Năng lượng bức xạ và nhiệt do mặt trời phát ra được gọi là năng lượng mặt trời. Đó là nguồn năng lượng cổ xưa nhất mà con người đã biết sử dụng trước khi biết cách làm lửa. Mỗi ngày, năng lượng này được hình thành lại và chiếu tới trái đất. Nó là điều kiện cần thiết cho sự tồn vong và phát triển của con người và mọi sinh vật trên thế giới.
Năng lượng tái tạo bao gồm năng lượng gió, năng lượng nước, năng lượng sóng và nhiều loại khác được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Nhưng năng lượng này vẫn là nguồn năng lượng không gây ô nhiễm, phong phú, bất tận, phổ biến và thuận tiện nhất. Nó tạo ra nhiều lợi ích lớn cho con người, đặc biệt là bảo vệ môi trường. Bới vậy, trong thời gian gần đây, năng lượng mặt trời đang được khai thác và áp dụng bởi nhiều quốc gia.
Vai trò cùng ứng dụng của năng lượng mặt trời.
Năng lượng mặt trời đóng vai trò thiết yếu cho sự sống và phát triển của các loài sinh vật trên Trái Đất, chẳng hạn như thực vật dùng ánh sáng mặt trời để quang hợp, sinh sản và tăng trưởng. Con người dùng ánh sáng mặt trời để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt và cuộc sống hàng ngày.
Ngoài ảnh hưởng đến sự sống của con người và các loài sinh vật, năng lượng này cũng là nguồn tài nguyên không cạn, thân thiện với môi trường. Giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, tránh gây ra ô nhiễm khí CO2 cho môi trường.
Với những vai trò quan trọng này, năng lượng này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Ví dụ như dùng để làm máy nước nóng NLMT, đèn NLMT, hệ thống lọc nước biến nước mặn hoặc nước bẩn thành nước sạch. Ngoài ra cũng có thể dùng để nấu ăn, sấy khô, tiệt trùng hoặc phát điện cho mục đích sinh hoạt, kinh doanh.
Điện năng lượng mặt trời là gì?
Đây là quá trình chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành nguồn điện, có thể là trực tiếp bằng tấm pin NMT (PV) hoặc gián tiếp bằng hệ thống nhiệt điện mặt trời. Các tế bào quang điện chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng hiệu ứng quang điện. Hệ thống nhiệt điện mặt trời sử dụng thấu kính hoặc gương và hệ thống theo dõi mặt trời để tập trung một diện tích ánh sáng mặt trời lớn vào một điểm nóng, thường để chạy một tuabin hơi.
Lượng ảnh sáng mặt trời chiếu vào Trái Đất là rất lớn, khoảng 200.000 lần tổng công suất phát điện hàng ngày của thế giới. Nếu khai thác được, nguồn năng lượng tái tạo này có tiềm năng đáp ứng tất cả nhu cầu năng lượng trong tương lai. Trong thế kỷ 21, điện NLMT được kỳ vọng sẽ trở nên hấp dẫn hơn như là một nguồn năng lượng tái tạo vì tính vô tận và không gây ô nhiễm của nó, trái ngược hoàn toàn với các nguyên liệu hóa thạch có hạn như than, dầu và khí đốt.
Địa lý ảnh hưởng đến tiềm năng của điện NLMT vì các địa điểm khác nhau nhận được các lượng bức xạ mặt trời khác nhau. Nói chung, với một số biến thể, các khu vực gần xích đạo nhận được lượng bức xạ mặt trời cao hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng các tấm pin quang điện có thể theo dõi vị trí của Mặt Trời có thể tăng đáng kể tiềm năng của điện NLMT ở các khu vực xa xích đạo.
Thành phần hệ thông điện năng lượng mặt trời.
Các thành phần của hệ thống điện NLMT là những bộ phận cần thiết để chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Các thành phần này có thể khác nhau tùy thuộc vào loại hệ thống điện mặt trời được lắp đặt.
Hệ thống điện mặt trời có 3 loại chính là:
- Hệ hòa lưới, là hệ thống kết nối với lưới điện công cộng, cho phép bán hoặc mua điện từ lưới khi cần thiết. Hệ thống này chỉ gồm các tấm pin mặt trời và biến tần.
- Hòa lưới có lưu trữ, là hệ thống kết nối với lưới điện công cộng và có thêm hệ thống ắc quy để lưu trữ điện dự phòng. Hệ thống này gồm các tấm pin mặt trời, biến tần, sạc năng lượng mặt trời và ắc quy.
- Hệ độc lập, là hệ thống không kết nối với lưới điện công cộng, chỉ sử dụng điện do chính hệ thống sản xuất. Hệ thống này gồm các tấm pin mặt trời, biến tần, sạc năng lượng mặt trời, ắc quy và các thiết bị bảo vệ.
Các thành phần chung của các hệ thống điện mặt trời có chức năng như sau:
- Các tấm pin mặt trời, là thành phần chính trong hệ thống, có chứa các tế bào quang điện chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng hiệu ứng quang điện.
- Biến tần chuyển đổi điện (inverter), có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều DC của pin mặt trời sang điện xoay chiều AC để sử dụng cho các thiết bị điện.
- Sạc năng lượng mặt trời, có chức năng kiểm soát việc sạc điện từ pin mặt trời vào hệ thống ắc quy, giúp cho ắc quy và hệ thống ổn định hơn và kéo dài tuổi thọ.
- Hệ thống ắc quy lưu trữ, có nhiệm vụ lưu trữ nguồn điện khi không có ánh sáng mặt trời hoặc khi cần dự phòng.
Ngoài ra, hệ thống còn có các thành phần phụ như khung giá đỡ, dây cáp, công tắc, cầu chì, biến áp và các thiết bị bảo vệ.
Hệ thống năng lượng mặt trời và ưu nhược điểm.
Hệ thống NLMTlà một hệ thống sử dụng các tấm pin NLMT để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng hoặc nhiệt năng. Hệ thống NLMT có nhiều ưu điểm và nhược điểm cần cân nhắc khi quyết định lắp đặt, bao gồm cả lợi ích tài chính và môi trường.
Một số ưu điểm của hệ thống năng lượng mặt trời là:
- Giảm sử dụng các nguồn tài nguyên không tái tạo, như than đá và khí tự nhiên.
- Giảm hóa đơn điện, vì bạn có thể sử dụng điện năng do chính bạn sản xuất. Bạn cũng có thể bán lại điện năng dư thừa cho lưới điện và kiếm được thu nhập.
- Nhận được hỗ trợ tài chính từ chính phủ, bằng cách khai thuế giảm trừ chi phí lắp đặt. Một số bang cũng có các chương trình khuyến khích sử dụng năng lượng mặt trời.
- Giảm ảnh hưởng đến môi trường, vì năng lượng mặt trời không thải ra khí nhà kính trong quá trình hoạt động. Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo và sạch, có thể bổ sung lại mà không cần can thiệp của con người4.
- Độc lập về năng lượng, vì bạn không phụ thuộc vào các công ty điện hoặc các quốc gia sản xuất dầu mỏ. Năng lượng mặt trời có thể sản xuất ở bất cứ đâu có ánh sáng mặt trời, kể cả những vùng xa xôi và hẻo lánh.
- Bền bỉ và ít bảo trì, vì các tấm pin năng lượng mặt trời có tuổi thọ cao, khoảng 25 đến 30 năm. Các tấm pin cũng không cần bảo dưỡng thường xuyên, chỉ cần lau chùi sạch sẽ.
Một số nhược điểm của hệ thống năng lượng mặt trời là:
- Chi phí ban đầu cao, vì bạn phải chi trả cho các tấm pin, bộ biến áp, bộ điều khiển, pin dự phòng và chi phí lắp đặt. Tùy thuộc vào kích thước và công suất của hệ thống, chi phí ban đầu có thể từ vài ngàn đến vài chục ngàn đô la.
- Phụ thuộc vào thời tiết, vì năng lượng mặt trời chỉ sản xuất được khi có ánh sáng mặt trời2. Điều này có nghĩa là vào ban đêm hoặc những ngày mưa hay mây, hiệu suất của hệ thống sẽ giảm xuống. Bạn có thể cần phải dùng pin dự phòng hoặc kết nối với lưới điện để đảm bảo cung cấp điện liên tục.
- Không thể di chuyển cùng bạn, vì hệ thống năng lượng mặt trời được gắn cố định trên mái nhà hoặc mặt đất3. Nếu bạn muốn chuyển nhà, bạn sẽ phải bỏ lại hệ thống hoặc tháo lắp lại, điều này sẽ tốn kém và phiền phức. Bạn cũng có thể gặp khó khăn khi bán nhà, vì không phải ai cũng muốn mua một ngôi nhà có hệ thống năng lượng mặt trời.
- Hạn chế bởi môi trường xung quanh, vì các tấm pin năng lượng mặt trời cần có không gian rộng và không bị che khuất bởi các vật thể như cây cối, tòa nhà hay đường dây điện. Bạn cũng cần phải chú ý đến hướng và góc độ của các tấm pin để đạt được hiệu quả cao nhất.
- Bất tiện ở các thành phố và khu vực có diện tích hạn chế, vì các tấm pin năng lượng mặt trời chiếm nhiều không gian và có thể gây mất mỹ quan. Ngoài ra, các tấm pin cũng có thể bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm không khí và nhiệt độ cao ở các khu đô thị.
Lời kết.
Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tốt và được tái tạo, có thể giúp giảm sử dụng các nguồn năng lượng không tái tạo, giảm chi phí hang tháng, giảm ảnh hưởng xấu đến môi trường và độc lập về năng lượng. Tuy nhiên, NLMTcũng có những nhược điểm như chi phí ban đầu cao, phụ thuộc vào thời tiết, không thể di rời cùng bạn, hạn chế bởi môi trường xung quanh và bất tiện ở các thành phố và khu vực có diện tích hạn chế. Do đó, khi quyết định lắp đặt hệ thống NLMT, bạn cần cân nhắc kỹ các ưu nhược điểm của nó để có sự lựa chọn phù hợp với khá năng và nhu cầu của bạn.