Tiểu luận môn kỹ năng ứng dụng công nghệ thông tin đề tài năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời được sử dụng nhiều nhất là nhiệt năng máy nước nóng, máy sấy… và quang năng hay nói cách khác là nguồn năng lượng mặt trời sẽ được hấp thụ vào các tấm pin năng lượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI TIỂU LUẬN

MÔN: KỸ NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỀ TÀI: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GIẢNG VIÊN: NGUYỄN VĂN LỄ

NHÓM 06

Các thành viên:

1 2001225820 Tất Gia Vi

2 2001220580 Trần Thị Thuý Diễm

3 2001221995 Mai Lê Bảo Khang

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu và khoa Công nghệ thông tin trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tụi em học tập và thực hiện đề tài cuối kì này

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của giảng viên bộ môn Kỹ Năng Ứng Dụng Công Nghệ Thông Tin – Nguyễn Văn Lễ Chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy vì đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức hữu ích cho chúng em trong suốt thời gian học tập vừa qua

Trong suốt thời gian tham gia lớp học Kỹ Năng Ứng Dụng Công Nghệ Thông Tin của thầy, chúng em đã có thêm được nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắc chắn là những kiến thức quý báu, là hành trang để chúng em có thể vững chắc cho các môn học sau này Bài tiều luận của chúng em khó có thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy xem xét và đóng góp ý kiến để có thể rút kinh nghiệm cho sau này

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

I Giới thiệu 4

II Nội dung 4

1 Điện năng lượng mặt trời là gì? 4

2 Thành phần của pin năng lượng trời 5

3 Lịch sử phát triển của ngành năng lượng mặt trời 5

4 Phương pháp khai thác nguồn điện năng lượng mặt trời 6

5 Ưu điểm và nhược điểm của điện năng lượng mặt trời 6

5.1 Ưu điểm 6

5.2 Nhược điểm 9

6 Phân loại hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời 10

6.1 Phân loại theo mô hình lắp đặt năng lượng mặt trời 10

6.2 Phân loại theo thiết kế giàn khung, giá đỡ hệ thống điện năng lượng mặt trời 11

Sơ đồ cấu tạo cơ bản của pin mặt trời 12

7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời 12

8 Có nên lắp điện năng lượng mặt trời hay không? 13

9 Bảng thống kê các quốc gia sử dụng năng lượng mặt trời nhiều nhất thế giới14

I Giới thiệu

1.1 Như các bạn đã biết năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được phát ra hay cung

cấp từ các bức xạ của mặt trời Và chính ánh sáng mặt trời đã mang lại cho con người

sự sống cần thiết nhất, hơn thế nữa đó là một nguồn năng lượng vô hạn, vô tận và có thử sử dụng lâu dài nếu chúng ta biết cách khai thác và sử dụng nó Năng lượng mặt trời được sử dụng nhiều nhất là nhiệt năng (máy nước nóng, máy sấy…) và quang năng hay nói cách khác là nguồn năng lượng mặt trời sẽ được hấp thụ vào các tấm pin năng lượng mặt trời rồi chuyển hóa thành điện năng

1.2 Năng lượng mặt trời thu được từ bức xã mặt trời và có thể chuyển thành điện hoặc

nhiệt Đó là nguồn năng lượng miễn phí do sẵn có và nhờ vào nhưng tiến bộ trong công nghệ, bây giờ chúng ta có thể khai thác năng lượng mặt trời nhiều hơn bởi chúng luôn luôn có sẵn và miễn phí

1.3 Chính vì vậy, sự đơn giản của công nghệ năng lượng mặt trời khiến nó trở nên vô

cùng lí tưởng cho việc sử dụng ở các khu vực nông thôn, vùng sâu vùng xa và những nơi có địa hình hiểm trở, khó lắp đặt mạng lưới Năng lượng mặt trời cũng hữu ích cho việc tạo ra điều kiện trên một quy mô rộng lớn và dễ dàng đưa nó vào mạng lưới điện, đặc biệt là ở những vùng nằm ở khu vự khí tượng có nhiều giờ nắng mỗi ngày

1.4 Và trong đề này chúng em sẽ làm rõ vấn đề trên, bằng cách đó chúng ta có thể đưa ra

những giải pháp nâng cao tốc độ và dung lượng hiên có

II Nội dung

1 Điện năng lượng mặt trời là gì?

Điện năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, sử dụng tế bào quang

điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điệ dựa trên cơ chế hiệu ứng quang điện trong vật lý Đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và mang lại nhiều giá trị cho con người Việc khai thác thành công nguồn năng lượng mặt trời không những không ảnh hưởng đến môi trường mà còn mang lại vô vàn các tác dụng lợi ích khác

2 Thành phần của pin năng lượng trời

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, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện Các tế bào quang điện này được bảo vệ bởi một tấm kính trong suốt ở mặt trước và một vật liệu nhựa ở phía sau Toàn bộ nó được đóng gói chân không trong thông qua lớp nhựa polymer càng trong suốt càng tốt

Vật liệu Silic làm nên pin mặt trời được chia làm 3 loại từ các silic đơn tinh thể, đa tinh thể hay màng mỏng Mỗi loại vật liệu đều có những hiệu suất khác nhau từ 15% đến 20%

và phù hợp với khả năng tài chính, mục đích lắp đặt

Loại vật liệu Ưu điểm Nhược điểm

Mono (đơn tinh thể) Hiệu suất cao nhất Giá thánh cao

Poly (đa tinh thể) Hiệu suất cao, giá thành

phải chăng

Hiệu suất thấp hơn mono Thin-film (màng mỏng) Trọng lượng nhẹ, linh

hoạt

Hiệu suất thấp nhất

3 Lịch sử phát triển của ngành năng lượng mặt trời

Điện mặt trời được phát hiện đầu tiên vào năm 1839 bởi Alexandre-Edmund Becquerel một nhà vật lý người Pháp khi ông mới 19 tuổi, sự kiện này đã đánh dấu bước ngoặt to lớn và mở ra một kỷ nguyên mới năng lượng tái tạo trong tương lai Trải qua hơn 140 năm cùng sự phát triển của nền khoa học - kỹ thuật công nghệ hiện đại, đến nay cuộc cách mạng năng lượng tái tạo đã đạt được nhiều thành tựu to lớn Hiện nay nguồn điện khai thác từ những tấm pin năng lượng mặt trời và các loại năng lượng tái tạo khác đã đáp ứng được gần 30% nhu cầu tiêu thụ điện toàn cầu, đóng góp vào 2% tổng sản lượng sản xuất điện trên thế giới

Lịch sử hình thành phát triển của ngành năng lượng mặt trời

4 Phương pháp khai thác nguồn điện năng lượng mặt trời

Có hai phương pháp để khai thác nguồn điện năng lượng mặt trời: khai thác chủ động, khai thác bị động

 Phương pháp thụ động: là sử dụng các nguyên tắc thu giữ nhiệt trong cấu trúc vật liệu các công trình xây dựng

 Phương pháp chủ động: đây là phương pháp hiện đại có sử dụng các thiết bị đặc biệt để thu nguồn năng lượng từ bức xạ mặt trời Sau đó dùng hệ thống quạt hay máy bơm để phân phối nguồn điện năng lượng mặt trời

5 Ưu điểm và nhược điểm của điện năng lượng mặt trời

5.1 Ưu điểm

- Nguồn năng lượng tái tạo: Bên cạnh lợi ích của những tấm pin năng lượng mặt trời

điều quan trọng là năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, khí đốt, dầu mỏ… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi Chúng ta có thể khai thác chúng ở tất cả các khu vực trên thế giới

và có sẵn mỗi ngày Theo tính toán của NASA, ánh sáng mặt trời sẽ cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỷ năm nữa

Nguồn năng lượng sạch 100%, không ảnh hưởng môi trường

- Điện mặt trời sạch về sinh thái: Trong công cuộc đấu tranh bảo vệ môi trường trên

toàn quốc, năng lượng mặt trời là lĩnh vực triển vọng nhất trong việc bảo vệ môi trường

từ sự tăng nhiệt toàn cầu Năng lượng mặt trời có thể thay đổi một phần năng lượng từ các nguồn nhiên liệu không tái tạo được Đặc biệt, trong quá trình sản xuất, lắp đặt và vận hành hệ thống điện năng lượng mặt trời về cơ bản hệ thống này không phát sinh các loại khí thải độc hại vào khí quyển

- Giảm hóa đơn tiền điện: Với hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ đáp ứng một số nhu

cầu năng lượng của bạn với điện mà hệ thống pin mặt trời của bạn đã tạo ra, từ đó hóa đơn năng lượng của bạn sẽ giảm Hơn nữa, bên cạnh việc tiết kiệm hóa đơn tiền điện bạn còn có thể sinh lời từ chính nguồn năng lượng dư thừa khi bán lại trực tiếp cho EVN

- Tăng giá trị và thẩm mỹ cho công trình

Ưu điểm của điện mặt trời làm tăng tính thẩm mỹ cho công trình

Với việc lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời, công trình của bạn không chỉ trở nên đẳng cấp hơn mà còn tăng cao giá trị về mặt kinh tế Nhiều nghiên cứu cho thấy, các tài sản được trang bị hệ thống điện năng lượng mặt trời có giá trị hơn nhiều so với với chi phí đầu tư ban đầu

- Hiệu quả cao chi phí bảo trì thấp

Viettel Construction đơn vị lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời uy tín

khoản tiết kiệm lớn trong ngân sách chi tiêu Hê • thống điện năng lượng mặt trời không sử dụng ắc quy do đó các doanh nghiệp không phải tốn chi phí đầu tư, bảo trì, bảo dưŽng Ngoài ra, việc đồng hồ hai chiều mua bán điện của EVN là giải pháp lý tưởng thay thế việc đầu tư hệ thống lưu trữ điện Hệ thống luôn được các nhà sản xuất chính hãng bảo hành trong khoảng thời gian lên đến 30 năm giúp mang lại hiệu quả lâu dài về mặt kinh tế

và môi trường

- Phát triển công nghệ: Công nghệ ngành năng lượng mặt trời sẽ không ngừng cải tiến

và phát triển trong tương lai Những đổi mới trong vật lý lượng tử và công nghệ nano có khả năng sẽ làm tăng công suất của các tấm pin năng lượng mặt trời lên gấp nhiều lần so với hiện nay

5.2 Nhược điểm

- Phụ thuộc thời tiết: Các tấm pin năng lượng mặt trời sản sinh ra điện phụ thuộc vào

ánh sáng mặt trời để thu thập hiệu quả năng lượng mặt trời Do vậy, trong những ngày nhiều mây và mưa hệ thống năng lượng mặt trời sẽ sản sinh ra điện cực thấp hoặc không thể sản sinh ra điện năng vào buổi tối Tuy nhiên so với nguồn năng lượng gió thì năng lượng điện mặt trời vẫn là giải pháp có lợi hơn rất nhiều

- Sử dụng nhiều diện tích không gian: Nếu mong muốn sản xuất nhiều điện thường cần

sử dụng nhiều tấm pin mặt trời vì càng nhiều ánh sáng mặt trời được thu thập thì hệ thống sản sinh ra càng được nhiều điện.Thực tế cho thấy các tấm pin mặt trời đòi hỏi nhiều không gian và một số mái nhà không đủ lớn để phù hợp với số lượng tấm pin mặt trời mà bạn muốn có, điều đó buộc bạn phải lắp thêm ở sân vườn hoặc những khu vực còn trống khác

Ưu nhược điểm của điện năng lượng mặt trời

Tuy nhiên với sự phát triển không ngừng của ngành năng lượng tái tạo, trong tương lai gần công nghệ điện năng tái tạo cụ thể là ngành năng lượng mặt trời sẽ ngày càng phát triển - hiện đại hứa hẹn sẽ đáp ứng và giảm thiểu được những nhược điểm kể trên Chính

vì thế nỗi lo không có không gian lắp đặt cũng như nhược điểm về thời tiết sẽ dần được cải thiện

6.Phân loại hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời

6.1 Phân loại theo mô hình lắp đặt năng lượng mặt trời

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid): Đây là hệ thống sử dụng phổ biến nhất hiện

nay, nguồn điện mặt trời tạo ra được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện Khi nhu cầu sử

điện lưới quốc gia để sử dụng.

Trong trường hợp hệ thống sản xuất điện dư thừa so với mức tiêu thụ, thì số điện dư thừa

sẽ đẩy lại mạng lưới điện quốc gia, số điện dư này sẽ được đồng hồ 2 chiều ghi lại và EVN sẽ chi trả cho lượng dư này

Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid): 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 này hoàn toàn không phụ thuộc vào nguồn điện lưới

Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid): Đây chính là sự kết hợp giữa 2 hệ trên Hệ

thống điện mặt trời kết hợp vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy để lưu trữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết

6.2 Phân loại theo thiết kế giàn khung, giá đỡ hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hệ thống điện mặt trời áp mái: Hệ

thống điện mặt trời áp mái là thiết kế phổ

biến chiếm đến 90% trong các dự án điện

mặt trời hiện nay Đặc biệt là các hộ gia

đình, doanh nghiệp, nhà xưởng vì nó vừa

tiết kiệm diện tích lại vừa tiết kiệm được

chi phí Với hệ thống thiết kế giàn khung

của điện mặt trời áp mái mọi người sẽ

tận dụng không gian của mái nhà ở, nhà

kho hay nhà xưởng, công ty để lắp đặt

một hệ thống điện mặt trời với nhiều tiện

ích như: cung cấp điện sinh hoạt; quản lý

chi phí tiền điện, thu lời từ việc bán

lượng điện dư,

Hệ thống điện mặt trời làm giàn khung dưới mặt đất: Loại thiết kế giàn khung,

giá đŽ này sẽ tốn nhiều chi phí hơn để làm giàn khung Tuy nhiên với hệ thống khung mặt đất linh hoạt có thể định hướng được các tấm pin sao cho chúng

có thể mang lại sản lượng cao nhất Chính vì vậy lựa chọn này được nhiều nhà đầu tư có sẵn diện tích đất lớn lựa chọn

7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời

Cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời

Như đã mô tả ở trên, có 3 loại mô hình lắp đặt hệ thống điện mặt trời: on-grid, off-grid và hybrid nên cấu tạo hệ thống sẽ có chút khác biệt, chủ yếu nằm ở cục pin dữ trữ điện ở hệ thống off-grid Về cơ bản, hệ thống điện mặt trời sẽ có những bộ phận cấu thành như sau:

 Tấm pin năng lượng mặt trời: Pin năng lượng mặt trời được chia làm 8 bộ phận gồm: khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin (phía sau), hộp đấu dây (junction box), cáp điện, Jack kết nối MC4

 Bộ chuyển đổi (Inverter): Là bộ chuyển điện có chức năng biến đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC)

hoặc đóng ngắt mạch điện nhằm bảo vệ quá tải, sụt áp hệ thống điện cung cấp cho các thiết bị

 Hệ thống giám sát từ xa qua internet smartphone: Dùng để kiểm soát và giám sát

hệ thống dàn pin năng lượng mặt trời thông qua phần mềm, điều khiển giao tiếp ở bất kỳ nơi đâu miễn là có mạng internet

 Khung giá đŽ và các thiết bị phụ điện: Là hệ thống khung và các thiết bị phụ hỗ trợ cố định các tấm pin vào phần mái được lắp đặt nhằm đảm bảo các tấm pin tiếp cận được ánh sáng mặt trời tối đa công suất

 Đồng hồ đo đếm điện 2 chiều: Dùng để đo lường điện năng lượng mặt trời sản sinh và sản lượng điện bán ra cho EVN

 Pin dự trữ: sử dụng điện áp pin 12V, 24V, 36V, 48V hoặc 60V để lưu trữ điện khi pin mặt trời không sản xuất điện

Giám sát hệ thống dàn pin năng lượng mặt trời thông qua smartphone

Sơ đồ cấu tạo hệ thống điện mặt trời

Do vị trí địa lý và khí hậu mà giá trị bức xạ của Việt Nam theo phương ngang dao động

từ 897 kWh/m2/năm đến 2108kWh/m2/năm Giá trị bức xạ cao thuộc top cao trên thế giới nên sản lượng điện tạo ra từ pin mặt trời sẽ nhiều hơn, tương ứng giá trị 2,46 kWh/m2/ngày đến 5,77 kWh/m2/ngày

Hiện nay chính phủ đã và đang có nhiều chính sách tích cực khuyến khích nhân dân lắp đặt sử dụng và phát triển các dự án điện năng lượng mặt trời trên mái nhà Trong năm

2020, người dân sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ được bán điện trực tiếp

cho EVN với mức giá 1,934đ/kwh đối với hình thức lắp trên mái nhà nên việc lắp đặt

điện năng lượng mặt trời sẽ đem lại lợi ích lớn nhất về mặt kinh tế.

Một nguyên nhân khác tác động lớn đến quyết định lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái

của các hộ gia đình là chi phí đầu tư hiện nay đã giảm đáng kể, mức giảm từ

30%-50% Trước đây đầu tư 3 KWp điện mặt trời áp mái phải tốn chi phí từ 90-100 triệu

đồng, nay chỉ còn khoảng 40-50 triệu đồng

Vậy có nên lắp điện mặt trời hay không?

Đặc biệt là ở Việt Nam là câu hỏi được

quan tâm nhiều nhất.

Do vậy với những lợi ích như tiết kiệm tiền điện hằng tháng từ 30%-50%, khả năng hoàn vốn 4-5 năm và thời gian sử dụng, bảo hành pin mặt trời lên đến 20 năm, các hộ gia đình, doanh nghiệp thương mại, cơ sở sản xuất nên đầu tư lắp đặt điện năng lượng mặt trời

9 Bảng thống kê các quốc gia sử dụng năng lượng mặt trời nhiều nhất thế giới

TÊN QUỐC GIA NGUỒN NĂNG LƯỢNG KHAI THÁC

Đức 39,275 ( GW)

Trung Quốc 35,78 ( GW)

Nhật Bản 23,3 (GW)

Mỹ 18,3 (GW)

Italya ( Ý ) 17,9 (GW)

Tây Ban Nha 5,6 (GW)

Pháp 5,2 (GW)