Ngày nay, khái niệm điện năng lượng mặt trời không còn quá xa lạ với chúng ta khi nó được ứng dụng ngày càng nhiều trong sản xuất và cả trong đời sống. Vậy lịch sử hình thành, ưu nhược điểm của nó ra sao, lợi ích mang lại như thế nào? Tất cả sẽ được ThuyKhiDien tổng hợp trong bài viết này, cùng theo dõi nhé.
Điện năng lượng mặt trời là gì?
Điện năng lượng mặt trời chính là một nguồn năng lượng sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi ánh sáng của mặt trời chiếu thành điện để phục vụ cho đời sống và sản xuất. Nó có cơ chế dựa trên hiệu ứng quang điện vật lý mà ta đã học khi còn trên ghế nhà trường.
Càng ngày, càng có nhiều người công nhận nó là nguồn năng lượng sạch, tin cậy, thân thiện và đem đến cho con người rất nhiều lợi ích.
Xu hướng trong những năm trở lại đây đó chính là bảo vệ môi trường, ưu tiên những công nghệ không gây tác động xấu đến tự nhiên. Đó là lý do mà điện mặt trời được con người chú trọng.
Thành phần chính của pin mặt trời đó là silic tinh khiết. Bởi vì nó có chứa trên bề mặt rất nhiều đi ốt quang – hay còn gọi là cảm biến ánh sáng. Các cảm biến này sẽ biến đổi năng lượng của ánh sáng từ mặt trời thành năng lượng điện.
Những tế bào quang điện được đặt ở bên trong, bên ngoài là 1 tấm kính trong suốt để bảo vệ và 1 lớp vật liệu nhựa ở phía sau.
Nó được đóng gói chân không, thông qua 1 lớp nhựa polymer. Nếu nhựa càng trong thì nó càng tốt.
Người ta dựa vào vật liệu silic mà phân chia thành các loại pin khác nhau như:
Pin từ silic đa thể, đơn tinh thể, từ màng mỏng. Mỗi một loại vật liệu thì chúng sẽ đạt hiệu suất làm việc từ 15-20% để người dùng lựa chọn cho phù hợp với tài chính và mục đích lắp đặt.
Với sự đổi mới mạnh mẽ hơn, khoa học kỹ thuật nghiên cứu đa dạng hơn thì điện năng lượng mặt trời sẽ được triển khai với quy mô lớn hơn, đa dạng và phù hợp với mọi đối tượng có nhu cầu.
Lịch sử phát triển của ngành năng lượng mặt trời
Năm 1839 Alexandre – Edmund Becquerel là nhà vật lý người Pháp đã phát hiện ra điện mặt trời. Đây chính là 1 sự kiện để mở ra 1 kỷ nguyên hiện đại mà con người sử dụng năng lượng tái tạo.
Từ đó đến nay trải qua 140 năm cùng với sự cải tiến từng bước của khoa học, kỹ thuật thì điện năng lượng mặt trời tái tạo đã góp phần tạo nên 1 cuộc cách mạng năng lượng tái tạo mang đến nhiều thành quả cho con người.
Theo như thống kê thì nguồn điện từ các tấm pin, các nguồn năng lượng khác có thể đáp ứng khoảng 30% nhu cầu dùng, đóng góp 2% sản lượng điện của thế giới. Con số này sẽ ngày càng tăng dần khi thời gian gần đây, con người đã có cái nhìn nhận đúng hơn về nó.
Ưu nhược điểm điện năng lượng mặt trời
Điện mặt trời là giải pháp được nhiều người sử dụng và tin tưởng tuy nhiên nó vẫn có các ưu, nhược mà người dùng cần phải tìm hiểu, cân nhắc.
Ưu điểm
Nguồn năng lượng tái tạo
Những nguồn năng lượng từ than, dầu mỏ hay khí đốt… là không thể phục hồi, tái tạo. Trong khi đó, những tấm pin này có thể hấp thụ, chuyển hóa năng lượng của mặt trời – nguồn năng lượng sạch, trữ lượng khổng lồ và có sẵn trong tự nhiên, hoàn toàn tái tạo được.
Nguồn ánh sáng của mặt trời đủ cung cấp cho chúng ta trong 6.5 tỷ năm nữa – một con số khổng lồ.
Điện mặt trời sạch về sinh thái
Sử dụng điện từ nhiệt điện hay thủy điện cần hạn chế để có thể bảo vệ môi trường.
Trong cuộc đấu tranh về việc sử dụng năng lượng nào để môi trường tự nhiên của đất nước được an toàn thì điện mặt trời chính là 1 giải pháp đơn giản, dễ thực hiện và có triển vọng nhất. Nó có thể hỗ trợ giảm sự tăng nhiệt của trái đất.
Nguồn năng lượng này có thể thay thế được 1 phần các nguồn nhiên liệu mà con người đang sử dụng không thể tái tạo được: Xăng, khí đốt, than…
Điểm đặc biệt hơn của nó đó chính là khi hoạt động nó không thải ra bất khí chất hay khí nào độc hại cho khí quyển.
Giảm hóa đơn tiền điện
Đây chắc chắn là lợi ích mà chúng ta có thể thấy rõ nhất. Các hệ thống điện năng lượng sẽ đáp ứng được nhu cầu sử dụng điện sinh hoạt, sản xuất với điện từ hệ thống pin trên mái. Từ đó, tiêu thụ năng lượng điện lưới giảm. Không chỉ tiết kiệm mà người dùng còn có thể kiếm thêm tiền từ nguồn năng lượng dư thừa bởi có thể bán nó lại cho EVN trực tiếp, hòa lại vào điện lưới.
Nếu tính chặng đường lâu dài thì đây chính là một giải pháp lợi ích.
Tăng giá trị và thẩm mỹ cho công trình
Một số khách hàng lo lắng vì lắp pin năng lượng sẽ làm giảm đi thẩm mỹ của ngôi nhà, biệt thự… Tuy nhiên, ngược lại nó thu hút ánh nhìn, giúp ngôi nhà trở nên sang trọng hơn, đẳng cấp và tạo dựng được giá trị kinh tế.
Nếu căn nhà có trang bị thêm hệ thống điện năng lượng thì giá trị sẽ cao hơn so với ngôi nhà được đầu tư ban đầu.
Hiệu quả cao chi phí bảo trì thấp
Hệ thống điện từ năng lượng mặt trời chỉ tốn kém cho chi phí đầu tư ban đầu nhưng lâu dài thì các doanh nghiệp, hộ gia đình sẽ tiết kiệm được tiền và giảm ngân sách chi tiêu rất tốt.
Với hệ thống điện mặt trời không sử dụng ắc quy, các doanh nghiệp còn có thể cắt giảm được chi phí bảo trì, đầu tư hay bảo dưỡng.
Các hệ thống này đều được các nhà sản xuất đảm bảo về chất lượng, tuổi thọ cũng như bảo hành trong 1 thời gian dài khoảng 30-35 năm. Chính vì thế nó có hiệu quả lâu dài về môi trường và kinh tế.
Lắp đặt đồng hồ hai chiều mua bán điện của điện lực Việt Nam – EVN đang là một giải pháp lý tưởng mà con người có thể chọn để đầu tư hệ thống lưu trữ điện hiệu quả.
Phát triển công nghệ
Trong thời gian tới đây, công nghệ ngành năng lượng mặt trời sẽ có những bước tiến nổi bật hơn.
Sự thay đổi trong công nghệ nano, vật lý lượng tử… sẽ làm tăng hơn nữa các công suất của tấm pin năng lượng lên nhiều lần so với các tấm pin đang sử dụng hiện nay.
Nhược điểm
Tất nhiên, bên cạnh những ưu điểm thì nó không thể tránh khỏi các nhược điểm như:
Phụ thuộc thời tiết
Hoạt động của nó phụ thuộc rất nhiều vào ánh sáng mặt trời để thu thập hiệu quả và sản sinh ra điện năng.
Những ngày có mưa và mây nhiều thì năng lượng từ ánh sáng mặt trời sẽ nhỏ, sản sinh lượng điện thấp. Và hệ thống không sinh điện năng vào ban đêm.
Nếu so sánh với năng lượng gió thì năng lượng mặt trời vẫn chiếm ưu thế hơn.
Sử dụng nhiều diện tích
Để lắp được hệ thống này thì ngôi nhà phải có đủ không gian rộng rãi, mái nhà phải đủ lớn để có thể phù hợp với số lượng pin mà bạn muốn lắp. Nếu lượng điện dùng nhiều thì buộc phải lắp tại sân.
Ứng dụng điện năng lượng mặt trời
Một số ứng dụng của điện năng lượng từ mặt trời đó là:
+ Cung cấp cho hệ thống nước nóng để dùng cho bể bơi, phòng xông hơi, sinh hoạt gia đình…
+ Nó cung cấp điện cho hệ thống sưởi ấm phục vụ trong các công trình xây dựng có sử dụng các khối xi măng, đá, nước…
+ Bếp năng lượng mặt trời được hình thành nhờ vào việc ứng dụng kỹ thuật tạo hội tụ ánh sáng để lấy nhiệt nấu ăn. Chúng ta có thể ví dụ là các bếp ăn khổng lồ của người Ấn Độ với 35000 suất ăn 1 ngày.
+ Hệ thống dùng nhiệt mặt trời, Solar Power để xử lý nước, khử khuẩn, khử mặn…
+ Đặc biệt, con người còn chế tạo ra các xe điện năng lượng mặt trời để làm phương tiện di chuyển đi lại tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường, không thải khói bụi.
+ Cấp điện phục vụ cho gia đình sinh hoạt, bơm nước tưới tiêu, chiếu sáng tại sân bay, bến cảng, phục vụ tại nơi biên giới, hải đảo, những nơi điện chưa kéo đến.
Lợi ích từ điện năng lượng mặt trời
Ánh sáng của mặt trời được chuyển thành điện năng, đã và đang mang đến cho con người rất nhiều lợi ích như:
Ý nghĩa kinh tế
Nó chính là nguồn cấp vô tận cho hoạt động của con người, chi phí sản xuất pin và các thiết bị trong hệ thống cũng giảm dần, sản lượng tăng lên từ đó nó góp phần giảm giá tiêu thụ điện năng, mang đến ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn.
An ninh năng lượng
Trong tương lai tới đây, nguồn điện mặt trời sẽ dùng để thay thế dần những nguồn năng lượng điện đến từ các hình thức sản xuất đốt than (nguyên liệu hóa thạch) và thủy điện nhằm tránh thay đổi hệ sinh thái trong tự nhiên của con người.
Lợi ích môi trường
Chúng ta chắc rằng cũng phải công nhận rằng năng lượng từ mặt trời là thân thiện, sạch và xanh. Dần dần công nghệ tái chế pin năng lượng cũng đã thay đổi theo hướng an toàn, hiệu quả hơn. Lượng khí thải từ điện mặt trời chỉ 41g/kWh trong khi đó nhiệt điện là 820g/kWh.
Các hệ thống Solar Power
Điện năng lượng mặt trời hòa lưới (On Grid)
Các hạt photon có trong ánh sáng mặt trời khi chiếu vào tấm pin quang điện thì nó sẽ giải phóng các hạt Electron. Dòng điện 1 chiều được tạo ra. Người ta sẽ dùng thiết bị Inverter để giúp chuyển đổi dòng điện từ 1 chiều sang dòng điện xoay chiều. Điện AC sẽ nối với tủ điện phân phối chính sử dụng và cung cấp điện song song với điện lưới quốc gia.
Tại đây sẽ có 3 trường hợp:
+ Nếu Solar Power thấp hơn điện sinh hoạt: Tải sẽ dùng điện từ pin năng lượng mặt trời rồi mới dùng điện lưới.
+ Nếu Solar Power bằng với điện sinh hoạt: Người dùng không phải trả tiền điện.
+ Nếu Solar Power lớn hơn điện sinh hoạt: Chủ nhà sẽ bán được điện cho EVN.
+ Nếu điện năng lượng không hoạt động thì tải sẽ lấy điện từ lưới.
Điện năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid)
Hệ thống điện này sẽ tạo ra nguồn điện và lưu trữ dùng cho các tải mà không kết nối với điện lưới EVN.
Tấm pin sẽ chuyển đổi bức xạ từ ánh sáng mặt trời thành dòng điện DC. Điện DC sẽ nạp vào ắc quy hay các thiết bị lưu trữ thông qua 1 bộ điều khiển sạc. Tiếp theo nó sẽ đi đến Inverter để chuyển dòng DC thành AC để cấp điện cho tải, dùng cho sinh hoạt.
Hệ thống này sẽ bao gồm: Các tấm pin, bộ điều khiển sạc, hệ thống lưu trữ, bộ chuyển đổi Inverter.
Loại hệ thống Off Grid này sẽ rất thích hợp tại nơi thường xuyên mất điện, không có điện lưới…
Điện năng lượng mặt trời tương tác lưới (Hybrid)
Hybrid là điện mặt trời tương tác lưới. Nó là giải pháp dùng các ắc quy hay còn gọi là hệ thống lưu trữ vừa hòa lưới điện quốc gia vừa duy trì nguồn điện liên tục cho các thiết bị quan trọng luôn có điện 24/7.
Hệ thống luôn ưu tiên dùng điện năng lượng mặt trời được chuyển hóa thành AC xoay chiều và thực hiện sạc cho ắc quy song song. Nếu điện dùng dư thì nó sẽ được đẩy lên lưới và ngược lại nếu thiếu thì tải sẽ lấy điện lưới để làm việc.
Nếu có cúp điện, hệ thống sẽ sử dụng chính nguồn điện đã dự trữ trong ắc quy để cấp cho các thiết bị điện làm việc.
Một hệ thống này sẽ bao gồm: Bộ biến tần lai, các tấm pin năng lượng mặt trời, bộ chuyển mạch, ắc quy (thiết bị lưu trữ).
So sánh 3 hệ thống điện năng lượng mặt trời
Chúng ta so sánh 3 hệ thống dựa trên:
+ Hiệu quả kinh tế: Tiết kiệm nhiều nhất là On Grid, sau đó là đến Hybrid và thấp nhất là hệ thống Off Grid.
+ Tiết kiệm năng lượng: Cao nhất là On Grid, tiếp theo là Hybrid và Off Grid vì chúng đều dùng ắc quy.
+ Cấu tạo, thành phần cơ bản: Đều có điểm chung là tấm pin năng lượng điểm khác nhau chính là bộ Inverter. Nếu Off Grid xài bộ điều khiển thì On Grid xài đồng hồ điện, trong khi đó Hybrid sẽ sử dụng cả bộ điều khiển và đồng hồ.
+ Giá cả: On Grid có giá rẻ nhất, đến Off Grid vì có bình ắc quy dự trữ cuối cùng là Hybrid giá cao nhất.
+ Về tải thì Off Grid bị giới hạn, On Grid và Hybrid thì không bị giới hạn.
Hy vọng những kiến thức trên sẽ giúp các bạn có được cái nhìn tổng quát, cơ bản đối với điện năng lượng mặt trời.
