Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

MỤC LỤC
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục hình
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC CÔNG
NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ...................................................................... 13
1.1. NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI............................................................... 13
1.1.1. Bức xạ mặt trời ................................................................................................ 13
1.1.1.1. Bức xạ mặt trời đến bên ngoài bầu khí quyển..................................... 14
1.1.1.2. Bức xạ mặt trời đến trên mặt đất ........................................................ 19
1.1.2. Nguồn gốc năng lượng mặt trời ....................................................................... 24
1.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI................................................................................................. 25
1.2.1. Quá trình phát triển và triển khai ứng dụng năng lượng mặt trời ...................... 25
1.2.2. Tình hình ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới ...................................... 27
1.2.3. Các hệ thống năng lượng mặt trời hội tụ (Concentrating solar power - CSP).... 34
1.2.4. Công nghệ Quang điện (Photovoltaics - PV).................................................... 36
1.2.5. Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấp ............................................................ 36
1.3. CÔNG NGHỆ NHIỆT MẶT TRỜI ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC NÓNG.................. 37
1.3.1. Hiệu ứng nhà kính và một số ứng dụng............................................................ 37
1.3.1.1. Hiệu ứng nhà kính.............................................................................. 37
1.3.1.2. Một số ứng dụng hiệu ứng nhà kính trong công nghệ năng lượng mặt
trời.................................................................................................................. 39
1.3.2. Thiết bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời............................................ 46
1.3.2.1. Nguyên lý chung ................................................................................ 46
1.3.2.2. Cấu tạo của hệ thống thiết bị đun nước nóng năng lượng mặt trời ...... 47

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 77
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................................... 77
2.3.1. Các phương pháp nghiên cứu thông dụng ........................................................ 77
2.3.2. Thu thập số liệu tự động SWH Data logger...................................................... 78
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................. 83
3.1. TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI HÀ NỘI ................................. 83
3.2.1. Các đặc thù của Hà Nội ................................................................................... 83
3.1.2. Tiềm năng năng lượng mặt trời tại Hà Nội....................................................... 83
3.2. HIỆN TRẠNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG
MẶT TRỜI TẠI HÀ NỘI.......................................................................................... 85
3.2.1. Hiện trạng nghiên cứu...................................................................................... 85
3.2.2. Công suất lắp đặt ............................................................................................. 86
3.3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI ............................................................................................................... 92
3.3.1. Kết quả thí nghiệm về nhiệt độ (đầu vào và ra) và lượng nước sử dụng ........... 92
3.3.1.1. Nhiệt độ trung bình nước lạnh vào và nước nóng ra ........................... 92
3.3.2.2. Lượng nước nóng sử dụng, thời gian sử dụng nước nóng ................... 93
3.3.2. Các kết quả tính toán về tiết kiệm chi phí, năng lượng và môi trường của thiết bị
đun nước nóng mặt trời ............................................................................................. 98
3.3.2.1. Tiết kiệm về điện năng ....................................................................... 98
3.3.2.2. Lượng phát thải CO2 giảm được......................................................... 99
3.3.2.3. Lượng phát thải SO2 giảm được ....................................................... 100
3.3.2.4. Giảm phát thải bụi............................................................................ 102
3.4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐUN NƯỚC NÓNG
BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI....................................................................... 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 109
KẾT LUẬN............................................................................................................. 109
KIẾN NGHỊ: ........................................................................................................... 109
Tài liệu tham khảo................................................................................................. 111


Điện mặt trời

ĐNNMT

Đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời

NL

Năng lượng

NLMT

Năng lượng mặt trời

PV

Hiệu ứng quang điện (Photovaltaic)

TBNNMT

Thiết bị nước nóng mặt trời

TTNLM

Trung tâm Năng lượng mới

Wp

Công suất nhiệt tiêu chuẩn (Watt - peak)


Bảng 2.1. Lắp đặt các hệ thí nghiệm sử dụng thiết bị ĐNNMT.................................. 75
Bảng 3.1. Lượng tổng xạ cả ngày trung bình Qtb (đơn vị: kWh/m2.ngày).................. 84
Bảng 3.2. Lượng tán xạ cả ngày trung bình Dtb (đơn vị: kWh/m2.ngày) .................... 84
Bảng 3.3. Lượng trực xạ cả ngày trung bình Itb (đơn vị: kWh/m2.ngày) .................... 84
Bảng 3.4. Số giờ nắng cả ngày trung bình (lý thuyết) N (đơn vị: giờ/ngày)................ 84
Bảng 3.5. Số thiết bị nước nóng mặt trời ................................................................... 87
Bản 3.6. Tỷ lệ tham gia của các quận/huyện .............................................................. 88
Bảng 3.7. Số thiết bị, tổng dung tích bình chứa và tỷ lệ tăng trưởng hàng năm .......... 91
Bảng 3.8. Nhiệt độ trung bình nước vào và ra, lượng nước nóng sử dụng trung bình
hàng ngày và lượng năng lượng tiết kiệm của các hộ thí nghiệm ............................... 92
Bảng 3.9. Múc phí đối với các khí thải gây ô nhiễm môi trường .............................. 101
Bảng 3.10. Tổng hợp kết quả tiết kiệm điện và lợi ích môi trường của thiết bị ĐNNMT
................................................................................................................................ 103

HV: Nguyễn Đình Đáp

6

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

Danh mục hình
Hình 1.1. Quang phổ của bức xạ mặt trời................................................................... 19
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo hộp thu năng lượng mặt trời hiệu ứng nhà kính .................... 38
Hình 1.3. Thiết bị sấy nông sản năng lượng mặt trời.................................................... 3
Hình 1.4. Thiết bị đun nước nóng dạng dãy ống và dạng tấm phổ biến trên thị trường ........ 41


K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

Hình 2.5. Giao diện kết nối với máy vi tính của SWH Data logger ............................ 81
Hình 2.6. Kết quả đo được lưu lại dưới dạng file excel .............................................. 81
Hình 3.1. Biểu đồ tỷ lệ tham gia lắp đặt và sử dụng thiết bị ĐNNMT của các
quận/huyện ................................................................................................................ 90
Hình 3.2. Biểu đồ tăng trưởng hàng năm của thiết bị ĐNNMT (từ 2008 - 2010)........ 91
Hình 3.3. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Cô Yến ....................... 94
Hình 3.4. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Ông Thịnh .................. 95
Hình 3.5. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) nhà Ông Hội...................... 95
Hình 3.6. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) Nhà Ông Lam.................... 96
Hình 3.7. Nhiệt độ nước và lượng nước sử dụng (a và b) Trung tâm Năng lượng mới ...... 97
Hình 3.8. EVN triển khai chương trình quảng bá sử dụng bình nước nóng năng lượng
mặt trời.................................................................................................................... 107

HV: Nguyễn Đình Đáp

8

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường


HV: Nguyễn Đình Đáp

9

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

thiết bị ĐNNMT, thiết bị có khả năng cung cấp khoảng 80% nhu cầu năng lượng cần
thiết của chúng ta để đun nước nóng. Theo ước tính, cả nước hiện có khoảng 2,5 triệu
bình đun nước nóng bằng điện có công suất trong khoảng 2 - 5kW, hàng năm tiêu tốn
khoảng 3,6 tỷ kWh điện năng và sẽ tăng nhanh theo tốc độ xây dựng nhà ở, dịch vụ và
du lịch. Đây là một con số rất lớn cho thấy một thị trường đầy tiềm năng đối với thiết
bị bình ĐNNMT.
Việt Nam có nhiều lợi thế phát triển hệ thống sử dụng NLMT. Trong đó, hiệu
quả nhất là sử dụng NLMT vào đun nước nóng, đặc biệt ở khu vực thành thị, nơi
người dân có đời sống cao và có điều kiện sử dụng dịch vụ. Cho đến nay mặc dù
khẳng định rằng sử dụng NLMT thay cho việc sử dụng điện để đun nước nóng (chủ
yếu cho sinh hoạt gia đình) là tiết kiệm điện năng và do đó đem lại các lợi ích về kinh
tế và môi trường, tuy nhiên vẫn chưa có một công trình thực nghiệm nào (ít nhất là ở
Việt Nam) đo đạc, đánh giá hiệu quả thực tế của các lợi ích đó. Các số liệu về tiết kiệm
năng lượng, kinh tế của thiết bị ĐNNMT đã cho trên các tài liệu, tạp chí, trên các
phương tiện truyền thông… đều chỉ là các con số ước tính “lý thuyết”, độ tin cậy
không cao.
Việc phát triển hệ thống ĐNNMT đang gặp một số thách thức khó khăn như:
chưa có chiến lược, chính sách về tiết kiệm năng lượng; sự hỗ trợ của Nhà nước về
đầu tư nghiên cứu và phát triển cũng như đầu tư về kinh phí, trang thiết bị kỹ thuật cho

chung.
Các nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu những đặc điểm kỹ thuật của thiết bị ĐNNMT, những yếu tố ảnh
hưởng đến hiệu suất của thiết bị
- Nghiên cứu, đánh giá các tiềm năng, đặc thù của Hà Nội trong sử dụng thiết bị
ĐNNMT
- Điều tra, đánh giá hiện trạng sử dụng thiết bị ĐNNMT tại Hà Nội.
- Tiến hành thực nghiệm lắp đặt 05 hệ thống ĐNNMT có các bộ đo ghi tự động;
đo đạc, thu thập, xử lý số liệu và đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng, hiệu quả kinh
tế và môi trường của của các hệ thống.
- Đề xuất một số giải pháp phát triển sử dụng thiết bị ĐNNMT phục vụ sinh hoạt.
Việc thực hiện đề tài nhằm giải đáp các câu hỏi nêu trên với những phân tích đầy
đủ bài toán kinh tế môi trường của việc sử dụng thiết bị ĐNNMT cho người dân thành
phố Hà Nội.
Hiện nay, các giải pháp công nghệ thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng
lượng đang được quan tâm, đầu tư nghiên cứu. Trong đó, sử dụng các nguồn năng
lượng tái tạo là giải pháp cứu cánh cho thách thức khủng hoảng năng lượng và biến
đổi khí hậu toàn cầu, là một mũi tên nhằm tới hai mục tiêu của sự phát triển bền vững.

HV: Nguyễn Đình Đáp

11

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường


Các kết quả nghiên cứu cho thấy, khoảng cách từ mặt trời đến Trái đất không
hoàn toàn ổn định mà dao động trong khoảng ±1,7% xoay quanh giá trị trung bình đã
trình bày ở trên. Trong kỹ thuật NLMT, người ta rất chú ý đến khái niệm hằng số mặt
trời (Solar Constant). Về mặt định nghĩa, hằng số mặt trời được hiểu là lượng bức xạ
mặt trời (BXMT) nhận được trên bề mặt có diện tích 1m2 đặt bên ngoài bầu khí quyển
và thẳng góc với tia tới. Tùy theo nguồn tài liệu mà hằng số mặt trời sẽ có một giá trị
cụ thể nào đó, các giá trị này có thể khác nhau tuy nhiên sự sai biệt không nhiều.
Trong tài liệu này ta thống nhất lấy giá trị hằng số mặt trời là 1353W/m2[1].
Có 2 loại bức xạ mặt trời: BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển và BXMT đến
trên mặt đất. Trong mục này ta cần phân biệt ý nghĩa của các ký hiệu được dùng để
biểu diễn giá trị của lượng bức xạ khảo sát là G, I và H. Đơn vị của G là W/m2, đơn vị

HV: Nguyễn Đình Đáp

13

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

của I và H là J/m2, trong đó thời gian tương ứng với các ký hiệu I và H lần lượt là giờ
và ngày. Khái niệm ngày trong kỹ thuật NLMT được hiểu là khoảng thời gian từ lúc
mặt trời mọc cho đến lúc mặt trời lặn.
1.1.1.1. Bức xạ mặt trời đến bên ngoài bầu khí quyển
Nói chung, BXMT đến bên ngoài bầu khí quyển (Extra Terrestrial Solar
Radiation) có giá trị khá ổn định ứng với một vị trí khảo sát cụ thể và có phương rất rõ
ràng, đó là đường nối từ mặt trời đến vị trí khảo sát. Các khảo sát thực tế cho thấy - về


K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

Gọi Ho (J/m2) là lượng BXMT đến mặt phẳng nằm ngang có diện tích 1m2 đặt
bên ngoài bầu khí quyển trong thời gian 1 ngày, ta viết được:
Ho = GSC.[1+0,033.Cos(360.n/365)].∫(Cosδ.Cosφ.Cosω+Sinδ.Sinφ).dt
Trong đó
δ: Góc lệnh của mặt trời (góc tạo bởi tia trực xạ và mặt phẳng xích đạo của Trái
đất;
φ: Góc phương vị của bề mặt khảo sát (là góc tạo bởi hình chiếu lên mặt phẳng
nằm ngang của pháp tuyến của bề mặt khảo sát và phương nam)
ω: Góc giờ của mặt trời (là góc tạo bởi tia trực xạ và đường nối khải sát với vị trí
cao nhất của mặt trời trong ngày)
Khi đặt dt = a.dω, ta có:
Ho = a.GSC.[1+0,033.Cos(360.n/365)].∫(Cosδ.Cosφ.Cosω+Sinδ.Sinφ).dω
Trong các biểu thức trên, t có đơn vị là giây, ω có đơn vị là độ và biến đổi trong
khoảng từ -ωS cho đến +ωS (trong đó ω mang dấu âm nếu trước giờ trưa và mang dấu
dương nếu sau giờ trưa), tức là từ lúc mặt trời mọc cho đến lúc mặt trời lặn. Sau khi
lấy tích phân, thu được: Ho = 2a.A.B

(3)

trong đó:
a = 3600.(180/15/π), với a là góc cao của mặt trời
A = GSC.[1 + 0,033.Cos(360.n/365)]


17

-20,9

17

2

16

-13

47

3

16

-2,4

75

4

15

9,4

105


228

9

15

2,2

258

10

15

-9,6

288

11

14

-18,9

318

12

10

Quang phổ của BXMT được trình bày trên hình 1.1; Số liệu về sự phân bố
BXMT theo bước sóng được đưa ra trong bảng 1.2, trong đó:
Gsc,λ - cường độ bức xạ đơn sắc, W/m2
f0-λ - tỉ số giữa lượng bức xạ ứng với bước sóng trong khoảng từ 0 đến λ và hằng
số mặt trời.
Bảng 1.2. Phân bố bức xạ mặt trời theo bước sóng
GSC,λ

λ, µm

GSC,λλ

f0-λλ

λ, µm

GSC,λλ

f0-λλ

λ, µm

0,24

63,0

0,0014

0,47


130

0,0027

0,49

1950

0,2115

1,4

337

0,8433

0,27

232

0,0041

0,50

1942

0,2260

1,6


1833

0,2538

2,0

103

0,9349

0,30

514

0,0121

0,53

1842

0,2674

2,2

79

0,9483

0,31



830

0,0222

0,55

1725

0,2938

2,6

48

0,9667

0,33

1059

0,0293

0,56

1695

0,3065

2,8


1715

0,3318

3,2

22,6

0,9822

0.36

1068

0,0532

0,59

1700

0,3444

3,4

16,6

0,9850

0,37


11,1

0,9891

0,39

1098

0,0782

0,64

1544

0,4042

4,0

9,5

0,9906

0,40

1429

0,0873

0,66


1747

0,1122

0,70

1369

0,4688

6,0

1,8

0,9972

0,43

1639

0,1247

0,72

1314

0,4886

7,0


1109

0,5602

10,0

0,24

0,9994

0,46

2066

0,1665

0,90

891

0,6337

50,0

3,9.10-

1,0000

4

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

Bước sóng

2,4

2,6

, µ m [1]
λNguồn:

Hình 1.1. Quang phổ của bức xạ mặt trời
1.1.1.2. Bức xạ mặt trời đến trên mặt đất
Khi các tia BXMT đi vào bầu khí quyển, do ảnh hưởng của bầu khí quyển và các
vật thể li ti có trong bầu khí quyển cho nên các tia BXMT sẽ phải chịu hiện tượng hấp
thụ và phản xạ. Về cơ bản, hiện tượng hấp thụ các tia BXMT là do ôzôn và hơi nước,

từ mặt trời đến địa điểm khảo sát. Trong khi đó, đối với thành phần khuếch tán, việc
xác định phương hướng và cường độ của thành phần khuếch tán là khá phức tạp.
Các khảo sát cho thấy, vào những ngày bầu trời trong sáng, do sự hấp thụ bởi các
phân tử ôxy và ôzôn có trong bầu khí quyển ở tầm cao, bước sóng nhỏ nhất của các tia
bức xạ đến bề mặt Trái đất chỉ vào khoảng 0,29µm. Sự suy giảm cường độ các tia bức
xạ mặt trời đến bề mặt Trái đất trong trường hợp này là do ba nguyên nhân sau đây:
- Sự hấp thụ có tính chọn lọc theo bước sóng bởi hơi nước, các phân tử ôxy, ôzôn
và CO2.
- Sự phân tán Rayleigh bởi các phân tử của các loại chất khí và các hạt bụi lơ
lửng có trong bầu khí quyển (kích thước của các thành phần này rất nhỏ so với bước
sóng của các tia bức xạ), kết quả của sự phân tán này là có khoảng phân nửa các tia
bức xạ bị phân tán quay trở lại không gian, khoảng phân nửa còn lại đến bề mặt đất
theo rất nhiều phương khác nhau.
- Sự phân tán Mie (trong trường hợp này kích thước của các thành phần làm phân
tán các tia bức xạ lớn hơn bước sóng của tia bức xạ) làm một phần các tia bức xạ bị
đổi hướng và một phần khác bị chính các thành phần này hấp thụ.
Vào những ngày có mây mù, cường độ của các tia trực xạ bị giảm đi đáng kể.
Các quan sát thực tế cho thấy, một bộ phận các tia bức xạ sẽ bị phản xạ ngược vào
không gian do các đám mây mù, một bộ phận khác bị các đám mây mù hấp thụ và bộ
phận còn lại sẽ đi đến mặt đất với tính chất của các tia khuếch tán.
Ta gọi tỉ lệ giữa tổng các tia bức xạ bị phản xạ ngược trở lại không gian do nhiều
nguyên nhân khác nhau (do mây mù, do mặt đất, do bụi và các chất khí có trong bầu

HV: Nguyễn Đình Đáp

20

K16 Khoa học môi trường



(6)

Rb = GbT/Gb

(7)

Rd = GdT/Gd

(8)

Đặt:

Ta suy được:
R = Rb.(Gb/G) + Rd.(Gd/G)

(9)

Trong biểu thức (24), Rb có thể được tính như sau:

HV: Nguyễn Đình Đáp

21

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường


τb = Gb/Go = ao + a1.e(-k/Cosθz)

(13)

Các nhà nghiên cứu đã đề xuất cách xác định ao, a1 và k ứng với bầu trời đạt độ
trong sáng tiêu chuẩn có tầm nhìn xa 23km như sau:
a0S = 0,4237 – 0,00821.(6 – A)2

(14)

a1S = 0,5055 + 0,00595.(6,5 – A)2

(15)

HV: Nguyễn Đình Đáp

22

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

kS = 0,2711 + 0,01858.(2,5 – A)2

(16)

trong đó:

Tuy nhiên, việc sử dụng các hệ số đã nêu không có tính thực tế cao do độ trong
sáng của bầu trời rất khác nhau tùy theo địa điểm và thời điểm khảo sát, do vậy
phương pháp đã nêu chỉ có giá trị tham khảo.
Cần phải xác định rõ, việc xác định cường độ bức xạ mặt trời đến trên mặt đất là
bài toán không hề đơn giản. Nói chung, tùy vào từng trường hợp cụ thể mà người ta có
thể tìm kiếm phương pháp thích hợp. Thông thường, trong các thí nghiệm khoa học
người ta thường phải trực tiếp đo cường độ bức xạ mặt trời, còn trong các nghiên cứu

HV: Nguyễn Đình Đáp

23

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

đánh giá tiềm năng người ta thường phải xây dựng phương pháp mô phỏng dựa trên
các cơ sở dữ liệu đã có.
1.1.2. Nguồn gốc năng lượng mặt trời
NLMT có vai trò quan trọng đối với sự tồn tại và tồn tại và phát triển của các yến
tố sự sống trên trái đất.
Trước hết, NLMT là nguồn năng lượng khổng lồ có tính tái sinh. NLMT được
sinh ra do các phản ứng nhiệt hạt nhân tổng hợp các hạt nhân đồng vị Hydro (H) để tạo
ra các hạt nhân Heli (He) liên tục xảy ra trên mặt trời . Công suất bức xạ của mặt trời
là 3,865.1026W, tương đương với năng lượng đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than đá tiêu
chuẩn. Nhưng phần NLMT đến bề mặt trái đất chỉ là 17,57.1016J/s hay tương ứng với
năng lượng đốt cháy hết 6.106 tấn than đá.

(1)- Thành phần trực xạ gồm các tia mặt trời đi thẳng từ mặt trời đến mặt đất.
Nhờ các tia trực xạ này mà ta có thể nhìn thấy mặt trời;
(2)- Thành phần nhiễu hay tán xạ gồm các tia mặt trời tới mặt đất từ mọi phương
trên bầu trời do hiện tường tán xạ của tia mặt trời trên các phân tử khí, hơi nước, các
hạt bụi,…. Nhờ các tia tán xạ này mà chúng ta vẫn có ánh sáng ngay cả những ngày
mây mù, không thể nhìn thấy mặt trời, ở trong nhà, dưới bóng cây,…;
Tổng hai thành phần trên được gọi là tổng xạ của bức xạ mặt trời ở mặt đất. Các
Trạm Khí tượng thường đo các thành phần này nhiều lần trong một ngày và liên tục
trong nhiều năm để có số liệu đánh giá tiềm năng NLMT.
Tỷ lệ của các thành phần trực xạ và tán xạ trong tổng xạ phụ thuộc vào điều kiện
tự nhiên và trạng thái thời tiết của địa điểm và thời điểm quan sát hay đo đạc. Ví dụ ở
nước ta, trong các tháng mùa Hè, từ tháng 5 đến tháng 8, thì thành phần trực xạ chiếm
ưu thế (trên 50%), còn trong mùa Đông, từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau thành phần
tán xạ lại chiếm ưu thế.
(3)- Thành phần phản xạ từ mặt nền ở nơi quan sát hay nơi đặt bộ thu NLMT, nó
phụ thuộc vào hệ số phản xạ của mặt nền và tổng xạ tới. Thành phần này chỉ được
phân biệt khi thiết kế, tính toán các bộ thu NLMT. Trong trường hợp chung nó là một
phần rất nhỏ trong thành phần bức xạ tán xạ.
1.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
1.2.1. Quá trình phát triển và triển khai ứng dụng năng lượng mặt trời
NLMT trung bình trên bề mặt quả đất nằm trong khoảng 150 đến 300W/m2 hay
từ 3,5 đến 7,0kWh/m2 ngày.

HV: Nguyễn Đình Đáp

25

K16 Khoa học môi trường


California (Mỹ). Các nhà máy lớn khác như nhà máy Solnova (150MW) và Andasol
(100MW), cả hai đều ở Tây Ban Nha [4].

HV: Nguyễn Đình Đáp

26

K16 Khoa học môi trường


Khoa Môi trường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học môi trường

Những phát triển giai đoạn đầu của công nghệ năng lượng mặt trời (CN NLMT)
bắt đầu trong những năm thập niên 1980 đã được kích thích bởi sự kiện rằng than sẽ
không lâu nữa sẽ bị cạn kiệt. Tuy nhiên sự phát triển của CN NLMT sau đó bị chậm
lại vào thời gian đầu của thế kỷ 20 do phải đối mặt với các vấn đề về giá, tính kinh tế
và tính tiện dụng của than và dầu. Năm 1974 người ta đã ước tính rằng chỉ có 6 hộ ở
tất cả khu vực Bắc Mỹ sử dụng hoàn toàn năng lượng cho sưởi ấm và làm lạnh nhờ các
hệ thống thiết bị NLMT. Sự cấm vận dầu năm 1973 và sự khủng hoảng năng lượng
năm 1979 đã làm thay đổi chính sách năng lượng trên phạm vi thế giới và CN NLMT
lại được quan tâm thúc đẩy phát triển. Chiến lược triển khai tập trung vào các chương
trình tăng tốc như Chương trình sử dụng PV Liên Bang ở Mỹ, Chương trình NLMT ở
Nhật. Các cố gắng khác gồm có sự xây dựng các cơ sở nghiên cứu ở Mỹ (SERI, nay là
NREL), Nhật (NEDO), và Đức (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE).
Giữa các năm 1970 và 1983 các lắp đặt PV tăng rất nhanh, nhưng đầu những
năm 1980 do giá dầu giảm nên làm giảm nhịp độ phát triển của PV từ 1984 đến 1996.
Từ 1997, sự phát triển của PV lại được gia tốc do các vấn đề khó khăn về cung cấp
dầu và khí, do sự nóng lên của quả đất, và sự cải thiện của công nghệ sản xuất PV, dẫn