Xây dựng dây chuyền sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các thiết bị trạm pin mặt trời phục vụ miền núi, hải đảo

1

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ

ViÖn n¨ng l−îng

________________________________________________________

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt

Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm

X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ

l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô

miÒn nói vµ h¶I ®¶o

(l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o lý s¬n tØnh qu¶ng ng∙i )

6214

24/11/2006

Hµ néi 3 – 2006

2

Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ

ViÖn n¨ng l−îng

Sè 6 T«n ThÊt Tïng - Hµ Néi

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt

Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm

X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ

l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô

miÒn nói vµ h¶I ®¶o

(l¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o lý s¬n tØnh qu¶ng ng∙i )

Chñ nhiÖm dù ¸n:

TS. Ph¹m Kh¸nh Toµn

Hµ néi 3 – 2006

3

Néi dung chÝnh

Trang

PhÇn I: Tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n nghiªn cøu khoa

häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ

1

1.1 Më ®Çu 1

1.2 Kinh phÝ thùc hiÖn dù ¸n 3

1.3 Kinh phÝ thu håi dù ¸n 3

1.4 thêi gian thùc hiÖn dù ¸n 3

1.5 S¶n phÈm nghiÖm thu 3

PhÇn II: B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt c¸c kÕt qu¶ thùc

hiÖn dù ¸n

5

2.1- C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n 5

2.2- Tæng quan: ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông 7

2.2.1- Pin mÆt trêi 7

2.2.2- Nguån ®iÖn mÆt trêi 9

2.2.3 T×nh h×nh nghiªn cøu, øng dông ®iÖn mÆt trêi 12

2.3- KÕt qu¶ nghiªn cøu, triÓn khai dù ¸n 16

2.3.1. X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö trong hÖ

®iÖn mÆt trêi

16

2.3.2- Nghiªn cøu, thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c bé ®iÒu khiÓn 23

2.3.3- ThiÕt kÕ chÕ t¹o bé ®æi ®iÖn 34

2.3.4 Nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o bé rung cho ®Ìn èng 12VDC 42

2.3.5 ChÕ t¹o ch©n gi¸ 46

2.3.6 KiÓm tra trªn thùc tÕ hiÖn trêng c¸c thiÕt bÞ ®îc thiÕt kÕ chÕ t¹o 46

PhÇn III: Kinh PhÝ Dù ¸n 55

3.1 Kinh phÝ chÕ t¹o 55

3.1.1 ChÕ t¹o bé ®iÒu khiÓn 55

3.1.2 ChÕ t¹o bé biÕn ®æi ®iÖn: 56

3.1.3 ChÕ t¹o C¸c lo¹i ®Ìn: 56

3.1.4 ChÕ t¹o C¸c lo¹i thiÕt bÞ: 56

3.2 TriÓn khai l¾p ®Æt 56

3.3 Gi¸ thµnh b¸n thiÕt bÞ 57

3.4 HiÖu qu¶ Kinh tÕ.

3.4.1 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y m¸y ph¸t

3.4.2 TÝnh gi¸ 1 kWh ch¹y b»ng tr¹m pin mÆt trêi

58

58

58

3. 5 Kinh phÝ duyÖt thùc hiÖn Dù ¸n 61

PhÇn IV: KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 62

Phô lôc 67

4

phÇn I

tãm t¾t néi dung chÝnh cña dù ¸n

nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ

1.1 Më ®Çu

HiÖn nay viÖc sö dông hiÖu qu¶ nguån n¨ng l−îng mÆt trêi cã mét ý

nghÜa rÊt lín, gãp phÇn ®¸ng kÓ trong qu¸ tr×nh c¶i thiÖn, n©ng cao ®êi sèng

cña d©n vïng miÒn nói vµ h¶i ®¶o.

Nhµ n−íc ®· ®Çu t− rÊt m¹nh cho viÖc ph¸t triÓn l−íi ®iÖn vÒ vïng n«ng

th«n, ®Æc biÖt lµ vïng nói cao, vïng s©u vµ h¶i ®¶o. Do ®Æc thï vÒ ®Þa h×nh

phøc t¹p, ph©n bè d©n th−a thít, kh«ng theo mét quy ho¹ch nµo nªn viÖc kÐo

l−íi ®iÖn rÊt khã kh¨n. Theo quy ho¹ch ph¸t triÓn ®iÖn lùc ViÖt Nam giai ®o¹n

2006 ®Õn 2015, xÐt ®Õn triÓn väng 2025. TÝnh ®Õn n¨m 2010 vÉn cßn hµng

tr¨m x· kh«ng thÓ ®−a l−íi ®iÖn quèc gia tíi ®−îc. ViÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng

cho nh÷ng vïng nµy chñ yÕu lµ nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o, nguån n¨ng

l−îng t¹i chç.

ë n−íc ta c«ng nghÖ n¨ng l−îng t¸i t¹o ®· vµ ®ang ®−îc øng dông

mang l¹i hiÖu qu¶ rÊt ®¸ng khÝch lÖ phôc vô v¨n ho¸ chÝnh trÞ x· héi, riªng

nguån ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng vµ sinh ho¹t cho c¸c vïng trªn ®−îc thùc hiÖn

chñ yÕu lµ c«ng nghÖ pin mÆt trêi, theo c¸c d¹ng sau:

Tr¹m pin mÆt trêi gia ®×nh

Tr¹m pin mÆt trêi tËp thÓ

Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c

Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chÝnh c¶n trë viÖc ph¸t triÓn réng r·i

c¸c tr¹m pin mÆt trêi lµ chi phÝ ®Çu t− thiÕt bÞ cßn cao, ®Çu t− vµo c¸c vïng

cßn rÊt nghÌo nµn, tr×nh ®é d©n trÝ thÊp, kh«ng mang l¹i hiÖu qu¶ thiÕt thùc.

§Ó thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n ViÖt Nam, §¶ng vµ

Nhµ n−íc ta ®· cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®Çu t− rÊt lín tõ nhiÒu n¨m nay. §èi víi

nh÷ng khu vùc d©n c− thuéc vïng nói vµ vïng s©u vïng xa, vïng d©n téc Ýt

ng−êi, vïng h¶i ®¶o n¬i mµ l−íi ®iÖn quèc gia ch−a thÓ v−¬n tíi ®−îc th× viÖc

5

sö dông n¨ng l−îng ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng, th«ng tin liªn l¹c vµ v¨n ho¸ x·

héi ph¶i dùa vµo c¸c nguån n¨ng l−îng ®iÖn s¶n xuÊt t¹i chç, trong ®ã nguån

n¨ng l−îng ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng nguån quan träng ®−îc quan

t©m nghiªn cøu øng dông.

Trong nhiÒu n¨m trë l¹i ®©y do ®iÒu kiÖn vµ n¨ng lùc khoa häc c«ng

nghÖ ViÖt Nam ch−a ph¸t triÓn, nªn thiÕt bÞ pin mÆt trêi vµ c¸c phô kiÖn ®i

kÌm phÇn lín ph¶i nhËp ngo¹i.

Gi¸ c¶ nhËp ngo¹i c¸c chñng lo¹i pin mÆt trêi trªn thÕ giíi vµo ViÖt

Nam rÊt ®a d¹ng vµ kh¸ cao so víi thu nhËp vµ kh¶ n¨ng kinh tÕ cña ng−êi d©n

ViÖt Nam nãi chung, cßn ®èi víi vïng s©u, vïng xa l¹i cßn cao h¬n nhiÒu.

XuÊt ph¸t tõ môc tiªu yªu cÇu ph¸t triÓn kinh tÕ x· héØ ë miÒn nói vµ

h¶i ®¶o, ViÖn N¨ng L−îng ®· thùc hiÖn thµnh c«ng Dù ¸n s¶n xuÊt thö

nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn s¶n xuÊt, l¾p r¸p c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt

trêi phôc vô miÒn nói vµ h¶i ®¶o: (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n,

Qu¶ng Ng∙i).

Còng cÇn nhÊn m¹nh r»ng Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm c¸c thiÕt bÞ cña

tr¹m pin mÆt trêi, gi¸ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö s¶n xuÊt trong n−íc chØ vµo kho¶ng

50 - 60% so víi gi¸ nhËp ngo¹i, chÊt l−äng ®¶m b¶o, phï hîp víi d©n trÝ hay

tr×nh ®é m«i tr−êng miªn nói vµ h¶i ®¶o. Nh− vËy cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng,

tr×nh ®é kü thuËt vµ c«ng nghÖ trong n−íc hoµn toµn cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc c¸c

thiÕt bÞ ®iÖn tö trong c¸c hÖ nguån ®iÖn n¨ng l−îng míi nãi chung vµ ®iÖn mÆt

trêi nãi riªng víi gi¸ c¶ rÎ h¬n, chÊt l−îng chÊp nhËn ®−îc.

- Hoµn thµnh viÖc chÕ t¹o c¸c phô kiÖn cho tr¹m pin mÆt trêi, l¾p ®Æt,

vËn hµnh vµ chuyÓn giao c«ng nghÖ cho c¸c ®Þa ph−¬ng thuéc miÒn nói vµ h¶i

®¶o, gãp phÇn thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh §KHNT cña chÝnh phñ.

- Kh¼ng ®Þnh sù thµnh c«ng cña c¸c ®Ò tµi NCKH cña ViÖn N¨ng

l−îng ®· ®−îc nghiÖm thu, gãp phÇn ®Èy m¹nh sù g¾n kÕt gi÷a c«ng t¸c

NCKH víi phôc vô ®êi sèng x· héi

- Kh¼ng ®Þnh kh¶ n¨ng tù chÕ t¹o vµ l¾p r¸p thiÕt bÞ pin mÆt trêi trong

n−íc, trong ®ã cã chó ý ®iÒu kiÖn sö dông kü thuËt, nguyªn vËt liÖu vµ tr×nh

®é c¸n bé kü thuËt trong n−íc.

6

- T¹o tiÒn ®Ò ®Ó nh©n réng m« h×nh kÕt hîp tr¹m pin mÆt trêi víi c¸c

d¹ng n¨ng l−îng kh¸c nh»m ®Èy m¹nh chiÕn l−îc ph¸t triÓn bÒn v÷ng, sö

dông n¨ng l−îng tiÕt kiÖm vµ hiÖu qu¶.

- Lµ c¬ së ®Ó kªu gäi vèn ®Çu t− vµ hç trî tõ c¸c tæ chøc Quèc tÕ trong

chiÕn l−îc ph¸t triÓn n¨ng l−îng tõ nhiªn liÖu s¹ch.

- TiÕn dÇn ®Õn tù tóc hoµn toµn trong chÕ t¹o thiÕt bÞ, chñ ®éng vÒ c«ng

nghÖ sö dông n¨ng l−îng pin mÆt trêi.

1.2 Kinh phÝ thùc hiÖn dù ¸n

Tæng kinh phÝ thùc hiÖn Dù ¸n : 2.700 triÖu ®ång

Kinh phÝ cña ViÖn N¨ng L−îng thùc hiÖn : 1.000 triÖu ®ång

Kinh phÝ hç trî tõ ng©n s¸ch nhµ n−íc : 1700 triÖu ®ång

1.3 Kinh phÝ thu håi dù ¸n

Kinh phÝ thu håi: 1015.2 triÖu ®ång

Thêi gian thu håi:

§ît 1: th¸ng 6/2008

§ît 2: th¸ng 12/2008

1.4 thêi gian thùc hiÖn dù ¸n

Tõ 1/2004 ®Õn 12/2005

1.5 S¶n phÈm nghiÖm thu

7

Danh môc c¸c s¶n phÈm KHCN nghiÖm thu

TT Tªn s¶n phÈm Sè

l−îng

C¸c chØ tiªu kinh tÕ- kü thuËt

chñ yÕu

1 Bé ®iÒu khiÓn: I = 15 A

225 bé I = 15A, U = 13,8V ng¾t n¹p,

U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t

t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0

=400

I = 30A :110 bé 110 bé I = 30A, U = 13,8V ng¾t n¹p,

U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t

t¶i, hiÖu suÊt 90 =>95%, t0

=400

I = 40A: 110 bé. 110 bé I = 40A, U = 13,8V ng¾t n¹p,

U = 12,6Vs¹c l¹i U = 10,5V ng¾t

t¶i, hiÖu suÊt 89 =>94%, t0

=400

2 Bé ®æi ®iÖn:12VDC/220AC, 300VA 50 bé 300VA, sãng thang 220V, 50Hz, ¾c

qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC

180V, hiÖu suÊt 85%.

12VDC/220AC 600VA 50bé 600VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c

qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC

180V, hiÖu suÊt 85%.

24V DC / 220AC, 1500VA 20 bé 1500VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c

qui 21V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC 180V,

hiÖu suÊt 78%

12VDC/220AC, 1000WVA 50bé 1000VA, sãng sin 220V, 50Hz, ¾c

qui 10,5V ng¾t t¶i, ng¾t t¶i AC

180V, hiÖu suÊt 78%

3 §Ìn tuýp 12VDC, 20W,

§Ìn tiÕt kiÖm 12V DC , 10 W

400 bé

60 bé

I=1,4 - 1,6A, U = 10,5V ng¾t t¶i

I= 0,9 - 1,1A, U = 10,5V ng¾t t¶i

4 Tr¹m Pin mÆt trêi gia ®×nh, 75Wp 20 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV

5 Tr¹m Pin mÆt trêi tËp thÓ, 300Wp 2 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, thiÕt bÞ y tÕ

6 Tr¹m Pin mÆt trêi trÎ må c«i, 150Wp 1 tr¹m Phôc vô th¾p s¸ng, TV

7 TÊm pin mÆt trêi cña NhËt:

Lo¹i 50Wp

Lo¹i 80Wp

50 tÊm

30 tÊm

§Ó øng dông thiÕt bÞ chÕ t¹o

8 ChÕ t¹o ch©n gi¸, mua ¾c quy 40 ¾c quy 100Ah, 30 bé ch©n gi¸

9 M¸y tÝnh x¸ch tay 1 m¸y Thu thËp sè liÖu

8

PhÇn II

B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc kü thuËt

C¸c kÕt qu¶ thùc hiÖn dù ¸n

2.1- C¬ së x©y dùng vµ thùc hiÖn dù ¸n

C¸c nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o (NLM & TT) lµ lo¹i nguån n¨ng

l−îng (NL) rÊt thêi sù hiÖn nay. Nã kh«ng g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ cã tiÒm

n¨ng lµ v« h¹n. Víi hai ®Æc tÝnh nµy, nã sÏ lµ mét nguån trong c¸c nguån NL

thay thÕ cho nguån NL ho¸ th¹ch g©y « nhiÔm m«i tr−êng vµ ®· bÞ khai th¸c

gÇn c¹n kiÖt. Xu h−íng chung cña c¶ thÕ giíi hiÖn nay lµ nghiªn cøu t×m kiÕm

c¸c c«ng nghÖ thÝch hîp ®Ó khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶ c¸c nguån

NLM&TT thay thÕ c¸c nguån NL ho¸ th¹ch.

§èi víi ViÖt Nam th× c¸c nguån NLM&TT còng rÊt quan träng, cÇn

ph¶i ®−îc tÝnh ®Õn trong c©n b»ng NL quèc gia trong thêi gian tíi. C¸c nguån

NLM&TT cã thÓ khai th¸c ë mäi n¬i, mäi ®Þa ph−¬ng. §Æc biÖt nhiÒu khu vùc

n«ng th«n vïng s©u, vïng xa, n¬i mµ ®iÖn l−íi kh«ng thÓ kÐo ®Õn ®−îc, hoÆc

chi phÝ qu¸ lín th× viÖc øng dông NLM&TT lµ ph−¬ng ¸n hîp lý.

ViÖt Nam ®−îc thiªn nhiªn ban tÆng cho nguån tµi nguyªn NLM&TT

®a d¹ng vµ kh¸ dåi dµo. Do ë vµo khu vùc nhiÖt ®íi, tõ 80

®Õn 23o

vÜ tuyÕn B¾c

nªn cã nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó. C−êng ®é bøc x¹ mÆt trêi

n»m trong kho¶ng 110kcal/cm2

.n¨m (khu §«ng B¾c) ®Õn 175 kcal/cm2

.n¨m

(Nam Trung bé vµ Nam bé). Sè giê n¾ng trung b×nh biÕn ®æi tõ 1500 giê/n¨m

®Õn 2600 giê/n¨m. Nãi chung trªn toµn l·nh thæ, n¨ng l−îng mÆt trêi cã tiÒm

n¨ng kh¸ lín, cã thÓ khai th¸c sö dông cã hiÖu qu¶, ®Æc biÖt tõ §µ N½ng trë

vµo. V× vËy nguån n¨ng l−îng mÆt trêi lµ mét trong c¸c nguån quan träng

®−îc lùa chän ®Ó cung cÊp ®iÖn cho c¸c khu vùc n«ng th«n vïng s©u vïng xa

trong ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n hiÖn nay cña ChÝnh phñ.

Trong khu«n khæ Ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, nh÷ng n¨m

gÇn ®©y nhµ n−íc ®· ®Çu t− rÊt lín cho viÖc ph¸t triÓn l−íi ®iÖn vÒ vïng n«ng

th«n, ®Æc biÖt lµ vïng nói cao, vïng s©u vµ h¶i ®¶o. Do ®Æc thï vÒ ®Þa h×nh

phøc t¹p, ph©n bè d©n th−a thít, kh«ng theo mét quy ho¹ch nµo nªn viÖc kÐo

l−íi ®iÖn rÊt khã kh¨n. Theo quy ho¹ch ph¸t triÓn ®iÖn lùc ViÖt Nam giai ®o¹n

9

2001 ®Õn 2010, xÐt ®Õn triÓn väng 2020 th× tÝnh ®Õn n¨m 2010 vÉn cßn hµng

tr¨m x· kh«ng thÓ ®−a l−íi ®iÖn quèc gia tíi ®−îc. ViÖc cung cÊp ®iÖn n¨ng

cho nh÷ng vïng nµy chñ yÕu sÏ lµ nguån n¨ng l−îng míi vµ t¸i t¹o.

C«ng nghÖ pin mÆt trêi hay ®iÖn mÆt trêi lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ

−u viÖt v× nh÷ng lý do sau ®©y:

- Nguån n¨ng l−îng mÆt trêi rÊt phong phó, cã thÓ khai th¸c øng dông ë

bÊt kú ®Þa ph−¬ng nµo trªn l·nh thæ n−íc ta.

- HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi l¾p ®Æt, vËn hµnh, b¶o d−ìng rÊt ®¬n gi¶n, rÊt phï

hîp víi tr×nh ®é d©n trÝ cßn thÊp ë c¸c khu vùc n«ng th«n

- HÖ thèng ®iÖn mÆt trêi lµm viÖc tin cËy vµ cã tuæi thä cao.

C«ng nghÖ ®iÖn PMT ®· ®−îc nghiªn cøu øng dông ë n−íc ta tõ h¬n m−êi

n¨m l¹i ®©y, chñ yÕu cho c¸c khu vùc ch−a cã l−íi ®iÖn, ®Ó cung cÊp ®iÖn sinh

ho¹t cho c¸c d¹ng phô t¶i nh− :

- Hé gia ®×nh, c«ng suÊt tÊm pin th−êng trong kho¶ng 40 Wp ®Õn 75Wp

- Hé tËp thÓ nh− tr¹m x¸, tr−êng häc, nhµ v¨n ho¸, ®ån biªn phßng, c«ng

suÊt dµn pin mÆt trêi th−êng tõ 100Wp ®Õn vµi ngh×n Wp

- Tr¹m pin mÆt trêi phôc vô c¬ quan, th«ng tin liªn l¹c nh− c¸c c¬ quan

trªn c¸c ®¶o, c¸c tr¹m cÊp nguån cho hÖ thèng thiÕt bÞ viÔn th«ng, c¸c tr¹m

®Ìn biÓn, c«ng suÊt lo¹i tr¹m nµy cã thÓ tõ 500Wp ®Õn mét vµi ngh×n Wp.

Tuy nhiªn do thiÕu chÝnh s¸ch vÜ m« ®èi víi c¸c nguån vµ c«ng nghÖ NL

t¸i t¹o nãi chung vµ NL mÆt trêi nãi riªng nªn viÖc triÓn khai øng dông cßn

mang tÝnh tù ph¸t, manh món vµ nhá lÎ. Ngoµi ra, mét trong nh÷ng nguyªn

nh©n chÝnh c¶n trë viÖc ph¸t triÓn øng dông réng r·i c¸c tr¹m pin mÆt trêi lµ

chi phÝ ®Çu t− ban ®Çu cßn cao trong khi phÇn lín c¸c øng dông l¹i lµ cho c¸c

vïng n«ng th«n cßn rÊt nghÌo, tr×nh ®é d©n trÝ thÊp.

Thêi gian gÇn ®©y, do nhËn thøc ®−îc tÇm quan träng cña c¸c nguån vµ

c«ng nghÖ NL t¸i t¹o ®èi víi Ch−¬ng tr×nh ®iÖn khÝ ho¸ n«ng th«n, §¶ng vµ

Nhµ n−íc ta ®· b¾t ®Çu cã nh÷ng chÝnh s¸ch ®Çu t− khuyÕn khÝch nghiªn cøu

øng dông NL t¸i t¹o. §èi víi nh÷ng khu vùc d©n c− thuéc vïng nói vµ vïng

s©u vïng xa, vïng d©n téc Ýt ng−êi, vïng h¶i ®¶o n¬i mµ l−íi ®iÖn quèc gia

ch−a thÓ v−¬n tíi ®−îc hoÆc qu¸ tèn kÐm vµ hiÖu qu¶ l¹i qu¸ thÊp th× viÖc sö

dông n¨ng l−îng ®iÖn phôc vô chiÕu s¸ng, th«ng tin liªn l¹c vµ v¨n ho¸ x· héi

ph¶i dùa vµo c¸c nguån ®iÖn n¨ng s¶n xuÊt t¹i chç, trong ®ã nguån n¨ng l−îng

10

®iÖn mÆt trêi vµ thuû ®iÖn nhá lµ nh÷ng nguån quan träng ®−îc quan t©m

nghiªn cøu øng dông.

Cho ®Õn nay, trong mét hÖ thèng ®iÖn pin mÆt trêi, th× chØ cã tÊm Pin

hay m« ®un pin mÆt trêi ph¶i nhËp ngo¹i, cßn c¸c thµnh phÇn cßn l¹i nh− c¸c

bé ®iÒu khiÓn, bé biÕn ®æi ®iÖn,... ®· ®−îc nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ s¶n xuÊt

trong n−íc. ViÖc s¶n xuÊt trong n−íc, võa gióp tiÕt kiÖm ngo¹i tÖ, võa t¹o ®iÒu

kiÖn ph¸t triÓn s¶n xuÊt kinh doanh, t¹o thªm c«ng ¨n viÖc lµm vµ thu nhËp

cho ng−êi lao ®éng trong n−íc. Ngoµi ra, viÖc thay thÕ c¸c thiÕt bÞ ®−îc s¶n

xuÊt trong n−íc cßn t¹o ra nh÷ng ®iÒu kiÖn thuËn lîi vµ hiÖu qu¶ cho c«ng t¸c

qu¶n lý vµ b¶o d−ìng c¸c hÖ thèng ®iÖn pin mÆt trêi.

XuÊt ph¸t tõ t×nh h×nh nãi trªn trªn ViÖn N¨ng L−îng ®· lËp vµ ®−îc Bé

KHCN giao cho thùc hiÖn Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: X©y dùng d©y chuyÒn

s¶n xuÊt, l¾p r¸p vµ l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ tr¹m pin mÆt trêi phôc vô miÒn nói

vµ h¶i ®¶o: (L¾p ®Æt thö nghiÖm t¹i ®¶o Lý S¬n, Qu¶ng Ng∙i).

2.2- Tæng quan ®iÖn mÆt trêi vµ øng dông

2.2.1- Pin mÆt trêi

2.2.1.1. Pin mÆt trêi

Mét líp tiÕp xóc gi÷a 2 lo¹i b¸n dÉn, lo¹i p vµ lo¹i n t¹o ra mét hÖ ®iÖn

tö cã kh¶ n¨ng biÕn ®æi trùc tiÕp n¨ng l−îng bøc x¹ mÆt trêi thµnh ®iÖn n¨ng

nhê hiÖu øng quang ®iÖn bªn trong ®−îc gäi lµ pin mÆt trêi.

Pin mÆt trêi ®−îc s¶n xuÊt vµ øng dông phæ biÕn hiÖn nay ®−îc chÕ t¹o

tõ vËt liÖu tinh thÓ b¸n dÉn Silicon (Si). Si cã ho¸ trÞ 4. Tõ tinh thÓ Si tinh

khiÕt, ®Ó cã vËt liÖu tinh thÓ b¸n dÉn Si lo¹i n ký hiÖu lµ: n-Si

HiÖn nay ng−êi ta còng ®· ®−a ra thÞ tr−êng c¸c pin mÆt trêi b»ng vËt

liÖu Si v« ®Þnh h×nh. Pin mÆt trêi lo¹i nµy cã −u ®iÓm lµ tiÕt kiÖm ®−îc vËt liÖu

trong s¶n xuÊt do ®ã gi¸ thµnh rÎ h¬n. Tuy nhiªn, so víi pin mÆt trêi tinh thÓ

th× hiÖu suÊt biÕn ®æi quang ®iÖn cña nã thÊp vµ kÐm æn ®Þnh khi lµm viÖc

ngoµi trêi.

Ngoµi lo¹i Si, ng−êi ta cßn nghiªn cøu vµ thö nghiÖm c¸c lo¹i vËt liÖu

kh¸c cã nhiÒu høa hÑn nh− hÖ Sunfit Cadmi-®ång, Galium-Arsenit

(GaAs),...Tuy nhiªn, hiÖn nay viÖc nghiªn cøu chÕ t¹o vµ sö dông c¸c pin mÆt

trêi tõ c¸c vËt liÖu kh¸c Si chØ míi ë ph¹m vi vµ qui m« thÝ nghiÖm vµ øng

dông trªn ph¹m vi nhá.

11

2.2.1.2. M« ®un c¸c pin mÆt trêi

C¸c pin mÆt trêi sÏ ph¶i lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn ngoµi trêi l©u dµi. V× vËy

®Ó b¶o vÖ c¸c líp tiÕp xóc vµ d©y nèi, b¶o vÖ vËt liÖu c¸ch ®iÖn vµ do ®ã t¨ng

tuæi thä pin mÆt trêi cÇn ph¶i ®ãng kÝn pin mÆt trêi trong c¸c vËt liÖu trong

suèt. TÊt nhiªn kh«ng thÓ ®ãng gãi tõng pin mét mµ ng−êi ta ®ãng gãi hµng

chôc pin t¹o ra mét m« ®un hay tÊm pin mÆt trêi (xem h×nh 2.1). Ng−êi ta

ph¶i lùa chän c¸c pin hoµn toµn hoÆc gÇn hoµn toµn gièng nhau vÒ c¸c ®Æc

tr−ng quang ®iÖn vµ c¬ häc ®Ó xÕp vµo mét m« ®un.

H×nh 2.1: C¸c líp vËt liÖu trong mét m« ®un tr−íc khi Ðp (h×nh bªn tr¸i)

vµ m« ®un pin mÆt trêi hoµn thiÖn (h×nh bªn ph¶i)

ViÖc ®o ®¹c, kiÓm tra c¸c th«ng sè quang ®iÖn ®−îc tiÕn hµnh nghiªm

ngÆt ®èi víi tõng cell ®Ó ghÐp thµnh tõng tÊm pin mÆt trêi hay m« ®un. Bøc x¹

®Ó kiÓm tra nguån cã thÓ lµ bøc x¹ mÆt trêi tù nhiªn hoÆc nh©n t¹o cã c−êng

®é chuÈn Eo = 1.000W/m2

vµ ®o ë nhiÖt ®é chuÈn To = 25o

C.

HiÖu suÊt biÕn ®æi quang ®iÖn cña PMT tinh thÓ Si hiÖn nay n»m trong

kho¶ng 12 ®Õn 14%.

TÊm kÝnh phÝa trªn

TÊm keo EVA

Líp c¸c pin mÆt trêi ®·

hµn ghÐp ®iÖn

TÊm keo EVA

TÊm ®¸y

12

2.2.1.3- C¸c th«ng sè kü thuËt cña m« ®un pin mÆt trêi

§Ó tr¸nh c¸c ghÐp nèi kh«ng ®óng c¸c m« ®un t¹o thµnh dµn lín g©y ra

tæn thÊt ®iÖn n¨ng vµ h− háng pin, ng−êi s¶n xuÊt cÇn ph¶i ®o ®¹c, kiÓm tra

chÝnh x¸c mét sè ®Æc tr−ng d−íi ®©y vµ ghi râ trªn m« ®un hoÆc trong c¸c tµi

liÖu b¸n kÌm m« ®un. §ã lµ:

- C«ng suÊt lµm viÖc cùc ®¹i Pmax (Wp) ;

- Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ISC (A) ;

- §iÖn thÕ hë m¹ch VOC (V) ;

- Dßng ®iÖn lµm viÖc tèi −u IOPT (A) ;

- §iÖn thÕ lµm viÖc tèi −u VOPT (V) ;

- HiÖu suÊt cùc ®¹i η (%) ;

- NhiÖt ®é m«i tr−êng lµm viÖc cho phÐp (0

C) ;

- KÝch th−íc, träng l−îng m« ®un.

Ngoµi c¸c ®o ®¹c trªn, c¸c m« ®un cßn ph¶i ®¹t c¸c tiªu chuÈn kh¸c

nh−: ®é c¸ch ®iÖn, ®é bÒn c¬ häc (chÞu ®−îc giã cÊp 12 hay130km/ giê, chÞu

®−îc m−a ®¸), chÞu ®é Èm.

2.2.2- Nguån ®iÖn mÆt trêi

HiÖn nay cã hai hÖ nguån ®iÖn pin mÆt trêi th«ng dông. §ã lµ hÖ nguån

®iÖn pin mÆt trêi nèi l−íi vµ hÖ nguån ®éc lËp. Trong hÖ nguån pin mÆt trêi

nèi l−íi, ®iÖn mét chiÒu tõ dµn pin mÆt trêi ®−îc biÕn ®æi thµnh ®iÖn xoay

chiÒu vµ ®−îc hoµ vµo m¹ng l−íi ®iÖn c«ng nghiÖp. C«ng nghÖ nµy ®−îc sö

dông phæ biÕn ë c¸c n−íc ph¸t triÓn nh− Mü, NhËt B¶n, Ph¸p, §øc,.... ¦u

®iÓm cña lo¹i nguån nµy lµ kh«ng cÇn dïng bé dù tr÷ ®iÖn n¨ng, mét thµnh

phÇn chiÕm tû träng kinh phÝ lín, ph¶i ch¨m sãc b¶o d−ìng phøc t¹p vµ g©y «

nhiÔm m«i tr−êng.

§èi víi c¸c khu vùc kh«ng cã l−íi ®iÖn hoÆc nhu cÇu sö dung ®iÖn víi

qui m« nhá, ng−êi ta dïng c«ng nghÖ nguån pin mÆt trêi ®éc lËp. PhÇn lín c¸c

øng dông nguån ®iÖn mÆt trêi thuéc khu vùc n«ng th«n, vïng s©u vïng xa ë

c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn ng−êi ta sö dông c«ng nghÖ nguån ®éc lËp.

D−íi ®©y chóng ta chØ giíi h¹n nghiªn cøu lo¹i hÖ nguån ®iÖn pin mÆt

trêi ®éc lËp.

2.2.2.1- HÖ thèng nguån ®iÖn pin mÆt trêi ®éc lËp

Mét hÖ thèng n¨ng l−îng pin mÆt trêi ®éc lËp gåm cã mét sè thµnh

phÇn sau ®©y:

- Dµn hay nguån pin mÆt trêi

- Bé tÝch tr÷ ®iÖn n¨ng (Bé ¾c qui)

13

- C¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn

- Bé biÕn ®æi ®iÖn

- C¸c t¶i tiªu thô ®iÖn.

S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng n¨ng l−îng pin mÆt trêi tæng qu¸t ®−îc

tr×nh bµy trong h×nh 2- 2.

H×nh 2.2: S¬ ®å khèi hÖ ®iÖn mÆt trêi tæng qu¸t

C¬ cÊu vµ c¸c chøc n¨ng cña thµnh phÇn trong hÖ nguån ®iÖn PMT cã

thÓ m« t¶ tãm t¾t nh− sau.

a- Dµn pin mÆt trêi:

Gåm mét hay mét sè m« ®un pin mÆt trêi ghÐp (song song, nèi tiÕp hay

hçn hîp) l¹i ®Ó t¹o nguån c«ng suÊt ®iÖn, hiÖu ®iÖn thÕ theo yªu cÇu. Nã cã

nhiÖm vô hÊp thô ¸nh s¸ng mÆt trêi vµ biÕn ®æi trùc tiÕp thµnh ®iÖn mét chiÒu

cung cÊp cho c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn.

b- Bé ¾c qui hay bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng:

C¸c thiÕt bÞ sö dông vµ tiªu thô ®iÖn ®−îc gäi chung lµ t¶i. Th«ng th−êng

c¸c t¶i tiªu thô ®iÖn nh− c¸c thiÕt bÞ th«ng tin, ®Ìn chiÕu s¸ng, TV, radio... yªu

cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc kÓ c¶ vµo c¸c thêi gian kh«ng cã n¾ng. Trong lóc ®ã, pin

mÆt trêi chØ ph¸t ®iÖn lóc cã n¾ng. V× vËy cÇn ph¶i cã mét bé tÝch tr÷ n¨ng

l−îng (vÝ dô bé ¾c qui). Ngoµi ra c¸c bé tÝch tr÷ n¨ng l−îng cßn cã t¸c dông

æn ®Þnh thÕ ®iÖn cÊp cho t¶i. Trong mét sè tr−êng hîp ®Æc biÖt, vÝ dô t¶i lµ

m¸y b¬m n−íc, kh«ng cÇn ph¶i ho¹t ®éng lóc kh«ng cã n¾ng, th× hÖ cã thÓ

kh«ng cÇn thµnh phÇn tÝch tr÷ n¨ng l−îng nµy.

Th«ng sè quan träng cña mét bé ¾c quy lµ hiÖu ®iÖn thÕ vµ dung l−îng cña

nã. HiÖu ®iÖn thÕ tÝnh b»ng V, cßn dung l−îng ®−îc tÝnh b»ng Am-pe-giê

(Ah) hay o¸t-giê (Wh). VÝ dô c¸c lo¹i ¾c quy 12V-100Ah, 24V-400Ah, 48V￾600Ah,v.v...HiÖu ®iÖn thÕ vµ dung l−îng cña bé ¾c quy ph¶i ®−îc tÝnh to¸n

phï hîp víi c¸c t¶i tiªu thô vµ c«ng suÊt dµn PMT.

Dµn PMT Bé ®iÒu

khiÓn T¶i DC

Bé ¾c quy Bé biÕn ®æi

®iÖn T¶i AC