảng xưởng, đèn đường, rất tiện lợi. - Về phương diện môi trường: Hệ thống không làm ô nhiễm không khí, không tạo ra hiệu ứng nhà kính, cũng như không bị ngắt điện như trường hợp của điện năng đến từ các nguồn năng lượng khác như than đá, dầu khí. - Không tạo ra phế thải rắn và khí như các nguồn năng lượng do than đá, khí đốt, và năng lượng nguyên tử; - Các hệ thống Photovoltaic (PV) nầy có thể thiết lập ngay tại khu đông đúc gia cư, Khu công nghiệp, đèn đường, công viê n, hay ngay trên nóc các chung cư hay cơ xưởng lớn; - Mặc dù hiện nay giá thành của việc thiết lập một hệ thống PV cao hơn 10 so với một nhà máy nhiệt điện dùng than đá, 2 lần so với nhà máy nguyên tử, 4 lần so với nhà máy dùng khí tái lập (renewable gas), hệ thống PV, một khi đã được thiết lập thì chi phí điện năng xử dụng sẽ được giữ cố định trong vòng 25 năm sau đó vì hệ thống không cần đến nhu cầu nguyên liệu và các PV đã được bảo đãm vận hành suốt đời. Tình trạng thế giới hiện tại Trong vòng 5 năm trở lại đây, thị trường của công nghệ lấp đặt PV tăng khoảng 35% mỗi năm, trong đó, công nghệ sản xuất polysilicon, hóa chất chính trong việc thiết lập các mạch điện, đang dẫn đầu với dự kiến mức tiêu thụ 30.000 tấn cho năm 2008. Trung Quốc đặt mua của Hoa Kỳ 5 tỷ hóa chất nầy trong 10 năm tới, trong khi đang xây dựng hai nhà máy chế tạo polysilicon ở Zhangjiagang nằm dọc theo sông Hoàng Hà với số vốn 600 triệu Mỹ kim. Dự kiến sản xuất vào năm 2010 dưới sự tham vấn của Công ty Dow Corning, Hoa Kỳ. Sở dĩ có cuộc cách mạng năng lượng mặt trời trong năm 2006 là vì các quốc gia đã ký kết NĐT Kyoto cần phải tuân thủ các điều luật ghi trong văn bản, vì kể từ ngày 16 tháng 2 vừa qua, NĐT Kyoto đã trỡ thành luật định. Paul D. Maycock, chủ tịch của PV Energy Systems, Hoa Kỳ tuyên bố rằng: "Đây là một lọai năng lượng sạch, yên lặng (không gây ra tiếng động), không độc hại, không xử dụng nguồn nguyên liệu có gốc hữu cơ, đáng tin cậy (reliable) và trong một tương lai gần (2010) sẽ là một nguồn năng lượng rẻ nhất cho các đơn vị gia cư và cơ sở thương mại". Tại Nhật Bản, hiện tại giá điện năng do PV sản xuất rẻ hơn giá điện năng do các nguồn năng lượng khác, từ 11 đến 15 xu/kwh so với 21 xu/kwh. Tuy nhiên đối với Hoa Kỳ thì giá điện năng của PV tương đối còn cao vì Hoa Kỳ là một quốc gia có giá điện rẻ nhất thế giới từ 9 đến 15 xu/kwh tùy theo vùng. Năng lượng cho Việt Nam Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lượng ngày càng tăng. Hiện tại chính sách quốc gia của Việt Nam về nhu cầu năng lượng dựa vào việc thiết lập các đập thủy điện và một số nhà máy điện nguyên tử. Việt Nam hiện đang dự định xây thêm 20 đập thủy điện mới cho đến năm 2010, bắt đầu là đập Yali II và Ninh Bình II với số vốn trên 500 triệu Mỹ kim. Đồng thời, Việt Nam qua Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam ngày 5/11/03 cũng đã công bố việc chọn lựa danh sách các địa điểm làm nơi đặt nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ở Phước Dinh (Ninh Phước, Ninh Thuận), Vĩnh Hải (Vinh Hải, Ninh Thuận), và Hòa Tân (Tuy Hòa, Phú Yên). Theo kế hoạch, các nhà máy trên sẽ hoạt động từ năm 2015 đến 2020 với công suất tổng cộng là 2.000 MW, và kinh phí xây dựng lên đến 3 tỷ Mỹ kim. Thêm nữa, Việt Nam hiện vần dùng xăng dầu là nguyên liệu chính cho việc chuyển vận người và hàng hóa. Xăng có độ octane 83 vẫn còn được dùng vì giá tương đối rẻ, nhưng dư lượng chì (lead) và hợp chất hữu cơ như benzen còn quá cao. Tệ hại hơn nữa là lượng dầu diesel VN nhập cảng chứa đến 0,5% lượng sulfur. Đây là một yếu tố tạo ra ô nhiễm không khí và tạo ra mưa acid. Trong năm 2006, VN đã nhập cảng 3,6 triệu tấn xăng 83, và 6 tấn dầu diesel. Theo quy định của NĐT Kyoto về bảo vệ môi trường mà VN là một thành viên, lượng xăng xử dụng không được chứa chì và benzen, cũng như trong dầu diesel chỉ được phép chứa 0,0015% lượng sulfur mà thôi. Năm 2008 giá xăng dầu gia tăng với một cường độ không kiểm soát được, đã tạo ảnh hưởng nghiêm trọng cho nền kinh tế và thị trường tài chính không những cho Việt Nam mà cả thế giới với sự gia tăng lạm phát đáng kể. Bộ Biến Điện Bảng Nhật năng ( Inverter) (Photovoltaic hay PV) Bộ Điều Kế (Charge controller) Bình Tụ Điện (Battery ) Ứng Dụng Hệ Thống Nhật Năng. Gồm nhiều Bảng Nhật Năng (Solar Panels ) được gắn nối tiếp hay gắn song song, những bảng nhật năng này nhận ánh sáng mặt trời tạo ra năng lượng điện một chiều, dòng điện một chiều này được nối liền với bình tụ điện (Battery) qua bộ điều kế (Charge Controller) để điều hoà không hơn không kém năng lượng cho bình tụ điện và cung cấp đủ năng lương mà bình tụ điện cần. Hệ Thống nhật năng naỳ cần bộ biến điện (Inverter) để đổi dòng điện một chiều ra dòng điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều được ứng dụng cung câp dòng điện xoay chiều cho các đồ tiêu dùng đòi hỏi trong nhà của đời sống hàng ngày cũng như cung cấp đầy đủ năng lượng cho các khu công nghiệp cao (máy móc trong các hãng xưởng kỷ nghệ.) Cung cấp điện xoay chiều 110V hay 220V SHP LLC HEÄ THOÁNG NAÊNG LÖÔÏNG MAËT TRÔØI Bảng Nhật Năng (Photovoltaic) Baûng nhaät naêng (PhoTovoltaic coøn goïi PV) laø boä phaän chính yeáu cuûa heä thoáng naêng löôïng maët trôøi. Baûng nhaät naêng ñöôïc caáu taïo bôûi nhöõng phaân töû (Photovoltaic cell), phaân töû ñöôïc gaén noái tieáp hay song song vôùi nhau vôùi vaät lieäu baùn daãn. Naêng löôïng maët trôøi ñöôïc caáu taïo bôûi caùc phaân töû baùn daãn trong baûng nhaät naêng. Coâng suaát ñöôïc phaùt ra cuûa baûng nhaät naêng laø söï toång hôïp cuûa moãi phaân töû baùn daãn, cöôøng ñoä (ampere) vaø ñieän theá (voltage) cuûa baûng nhaät naêng baèng cöôøng ñoä (ampere) vaø ñieän theá (voltage) cuûa moãi phaân töû baùn daãn. Moãi phaân töû baùn daãn cung caáp cöôøng ñoä 2 cho tôùi 5 (ampere) vaø ñieän theá 0.5 (Volts). Caùc phaân töû baùn daãn trong baûng nhaät naêng ñöôïc saép xeáp ñeå xuaát phaùt treân thò tröôøng caùc ñieän theá 12 (Volts), 24 (Volts), hay 36 (Volts). Coâng xuaát ñôn vò laø watt, coâng thöùc cuaû coâng xuaát goàm thaønh phaàn cuaû ñieän theá vaø cöôøng ñoä. P (Watt) = V(Volts) x I (ampere) Cuõng nhö caùc thaønh phaàn phaân töû baùn daãn, caùc baûng nhaät naêng cuõng ñöôïc xaép seáp ñeå cung caáp naêng löôïng muoán coù. caùc baûng nhaät naêng cung caâp naêng löôïng maët trôøi can thieùt theo nhu caàu ñoøi hoûi cuûa haèng ngaøy tieäu thuï. Giaù tieàn caên cöù treân coâng xuaát tieâu thuï ñoøi hoûi. Ñôn vò gia cö cho moät gia ñình trung bình tieâu thuï coâng xuaát haøng ngaøy laø 2000 watts, cho moät maùy laïnh, tuû laïnh, moät maùy voâ tuyeán truyeàn hình, moät maùy vi tính vaø 5 cho ñeán 10 boùng ñeøn Bộ Điều Kế (Charge Controller) Boä Ñieàu keá duøng trong heä thoáng naêng löôïng maët trôøi ñöôïc duøng ñeå ñieàu haønh vaø kieåm soaùt doøng ñieän moät chieàu töø baûng naêng löôïng maët trôøi, cung caáp cho bình tuï ñieän. Boä Ñieàu keá ñaûm baûo doøng ñieän moät chieàu khoâng quaù taûi cho bình tuï ñieän. Neáu heä thoáng naêng löôïng maët trôøi ñöôïc thieát keá töø baûng naêng löôïng maët trôøi cho ñeán bình tuï ñieän khoâng coù Boä Ñieàu keá cho doøng ñieän moät chieàu (12VDC), bình tuï ñieän seõ bò hö vì quaù taûi hay ñieän theá quaù thaáp. Boä Ñieàu keá coøn ñöôïc goïi laø boä ñieàu hoaø doøng ñieän moät chieàu. Neáu boä ñieàu keá coù cöôøng ñoä laø 20 amps, chæ ñöôïc thieát keá cho baûng naêng löôïng maët trôøi cung caáp 20 amp khoâng hôn khoâng keùm. Neáu cho doøng ñieän moät chieàu xuoáng quaù thaáp (döôùi 12VDC), hay leân qua’ cao, boä ñieàu keá seõ ngöng hoaït ñoäng ngay töùc khaéc ñeå baûo veä bình tuï ñieän khoâng bò hö hao. Nhieät ñoä cuõng laø moät yeáu toá can thieát cho bình tuï ñieän ñöôïc hoaït ñoäng laâu daøi, khoâng thay ñoåi nhieàu ôû nhieät ñoä 24 oC (75o F) Bình Tụ Điện (Battery) Bình tuï ñieän ñöôïc duøng ñeå chöùa ñieän naêng moät chieàu thoâng thöôøng laø 12VDC. Bình tuï ñieän ñöôïc thieát keá thaâu nhaän ñieän naêng vaø cung caáp ñieän naêng nhieàu laàn trong heä thoáng naêng löôïng maët trôøi. Bình tuï ñieän ñôn vò laø cöôøng ñoä giôø (Amp hour hay ah), thöôøng laø 20 giôø hay 100 giôø. Cöôøng ñoä giôø (ah) ñöôïc cung caáp bôûi bình tuï ñieän trong moät thôøi gian haïn ñònh. Ví duï, cöôøng ñoä 350(ah) cuûa bình tuï ñieän cung caáp lieân tuïc cöôøng ñoä 17.5 amps trong 20 giôø hay cung caáp lieân tuïc cöôøng ñoä 35(ah) trong 10 giôø. Theo coâng thöùc P = VI, vôùi bình tuï ñieän ñieän theá 6V, cöông ñoä 360(ah), seõ cho coâng xuaát laø 6 X 360 = 2160 Watts hay 2,16kwh. Cuõng nhö baûng nhaät naêng, bình tuï ñieän ñöôïc thieát keá noái tieáp hay song song ñeå cung caáp nhu caàu ñieän theá (Volts) ñoøi hoûi. Bình tuï ñieän phaûi coù ñuû cöôøng ñoä ñeå cung caáp hieäu quaû ñieän theá trong thôøi gian khoâng coù aùnh naéng maët trôøi cho heä thoáng naêng löôïng maët trôøi hay cho nhöõng ngaøy nhieàu maây. Bình tuï ñieän laø vaät lieäu deã tieâu hao neân ñöôïc cheá taïo xöû duïng laâu daøi cho heä thoáng năng löôïng maët trôøi vaø khoâng cần baûo trì. (Gel-cell-deep cycle battery). Bộ Biến Điện (Inverter) Boä Bieán ñieän (Inverter) laø moät boä phaän chuyeån doøng ñieän moät chieàu (dc) trong bình tuï ñieän (battery) ra doøng ñieän xoay chieàu (ac) 120V/ 240V. Phaàn lôùn heä thoáng naêng löôïng maët trôøi cung caáp doøng ñieän moät chieàu ñeàu chöùa trong bình tuï ñieän (battery). Haàu heát caùc ñoà duøng trong nhaø nhö neon, tuø laïnh, maùy laïnh, maùy vi tính, maùy truyeàn hình …….. .., ñeâuø duøng doøng ñieän xoay chieàu, do ño’ caàn boä bieán ñieän ñeå chuyeån doøng ñieän moät chieàu (12V) trong bình tuï ñieän ra doøng ñieän xoay chieàu xöû duïng theo tieâu chuaån thoâng thöôøng (120V, 60Hz hay 220V, 50Hz.).Thoâng thöôøng boä Bieán ñieän (Inverter) coù coâng xuaát ñuû cung caáp cho caùc öùng duïng tieâu duøng vaø khoâng phí phaïm coâng xuaát. Boä phaän naøy laø thaønh phaàn cuûc caáu taïo vaø phoái hôïp ñieän töû, nhaân doøng ñieän moät chieàu (12VDC) trong bình tuï ñieän (battery) ra doøng ñieän xoay chieàu (120V/240VAC). Phaàn lôùn boä Bieán ñieän (Inverter) cung caáp doøng ñieän xoay chieàu 120VAC, nhöng tuøy theo vuøng ñieän theá ñoøi hoûi, boä Bieán ñieän (Inverter) ñöôïc saép ñaët noái tieáp hay song song ñeå cung caáp doøng ñieän xoay chieàu cho caû 120/240VAC. Neáu laø doøng ñieän xoay chieàu 120VAC cuõng coù theå duøng boä phaän bieán ñoåi (Transformer) ñeå cung caáp 240VAC. Söï that thoaùt hieäu naêng cuaû coâng xuaát cuûa naêng löôïng maët trôøi coù theå töù 10% ñeán 20% neáu khoâng coù kinh nghieäm veá thieát keá maïch ñieän ñieän töû vaø nguyeân heä thoáng naêng löôïng maët trôøi. HEÄ THOÂNG NAÊNG LÖÔNG MAËT TRÔØI ÖÙNG DUÏNG CHO MOÄT CAÊN HOÄ TIEÂU DUØNG NAÊNG LÖÔÏNG. Bộ Điều Kế Đèn neon  Bơm Bảng Nhật năng  Bộ biến  TV  Quạt điện Radio Cường độ điện một chiều  Bình tụ điện Cường độ điện xoay chiều Vi tính Tủ lạnh Đồ dùng dòng điện xoay chiều HEÄ THOÂNG NAÊNG LÖÔNG MAËT TRÔØI ÖÙNG DUÏNG CHO HEÄ THOÁNG ÑEØN ÑÖÔØNG, KHU COÂNG NGHIEÄP HAY COÂNG VIEÂN. Bộ Điều Kế Bảng nhật năng Bình tụ điện  Đèn đường HEÄ THOÂNG NAÊNG LÖÔNG MAËT TRÔØI ÖÙNG DUÏNG CHO VIEÄC CUNG CAÁP NÖÔÙC. Bình chứa Bảng Nhật Năng Bơm nước sông , hô`. Bộ biến điện  Bơm nước giếng Kết luận Đối với các nước đang phát triển ở Á châu như Trung Hoa, Thái Lan, Lào,Việt Nam, việc thiết lập các đập thủy điện mới để giải quyết nhu cầu điện năng cho quốc gia trong hiện tại là một việc làm thiếu một tầm nhìn nghiêm chỉnh cho tương lai. Họ không rút tia được kinh nghiệm của các quốc gia Tây phương đang trên đà phá vỡ các đập đã xây dựng ngõ hầu tái tạo hệ sinh thái của vùng, đồng thời cũng không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại môi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong kế hoạch thiết lập đập. Đối với nguồn năng lượng do nguyên tử năng, mức an toàn trong vận hành việc giải quyết phế thải hạch nhân vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia do dự khi quyết định xây dựng thêm nhà máy. Thêm nữa năng lượng nầy thải hồi nhiều thán khí (CO2) ảnh hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và nhất là phế thải nguyên tử vẫn còn là một nan đề chưa giải quyết được của nhân loại. Do đó, năng lượng mặt trời thiết nghĩ vẫn là một nguồn năng lượng tương đối tối ưu cho điều kiện Việt Nam đứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai. Theo tính toán thì tại thành phố HCM (Sài Gòn), trung bình trong suốt 12 tháng và trên một diện tích 1 m2, ánh sáng mặt trời có thể mang lại 5 Kw giờ cho một ngày. Và nguồn năng lượng nầy sẽ là một khơi mào hứng thú góp phần vào: 1- Việc hạn chế hiệu ứng nhà kính, và sự hâm nóng toàn cầu theo tinh thần của Nghị định thư Kyoto 1997; 2- Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các quốc gia trên thế giới; 3- Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt. Ba vấn nạn chính hiện đang thách thức thế giới và tai Viet Nam là: - Nhu cầu năng lượng để phát triển kinh tế và cân bằng mức gia tăng dân số; - Nhu cầu gia tăng phúc lợi của người dân; -Và nhu cần giải quyết ô nhiễm môi trường qua việc gia tăng phát triển. Đối với các quốc gia có trình độ phát triển và kỹ thuật cao, ba nhu cầu trên đã được giải quyết và họ đang đi dần đến những công nghệ "sạch" trong phát triển cộng thêm viễn kiến lớn hướng về tương lai để thay thế một số nguồn năng lượng không còn thích hợp trong việc bảo vệ môi trường. Vieät Nam hiện nay laø hoäi vieân cuûa WTO seõ giaûi quyeát khoâng xa ba vaán naïn thaùch thöùc noùi treân. ROI analysis 250W high pressure sodium vs.  ecoWATT 135W induction street light Assumptions Electricity and environment 250w HPS ecoWATT 135w Induction Power factor Actual current draw Annual Electricity (kwh) Annaul electricity cost Annual greenhouse gas emission (lb.) Average product life (years) 0.83 2.51 1204.82 $168.67 1867.47 2.00 0.98 1.02 489.80 $68.57 759.18 15.00 Average street lighting 4000.00 hours per year Electricity rate $0.14 per kwh 250w HPS purchase cost $260.00 ecoWATT 135w LED cost $262.00 HPS relamping cost $280.00 per light (material and labor) Greenhouse gas emission 1.55 lb/kwh Cost of ownership Year 250w HPS ecoWATT 135w Induction 1 $428.67 $330.57 2 $597.35 $399.14 3 $1,046.02 $467.71 4 $1,214.70 $536.29 5 $1,663.37 $604.86 6 $1,832.05 $673.43 7 $2,280.72 $742.00 8 $2,449.40 $810.57 9 $2,898.07 $879.14 10 $3,066.75 $947.71 11 $3,515.42 $1,016.29 12 $3,684.10 $1,084.86 13 $4,132.77 $1,153.43 14 $4,301.45 $1,222.00 15 $4,750.12 $1,290.57 16 $4,918.80 $1,359.14