Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Luận văn ThS. Khoa học môi trường -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2011
Tổng quan về năng lượng mặt trời; các khu vực nghiên cứu: vùng Tây Bắc, Việt Bắc, Đông Bắc, Đồng Bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Trung Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Nam Bộ, Tây Nguyên. Nghiên cứu mạng lưới trạm quan trắc khí tượng; Thời gian nắng. Trình bày các phương pháp đo thời gian nắng; phương pháp thu thập, chiết xuất, thống kê, tổng hợp số liệu; phương pháp xây dựng bản đồ bằng phần mềm ArcView GIS 3.2; phương pháp đánh giá tiềm năng. Đánh giá tiềm năng năng lượng mặt trời theo từng khu vực trên lãnh thổ Việt Nam; Đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời trên lãnh thổ Việt Nam
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 3
1.1. Tổng quan về năng lượng mặt trời ............................................................ 3
1.1.1. Khái niệm chung.................................................................................... 3
1.1.2. Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới ................ 4
1.1.3. Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam................. 7
1.1.3.1. Cung cấp nước nóng bằng năng lượng mặt trời ................................. 7
1.1.3.2. Cung cấp điện bằng năng lượng mặt trời.......................................... 11
1.1.3.3. Các ứng dụng khác............................................................................ 13
1.2. Tổng quan về các khu vực nghiên cứu.................................................... 14
1.2.1. Tổng quan vùng Tây Bắc .................................................................... 14
1.2.2. Tổng quan vùng Việt Bắc.................................................................... 15
1.2.3. Tổng quan vùng Đông Bắc.................................................................. 15
1.2.4. Tổng quan vùng Đồng Bằng Bắc Bộ................................................... 16
1.2.5. Tổng quan vùng Bắc Trung Bộ ........................................................... 17
1.2.6. Tổng quan vùng Trung Trung Bộ........................................................ 19
1.2.7. Tổng quan vùng Nam Trung Bộ.......................................................... 20
1.2.8. Tổng quan vùng Nam Bộ .................................................................... 21
1.2.9. Tổng quan vùng Tây Nguyên.............................................................. 22
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 25
2.1. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................. 25
2.1.1. Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng.................................................... 25
2.1.1.1. Tổng quát chung về quan trắc khí tượng .......................................... 25
2.1.1.2. Các cơ sở phát triển mạng lưới trạm quan trắc trong quy hoạch từng
giai đoạn: ......................................................................................................... 26
2.1.1.3. Mạng lưới trạm quan trắc khí tượng hiện tại .................................... 28
2.1.2. Thời gian nắng..................................................................................... 29
2.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................... 29
2.2.1. Phương pháp đo thời gian nắng........................................................... 29
2.2.2. Phương pháp thu thập, chiết xuất, thống kê, tổng hợp số liệu ............ 30
2.2.3. Phương pháp xây dựng bản đồ bằng phần mềm ArcView GIS 3.2 .... 30
2.2.3.1. Khái niệm.......................................................................................... 30
2.2.3.2. Cấu trúc dữ liệu trong ArcView........................................................ 31
2.2.3.3. Lập bản đồ......................................................................................... 32
2.2.4. Phương pháp đánh giá tiềm năng ........................................................ 33
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................ 34
3.1. Tiềm năng năng lượng mặt trời theo từng khu vực trên lãnh thổ Việt Nam.
......................................................................................................................34
3.1.1. Khu vực Tây Bắc .................................................................................. 34
3.1.1.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 34
3.1.1.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 38
3.1.2. Khu vực Việt Bắc.................................................................................. 38
3.1.2.1. Đặc điểm phân bố nắng..................................................................... 38
3.1.2.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 42
3.1.3. Khu vực Đông Bắc................................................................................ 42
3.1.3.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 42
3.1.3.2. Thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng năng lượng mặt trời........ 46
3.1.4. Khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ................................................................. 47
3.1.4.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 47
3.1.4.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 51
3.1.5. Khu vực Bắc Trung Bộ ......................................................................... 52
3.1.5.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 52
3.1.5.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 55
3.1.6. Khu vực Trung Trung Bộ...................................................................... 56
3.1.6.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 56
3.1.6.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 60
3.1.7. Khu vực Nam Trung Bộ........................................................................ 60
3.1.7.1. Đặc điểm phân bố nắng..................................................................... 60
3.1.7.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 64
3.1.8. Khu vực Nam Bộ................................................................................... 64
3.1.8.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 64
3.1.8.2. Đánh giá tiềm năng ............................................................................ 68
3.1.9. Khu vực Tây Nguyên ............................................................................ 68
3.1.9.1. Đặc điểm phân bố nắng...................................................................... 68
3.2. Đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời trên lãnh thổ Việt
Nam 72
3.2.1. Số giờ nắng trong năm .......................................................................... 72
3.2.1.1. Đánh giá, so sánh các khu vực trên toàn quốc................................... 72
3.2.1.2 Bản đồ số giờ nắng.............................................................................. 73
3.2.2. Số ngày có nắng .................................................................................... 75
3.2.2.1. Đánh giá, so sánh các khu vực trên toàn quốc................................... 75
3.2.2.2 Bản đồ số ngày nắng ........................................................................... 75
3.2.4. Chênh lệch số giờ nắng giữa các tháng trong năm ............................... 79
3.2.5. Đánh giá tổng hợp ................................................................................. 80
3.2.5.1. Đánh giá, so sánh tiềm năng .............................................................. 80
3.2.5.2. Bản đồ đánh giá tổng hợp tiềm năng năng lượng mặt trời Việt Nam 82
KẾT LUẬN .................................................................................................... 84
KIẾN NGHỊ................................................................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 86

Ở ĐẦU
Con ngƣời đang đứng trƣớc nguy cơ khủng hoảng về năng lƣợng do các
nguồn năng lƣợng truyền thống nhƣ than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành
cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lƣợng thay thế đang đƣợc các
nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Khai thác năng lƣợng tái tạo là chiến lƣợc của cả
thế giới, là giải pháp hữu hiệu nhằm giải quyết vấn đề an ninh năng lƣợng.
Theo ƣớc tính đến năm 2015, Việt Nam sẽ thiếu nguồn cung cấp năng lƣợng
từ nhiên liệu hóa thạch truyền thống, cần đƣợc bổ sung từ nguồn năng lƣợng tái tạo.
Theo kế hoạch, đến năm 2020, Việt Nam sẽ sản xuất 5% điện năng từ năng lƣợng
tái tạo. Cho dù đến nay, cả nƣớc mới chỉ có 20 turbine gió với công suất 1.5 MW/
turbine đặt tại Ninh Thuận, còn nguồn năng lƣợng mặt trời vẫn còn là tiềm năng bị
bỏ ngỏ ở Việt Nam.
Tiềm năng năng lƣợng mặt trời đƣợc phản ánh qua số giờ nắng. Trung bình
năm ở nƣớc ta có khoảng 1400 – 3000 giờ nắng. Việt Nam với lợi thế là một trong
những nƣớc nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên
bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới. Với dải bờ biển dài hơn 3.000km, có hàng
nghìn đảo hiện có cƣ dân sinh sống nhƣng nhiều nơi không thể đƣa điện lƣới đến
đƣợc. Việc sử dụng năng lƣợng mặt trời nhƣ một nguồn năng lƣợng tại chỗ để thay
thế cho các dạng năng lƣợng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của dân cƣ các đảo là
một giải pháp có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng. Tuy nhiên, việc ứng
dụng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam cho đến nay còn có nhiều hạn chế, cho dù
giải pháp này có tác dụng giảm nhẹ hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu toàn cầu.
Trong các khó khăn hạn chế khả năng sử dụng rộng rãi năng lƣợng mặt trời trong
cuộc sống ngƣời dân là: giá thành đầu tƣ và chi phí sản xuất điện mặt trời còn khá
cao, trang thiết bị sử dụng còn chƣa phổ biến ở Việt Nam; hơn thế nữa đó là thiếu
các thông tin khoa học cần thiết để đánh giá tiềm năng năng lƣợng mặt trời.
Với mục đích góp phần vào việc cung cấp thông tin khoa học cho việc nghiên
cứu triển khai áp dụng công nghệ khai thác và sử dụng năng lƣợng mặt trời, tui đã chọn đề tài theo tiêu đề: “Đánh giá tiềm năng năng lƣợng mặt trời ở Việt Nam theo
số liệu quan trắc khí tƣợng thủy văn”. Số liệu đặc trƣng nhất có thể phản ánh đƣợc
tiềm năng năng lƣợng mặt trời là số liệu về số giờ nắng và số ngày có nắng. Trong
phạm vi luận văn thạc sỹ tui tập trung đánh giá theo số liệu số giờ nắng và số ngày
có nắng trong hai năm 2009 và 2010. Nhiệm vụ đầu tiên của đề tài là xử lý các số
liệu hiện có thu đƣợc từ các trạm khí tƣợng trong phạm vi toàn quốc để đánh giá và
xây dựng bản đồ về số giờ nắng chi tiết cho từng vùng ở Việt Nam. Hy vọng rằng,
luận văn sẽ là đóng góp nhỏ cho phƣơng hƣớng phát triển năng lƣợng mặt trời nói
riêng và năng lƣợng tái tạo nói chung ở Việt Nam. Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về năng lƣợng mặt trời
1.1.1. Khái niệm chung
Mặt trời là quả cầu lửa lớn với đƣờng kính trung bình khoảng 1,36 triệu km
ở cách Trái đất khoảng 150 triệu km. Theo các số liệu hiện có, nhiệt độ bề mặt của
Mặt trời vào khoảng 6000 0K, trong khi đó nhiệt độ ở vùng trung tâm của Mặt trời
rất lớn, vào khoảng 8x106 0K đến 40x106 0K. Mặt trời đƣợc xem là một lò phản ứng
nhiệt hạch hoạt động liên tục. Do luôn luôn bức xạ năng lƣợng vào trong Vũ trụ nên
khối lƣợng của Mặt trời sẽ giảm dần. Điều này dẫn đến kết quả là đến một ngày nào
đó Mặt trời sẽ thôi không tồn tại nữa. Tuy nhiên, do khối lƣợng của Mặt trời vô
cùng lớn, vào khoảng 1,991x1030kg, nên thời gian để Mặt trời còn tồn tại đƣợc tính
hang tỷ năm. Bên cạnh sự biến đổi nhiệt độ rất đáng kể theo bán kính, một điểm đặc
biệt khác của Mặt trời là sự phân bố khối lƣợng rất không đồng đều. Ví dụ, khối
lƣợng riêng ở vị trí gần tâm Mặt trời vào khoảng 100g/cm3, trong khi đó khối lƣợng
riêng trung bình của Mặt trời chỉ vào khoảng 1,41g/cm3.
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 năng lƣợng mặt trời, ngƣời ta rất chú ý đến khái
niệm hằng số mặt trời (Solar Constant). Về mặt định nghĩa, hằng số mặt trời đƣợc
hiểu là lƣợng bức xạ mặt trời nhận đƣợc trên bề mặt có diện tích 1m2 đặt bên ngoài
bầu khí quyển và thẳng góc với tia tới. Tại khoảng cách trung bình từ trái đất đến
mặt trời (1.5x1011 m), hằng số mặt trời là S0 = 1367 W/m2. Mặt trời phát ra dòng
năng lƣợng gần nhƣ không đổi đƣợc gọi là độ chói của mặt trời, có giá trị: L0 =
3.9x1026 W.
Trong tự nhiên, bức xạ mặt trời là dòng vật chất và năng lƣợng của quá trình
phong hóa, bóc mòn, vận chuyển, bồi tụ cũng nhƣ chiếu sáng và sƣởi ấm cho các
hành tinh trong hệ mặt trời. Ngày nay, con ngƣời đã có thể biến đổi năng lƣợng bức
xạ mặt trời ra nhiều dạng năng lƣợng khác để sử dụng:
- Biến đổi ra nhiệt năng nhờ các kỹ thuật làm nóng và làm lạnh. - Biến đổi ra nhiệt năng rồi từ nhiệt năng thành cơ năng bằng các quá trình nhiệt
động lực và từ cơ năng thành điện năng.
- Biến đổi trực tiếp ra điện năng nhờ các pin quang điện.
- Biến đổi ra nhiệt năng rồi từ nhiệt năng ra hóa năng nhờ các phản ứng nhiệt
hóa.
- Tạo ra sinh khối bằng quá trình quang hợp rồi từ sinh khối thu đƣợc hóa năng
nhờ các quá trình lên men và nhiệt phân.
Ngoài ra, ngƣời ta đoán trong tƣơng lai còn có thể biến đổi trực tiếp năng
lƣợng mặt trời ra hóa năng nhờ các phản ứng quang hóa. Tuy nhiên, hiện nay năng
lƣợng mặt trời khai thác chủ yếu dƣới dạng nhiệt năng và quang năng. Các phƣơng
tiện kỹ thuật đƣợc sử dụng để biến đổi năng lƣợng mặt trời ra các dạng năng lƣợng
khác bao gồm nhiều thứ khác nhau, từ các dàn đun nƣớc đơn giản đến các lò mặt
trời, các nhà máy điện mặt trời. Nói chung các hệ thống thiết bị mặt trời có 2 loại
khác nhau về chức năng sử dụng năng lƣợng mặt trời:
- Loại không tập trung năng lƣợng mặt trời, loại này hoạt động do tác dụng của
tổng xạ, tức là có thể sử dụng đƣợc cả trực xạ lẫn tán xạ mặt trời.
- Loại hội tụ năng lƣợng mặt trời, loại này hầu nhƣ chỉ sử dụng đƣợc trực xạ
mặt trời.
Hiệu quả hoạt động của các hệ thống thiết bị này chủ yếu phụ thuộc vào cƣờng
độ tổng xạ và trực xạ, phân phối tần suất tổng xạ và trực xạ, phân phối phổ trực xạ
và tán xạ, ngoài ra cũng còn chịu ảnh hƣởng của một số yếu tố khí tƣợng khác nhƣ
nhiệt độ, gió, độ ẩm v..v… Trong phạm vi luận văn cao học này, tác giả chỉ sử dụng
thông số số giờ nắng là thông số đặc trƣng nhất để đánh giá tiềm năng năng lƣợng
mặt trời.
1.1.2. Các nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trên thế giới
Các số liệu từ REN 21: Renewables Global Status Report 2006 Update,
18.7.2006 cho thấy: đến cuối năm 2005, tổng công suất lắp đặt các hệ thống nƣớc
nóng mặt trời trên toàn thế giới vào khoảng 88GWth, trong đó phần lớn đƣợc lắp đặt
ở Trung Quốc và các nƣớc thuộc khối EU. Bảng 1.1 trình bày cụ thể các số liệu đó nắng, tuy là ít trong khu vực nhƣng với số giờ nắng nhƣ vậy cũng hoàn toàn đáp
ứng đƣợc nhu cầu về năng lƣợng cho một số loại thiết bị sử dụng công nghệ năng
lƣợng mặt trời thông thƣờng.
3.1.4.2. Đánh giá tiềm năng
3.1.4.2.1. Thuận lợi
- Là vùng có nền kinh tế phát triển, giao thông thuận tiện, ứng dụng công nghệ mới
không quá khó khăn nhƣ các khu vực vùng núi.
- Số giờ nắng vào hàng trung bình, trạm ít nắng nhất cũng có khoảng từ 3 đến 4 giờ
năng, đáp ứng đủ yêu cầu của thiết bị sử dụng năng lƣợng mặt trời.
- Hà Nội, thay mặt cho cả khu vực Đồng Bằng Bắc Bộ là nơi tập trung nhiều các nhà
khoa học hàng đầu cả nƣớc, khi đƣợc đặt mục tiêu đúng hƣớng, tiềm năng năng
lƣợng mặt trời sẽ có cơ hội đƣợc phát triển mạnh mẽ.
- Nhiều ứng dụng dân dã cổ xƣa về năng lƣợng mặt trời đã đƣợc ngƣời nông dân sử
dụng, nhận thức về vai trò to lớn của năng lƣợng mặt trời từ lâu đã đƣợc ngƣời dân
vùng Đồng Bằng Bắc Bộ biết đến.
- Khu vực này tập trung rất nhiều các khu công nghiệp, về nông nghiệp thì là một
trong hai vựa thóc lớn của cả nƣớc, các hoạt động kinh tế xã hội diễn ra mạnh mẽ,
điều đó đồng nghĩa với việc tiêu hao phần lớn nguồn năng lƣợng hiện tại, phát triển
tại chỗ năng lƣợng mặt trời nhằm giảm tải cho các nguồn năng lƣợng truyền thống
là việc làm hợp lý, đƣợc Chính phủ quan tâm ƣu tiên nghiên cứu.
3.1.4.2.1. Khó khăn
- Thay đổi thói quen sử dụng điện lƣới rất khó khăn, so sánh giữa việc trả chi phí
cho việc sử dụng điện lƣới cho sinh hoạt và chi phí lắp đặt thiết bị, đƣờng dẫn cho
các ứng dụng năng lƣợng mặt trời, họ vẫn chọn phƣơng án đầu, nhất là những hộ
gia đình khang trang, đã đƣợc xây kiên cố. Tầm nhìn xa về tiết kiệm chi phí vẫn
chƣa đƣợc nhìn nhận, chỉ có những hộ gia đình bắt đầu xây mới, tu sửa toàn diện
mới nghĩ đến lắp đặt hệ thống tiết kiệm năng lƣợng, nhƣng cũng chỉ giới hạn ở thể
loại bình nƣớc nóng năng lƣợng mặt trời.


tVhZX9q9E6oh79X

---