Tổng quan về điện mặt trời
I. Nguyên lý làm việc và các công nghệ điện mặt trời được ứng dụng hiện nay.
1.1 Điện mặt trời (tiếng Anh: solar power) cũng được gọi là quang điện hay quang năng (tiếng Anh: photovoltaics – PV) là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng nhờ pin mặt trời. Ngày nay, do nhu cầu năng lượng sạch ngày càng nhiều nên ngành sản xuất pin mặt trời phát triển cực kỳ nhanh chóng.
1.2 Hệ thống điện mặt trời
Các thành phần cơ bản cấu tạo nên hệ thống điện năng lượng mặt trời bao gồm: Các tấm pin mặt trời, Biến tần chuyển đổi điện (inverter), Bộ lưu điện năng lượng mặt trời (thường là ắc quy hoặc pin lithium). Mỗi bộ phận này đóng một vai trò quan trọng khác nhau giúp tạo nên một hệ thống điện mặt trời hoạt động hiệu quả nhất, cụ thể:
- Pin năng lượng mặt trời: Có chức năng thu nhận ánh sáng và chuyển đổi thành điện năng. Thành phần chính trong pin mặt trời là silic tinh khiết – có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang có nhiệm vụ thu nhận và chuyển hóa ánh sáng thành điện năng (tồn tại ở dạng điện 1 chiều).
- Bộ biến tần Inverter: Có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều DC của pin mặt trời sang điện xoay chiều AC để sử dụng cho các thiết bị điện.
- Bộ lưu điện năng lượng mặt trời: Vì điện mặt trời không được sản xuất liên tục do thời gian chiếu sáng cố định, bởi vậy các bình ắc quy khi này được sử dụng để lưu trữ nguồn điện. Khi điện lưới bị mất hoặc hệ thống điện mặt trời không sản xuất ra điện (vào ban đêm) thì các bình ắc quy lưu trữ này sẽ cung cấp cho các tải tiêu thụ thay cho điện lưới.
1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống năng lượng mặt trời
Nhìn vào cấu tạo ta có thể thấy cơ chế hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý học. Hệ thống những tấm pin năng lượng mặt trời được lắp lên mái nhà hoặc những vị trí có nhiều ánh sáng mặt trời nhất. Những tấm pin sẽ có tác dụng hấp thu các photon trong ánh sáng mặt trời và sản sinh thành dòng điện một chiều.
Dòng điện một chiều này thông qua bộ chuyển đổi inverter sẽ chuyển dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Dòng điện xoay chiều tạo ra có cùng tần số và cùng pha với điện lưới, sau đó hòa vào lưới điện để cung cấp điện cho gia đình.
Đối với những hệ thống điện mặt trời có lưu trữ, hệ thống sẽ sạc đầy các bình ắc quy/ pin lithium, rồi hòa vào mạng lưới điện của nhà nước. Từ đó, cả hai nguồn điện này sẽ cùng lúc cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Tuy nhiên hệ thống sẽ tự động ưu tiên sử dụng nguồn điện mặt trời cho các tải. Chỉ khi hệ thống điện mặt trời không sản sinh ra điện hoặc không cung cấp đủ nguồn điện thì sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện lưới.
1.4 Phân loại hệ thống điện năng lượng mặt trời
Có 3 hình thức lắp điện năng lượng mặt trời gồm:
– Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid): Là hệ thống hoạt động song song với điện lưới. Nguồn điện mặt trời tạo ra từ hệ thống On-grid được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện. Khi nhu cầu sử dụng điện lớn hơn lượng điện từ hệ thống điện năng lượng mặt trời tạo ra, hệ thống sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng.
– Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid): Đặc điểm của hệ thống này là hoàn toàn không phụ thuộc vào nguồn điện lưới. Với hệ thống điện mặt trời độc lập, hệ thống sẽ sản xuất ra điện sau đó dẫn điện đến các bình ắc quy để lưu trữ điện.
– Hệ thống điện mặt trời hòa lưới có lưu trữ (Hybrid): Hệ thống này chính là sự kết hợp giữa 2 hệ On-grid và Off-grid, do đó nó vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy để lưu trữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết.
1.5 Ưu điểm ĐMT sử dụng tấm quang điện (PV).
- Hiệu suất cao (đang tăng lên dần theo công nghệ)
- Thích ứng linh hoạt: Có thể được triển khai trên nhiều loại bề mặt, bao gồm mái nhà, mặt đất, mặt nước và các cấu trúc XD; Có thể lắp đặt ở quy mô nhỏ hoặc lớn.
- Bảo trì đơn giản: Công tác bảo trì bao gồm các hoạt động đơn giản.
- Có thể mở rộng công suất lắp đặt với hệ thống hiện hữu đáp ứng nhu cầu tiêu thụ.
- Dễ dàng tích hợp hệ thống vào các hệ thống khác như hệ thống lưu trữ, hệ thống điện thông minh và hệ thống dự phòng.
- Tiềm năng phát triển công nghệ: công nghệ PV đang ngày càng phát triển với việc nghiên cứu và đầu tư vào các vật liệu mới, các công nghệ nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất. Điều này có thể tạo điều kiện cho sự tiến bộ và giảm giá thành trong tương lai.
- Giá thành ngày càng giảm
1.6 Nhược điểm ĐMT sử dụng tấm quang điện (PV).
- Phụ thuộc vào bức xạ mặt trời: Hiệu suất của hình điện mặt trời dạng PV bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như che bóng, mây che và hướng lắp đặt. Khả năng phát điện là bị động.
- Diện tích chiếm đất lớn: Cần diện tích lớn để cài đặt các tấm quang năng. Điều này có thể là một hạn chế trong các khu vực có không gian hạn chế.
- Sản xuất và xử lý chất liệu: Quá trình sản xuất và tái chế các tấm PV có thể tạo ra khí thải và chất thải gây ô nhiễm, đặc biệt là khi sử dụng các chất liệu phức tạp như silic và các kim loại quý.
II. THÀNH TỰU ĐIỆN MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM
Thành tựu điện mặt trời tại Việt Nam
|
Loại hình phát điện |
Công suất lắp đặt (MW) |
Tỷ trọng (%) |
|
Tổng |
81.113,7 |
100% |
|
Thủy điện |
24.003,4 |
29,59% |
|
Nhiệt điện than |
26.115,0 |
32,20% |
|
Nhiệt điện khí |
7.297,0 |
9,00% |
|
Nhiệt điện dầu |
1.086,0 |
1,34% |
|
Sinh khối |
275,5 |
0,34% |
|
Điện mặt trời trang trại (*) |
9.131,2 |
11,26% |
|
Điện gió (*) |
5.433,3 |
6,70% |
|
Điện mặt trời mái nhà (**) |
7.755,3 |
9,56% |
|
Loại khác |
17,0 |
0,02% |
III. HÀNH LANG PHÁP LÝ
3.1 Các pháp lý liên quan đến Điện Mặt Trời.
Chính Phủ và Bộ Công Thương đã ban hình một số pháp lý liên quan như sau:
- Quyết định 500/QĐ-TTg ngày 15/05/2023 của Thủ tướng Chính phủ về việc Phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050.
- Thông tư 15/2022/TT-BCT ngày 03/10/2022 của Bộ Công thương về việc Quy định phương pháp xây dựng khung giá phát điện nhà máy điện mặt trời, điện gió chuyển tiếp.
- Ngoài ra Chính phủ và các Bộ Ban Ngành đang soạn thảo thông tư về phương pháp xây dựng khung giá phát điện nhà máy điện mặt trời, điện gió.
3.2 Dự báo hướng phát triển điện mặt trời tại Việt Nam trong thời gian tới.
- Sẽ có những chính sách mới đối với đầu tư điện mặt trời tự sản, tự tiêu đối với nhà dân và cơ quan công sở theo quy hoạch điện VIII.
- Người dân sẽ dễ dàng tiếp cận được với công nghệ ĐMT.
- Chi phí đầu tư ĐMT sẽ giảm dần, phổ biến hơn đối với người dân.
- Người dân sẽ được tiếp cận với các nguồn vốn đầu tư ĐMT từ các quỹ đầu tư giúp giải quyết vấn đề chi phí đầu tư ban đầu lớn.
IV. MỘT SỐ NHẬN XÉT.
- Đáp ứng nhu cầu năng lượng nhanh, chi phí đầu tư thấp, công nghệ đơn giản
- Chính sách khuyến khích tốt: Chính phủ Việt Nam đã đưa ra các chính sách và biện pháp hỗ trợ mạnh mẽ để khuyến khích phát triển điện mặt trời. Bao gồm các chính sách ưu đãi thuế, giảm rủi ro đối với các nhà đầu tư, hỗ trợ tài chính và khuyến khích hợp tác công-tư. Điều này đã thu hút một lượng lớn đầu tư vào điện mặt trời tại Việt Nam.
- Đa dạng hóa nguồn điện, an ninh cấp điện: giúp đa dạng hóa nguồn điện nhanh chóng, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, đảm bảo an ninh cấp điện.
- Bảo vệ môi trường: Giảm pháp thải khí CO2 hây hiệu ứng nhà kính
