Danh sách bài viết tin tức trong nước Danh sách bài viết tin tức trong nước

Công nghệ nguồn điện mặt trời mái nhà là một công nghệ rất thích hợp đối với các quốc gia “đất chật, người đông” như Việt Nam. Bên cạnh đó, nguồn điện mặt trời mái nhà còn có các ưu việt khác như chi phí không quá cao, lắp đặt và vận hành đơn giản, nhà nước đang có nhiều chính sách khuyến khích hỗ trợ, v.v… Với tiềm năng năng lượng mặt trời khá cao, công nghệ nguồn điện mặt trời mái nhà ở nước ta có tiềm năng rất lớn và thị trường này chắc chắn sẽ phát triển mạnh trong thời gian tới, đặc biệt đối với khu vực Miền Nam. 

Nguồn điện mặt trời 

Nguồn điện mặt trời (ĐMT) đề cập trong bài viết này là nguồn quang - điện (PV) sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) để sản xuất điện. Như ta biết, NLMT là một nguồn năng lượng sạch, vô tận, không gây ô nhiễm môi trường và đặc biệt là có ở mọi địa phương, nên ở đâu cũng có thể khai thác NLMT đề sản xuất điện.

Trong những năm gần đây, nhờ các tiến bộ của công nghệ sản xuất thiết bị ĐMT, nên giá điện  ĐMT đã giảm rất sâu. Nếu như suất đầu tư thiết bị ĐMT những năm 2000 khoảng (7000-8000)USD/kWp, thì hiện nay suất đầu tư này chỉ còn trên dưới 1000USD/kWp. Kết quả là giá điện ĐMT trung bình trên thế giới hiện nay chỉ còn khoảng 8 đến 10 UScents/kWh. Ở các khu vực có bức xạ mặt trời cao như Trung Đông, Châu Phi, một số Bang ở Mỹ, v.v… giá ĐMT chỉ vào khoảng 6 đến 8 UScents/kWh hoặc thậm chí còn thấp hơn. Theo dự báo, giá ĐMT vẫn còn tiếp tục giảm, và đến năm 2025 giá ĐMT sẽ ngang bằng với giá điện hóa thạch (khoảng 5 UScents/kWh).

Do các ưu việt nói trên, nên các quốc gia trên thế giới đang tích cực đẩy mạnh phát triển ĐMT nhằm thay thế các nguồn điện hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt. Năm 2016, theo Tạp chí “Renewables 2017- Global Status Report”, trên phạm vi thế giới, tỷ lệ công suất ĐMT so với tổng công suất phát điện kể cả thủy điện là 15% (= 303GW/2.017GW), và nếu không kể thủy điện thì tỷ lệ đó là 33% (= 303GW/921GW). Theo dự báo của “IRENA 2016” thì đến năm 2030, tổng công suất ĐMT trên thế giới sẽ vào khoảng 1760GW, tức là tăng 5,8 lần so với công suất năm 2016 (303GW). 

Công nghệ ĐMT phổ biến hiện nay là công nghệ nguồn ĐMT nối lưới. Các thành phần chính của một hệ nguồn ĐMT nối lưới bao gồm: (1) Dàn pin mặt trời (PMT); (2) Inverter (còn gọi là Bộ biến tần); (3) Máy biến thế; (4) Hệ thống giám sát vận hành và (5) Các đồng hồ đo điện năng hay công tơ điện (hình 1).

Nguyên lý vận hành của nguồn ĐMT như sau: Dàn PMT hấp thụ NLMT và chuyển đổi trực tiếp thành điện năng của dòng điện một chiều (DC). Dòng DC sau đó được cho qua Inverter để chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) thông dụng. Dòng AC này một phần được cấp cho nhà máy ĐMT (điện tự dùng), phần lớn điện năng còn lại được phát lên lưới thông qua một máy Biến thế. Để theo dõi và điều khiển quá trình vận hành của hệ thống người ta đưa vào thành phần “Hệ thống giám sát/điều khiển” (xem hình 1).   

Hình 1. Sơ đồ tổng quát của một hệ nguồn ĐMT nối lưới

Một vấn đề khó khăn khi xây dựng các nguồn ĐMT là cần diện tích mặt bằng khá lớn để lắp đặt dàn PMT. Do hiệu suất nguồn ĐMT thấp (hiệu suất biến đổi quang - điện thương mại của các tấm PMT hiện nay chỉ đạt khoảng 15% đến 17%) và do NLMT có mật độ không cao (cực đại chỉ 1000W/m2) nên cần dản PMT có diện tích rất lớn, và do đó diện tích mặt bằng lắp dàn pin cũng phải lớn, trung bình khoảng 1,2 ha (hay 12.000 m2) cho dàn PMT công suất 1MWp. Như vậy, nếu muốn lắp đặt dàn pin 100MWp thì cần tối thiểu 120 ha! Để khắc phục vấn đề này, một số giải pháp đã và đang được phát triển ứng dụng như: (1) lắp dàn PMT trên các mặt hồ nước, kể cả mặt nước biển; (2) lắp dàn PMT trên các mái nhà ở, nhà thương mại và các công trình xây dựng khác.

Dưới đây sẽ trình bày kỹ hơn về nguồn ĐMT có dàn PMT lắp trên mái nhà. 

Nguồn điện mặt trời mái nhà nối lưới

Nếu dàn PMT được lắp đặt trên mái nhà thì nguồn ĐMT được gọi là nguồn ĐMT mái nhà (Rooftop Solar System). Vì mái nhà nói chung có diện tích không lớn nên công suất các nguồn ĐMT mái nhà cũng bị giới hạn như chỉ ra trong bảng 1 sau.

Bảng 1. Cỡ công suất nguồn ĐMT mái nhà

STT	Loại mái nhà	Công suất dàn PMT, (kWp)
1	Mái nhà ở gia đình	03-15
2	Mái nhà làm việc cơ quan	Hàng chục đến vài trăm kWp
3	Mái nhà các khu thương mại, khu công nghiệp	Hàng trăm kWp đến vài MWp

 

Nói chung, do công suất không lớn, nên các nguồn ĐMT mái nhà thường được đấu nối vào lưới điện phân phối, có điện áp ≤ 110kV. Nói riêng, đối với nguồn ĐMT hộ gia đình, công suất phổ biến nằm trong dải (3 – 15)kWp thì người ta nối trực tiếp vào lưới hạ thế thông dụng (230V, 50Hz) mà không cần sử dụng máy Biến thế. 

Hình 1 còn cho thấy sử dụng 2 đồng hồ điện: Đồng hồ điện 1 đo ghi tổng lượng điện mà nguồn ĐMT phát ra, còn đồng hồ điện 2 đo ghi điện lượng nguồn ĐMT phát lên lưới và cả điện lượng tự dùng cần bổ sung lấy từ lưới khi nguồn ĐMT phát ra không đủ (ví dụ, ban đêm, ngày mưa,…). Từ các số liệu này, có thể xác định được lượng điện hàng tháng mà nguồn ĐMT bán lên lưới và lượng điện hộ sử dụng/tự dùng phải mua thêm từ lưới để bù trừ và thanh toán tiền điện (net metering). Trong thực tế, các đồng hồ điện trên được thay bằng một đồng hồ điện tử 02 chiều, có thể tự động xác định hóa đơn tiền điện cho chủ đầu tư nguồn ĐMT và Công ty quản lý lưới điện.

Nguồn ĐMT mái nhà nối lưới ở Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng NLMT khá cao. Trên phạm vi cả nước, mật độ NLMT và số giờ nắng trung bình khoảng 4,2 kWh/m²ngày và 1900 giờ/năm. Nói riêng, từ Đà Nẵng trở vào tiềm năng NLMT vào loại cao, mật độ NLMT và số giờ nắng trung bình cả vùng đạt khoảng 4,9 kWh/m²ngày và 2200 giờ/năm. Như vậy, có thể thấy, ở khu vực Miền Nam nước ta việc khai thác ứng dụng NLMT sẽ đạt hiệu quả kinh tế cao hơn.  

 

Hình ảnh về nguồn điện mặt trời mái nhà

 

Bên cạnh đó, Chính phủ rất quan tâm phát triển NLTT nói chung và đặc biệt là đối với ĐMT. Trong các năm gần đây, Thủ tướng Chính phủ và Bộ Công Thương đã ban hành một số các Văn bản pháp lý rất quan trọng, tạo ra cơ sở thuận lợi để phát triển NLTT và ĐMT. Có thể kể ra một số Văn bản chính dưới đây: Chiến lược phát triển NLTT đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 (Quyết định số 2068/QĐ-TTg ngày 25/11/2015); Quy hoạch phát triển điện lực đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 (Quyết định số 428/QĐ-TTg ngày 18/3/2016); Cơ chế hỗ trợ phát triển ĐMT (Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017); Quy định về phát triển dự án và Hợp đồng mua bán điện mẫu đối với ĐMT (Thông tư số 16/TT-BCT ngày 12/9/2017).

Nói riêng, Quyết định số 11 của Chính phủ và Thông tư số 16 của Bộ Công Thương là các Văn bản pháp lý đầy đủ và khá chi tiết cho phát triển ĐMT, trong đó có ĐMT mái nhà. Ngoài ra, một số Tỉnh, Thành còn có các chính sách hỗ trợ riêng. Ví dụ, Thành phố Hồ Chí Minh có chính sách khuyến khích các hộ đầu tư nguồn ĐMT và Thành phố mua toàn bộ ĐMT phát lên lưới với giá 2000đ/kWh, cao hơn giá điện trên thị trường. 

Không những vậy, hiện nay ở trong nước đã có một số doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh và thực hiện các dịch vụ về ĐMT mái nhà. Giá trọn gói trung bình của một nguồn ĐMT mái nhà công suất 03kWp chỉ dưới 100 triệu đồng. Chi phí này không phải là lớn đối với nhiều gia đình hiện nay. Ngoài ra, nếu đầu tư xây dựng nguồn ĐMT mái nhà, chủ hộ còn bán được giá điện cao (9,35 UScents/kWh - khoảng 2.100 đ/kWh) và mua điện bổ sung (nếu cần) từ lưới điện với giá điện sinh hoạt hiện hành (dưới 2.000 đ/kWh). Nói riêng, với các hộ sử dụng nhiều điện năng (từ 400 kWh/tháng trở lên), thì đầu tư xây dựng nguồn ĐMT mái nhà sẽ rất hiệu quả vì sẽ giảm đáng kể phải mua điện giá cao từ Công ty điện.

Hiện nay, đã có một số Công ty, Doanh nghiệp trong nước cung cấp các dịch vụ thiết kế, bán vật tư, thiết bị và lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng nguồn ĐMT mái nhà. Các thủ tục cấp phép xây dựng theo Thông tư số 16/2017/TT-BCT của Bộ Công Thương cũng khá thuận lợi. Việc nối lưới và lắp đồng hồ điện 02 chiều và lập Hợp đồng mua bán điện dài hạn sẽ được các Công ty điện địa phương hướng dẫn và hỗ trợ. 

Một nguồn ĐMT mái nhà có thể làm việc trong thời gian dài trên 20 năm (trừ thành phần Inverter có thể phải thay sau 10 – 12 năm vận hành).  

Ngoài ra, lắp đặt, vận hành đơn giản; chi phí đầu tư không quá lớn và hiệu quả kinh tế và tính chủ động về cung cấp điện cao nên công nghệ nguồn ĐMT mái nhà sẽ rất hấp dẫn với nhiều hộ sử dụng điện ở khu vực Miền Nam. Nói cách khác là khả năng xã hội hóa của công nghệ này là rất lớn. Việc xã hội hóa phát triển ĐMT mái nhà sẽ giúp ngành điện quốc gia giảm bới nỗi lo về vốn đầu tư. Ngoài ra, việc truyền tải điện cũng giảm bớt gánh nặng do ĐMT mái nhà phát và cung cấp điện “tại chỗ”.

Các vấn đề hiện nay

Do Quyết định số 11/TTg và Thông tư số 16/BCT mới ban hành vào cuối năm 2017 và công nghệ ĐMT mái nhà vẫn còn là một công nghệ mới đối với nước ta, nên bước đầu việc triển khai phát triển ĐMT mái nhà nối lưới còn có một số bất cập. Cụ thể, đây là công nghệ mới, lại chưa có nhiều mô hình thực tế, nên cả các Công ty điện địa phương và các hộ dân còn chưa có nhiều hiểu biết về kỹ thuật lắp đặt, vận hành và các dịch vụ mua bán điện. Nói riêng, một số Công ty điện lực địa phương còn chưa triển khai đồng bộ nhằm tạo điều kiện cho các hộ đầu tư nguồn ĐMT mái nhà đấu nối lên lưới hoặc ký kết Hợp đồng mẫu mua bán điện dài hạn.

Hạ tầng lưới điện ở nhiều khu vực đông dân cư có thể chưa đáp ứng được việc tiếp nhận lượng điện năng mà các nguồn ĐMT của nhiều hộ phát lên lưới cùng một lúc, đặc biệt vào các thời gian giữa trưa hàng ngày trong mùa hè. 

Bên cạnh đó, do NLMT không ổn định, nên việc vận hành lưới điện tích hợp (ĐMT + lưới điện) đòi hỏi một phương thức mới, có thể phức tạp hơn. Đây cũng là một khó khăn đối với các Công ty điện lực địa phương, vì họ chưa có kinh nghiệm, thậm chí còn chưa được đào tạo, tập huấn. 

Ngoài ra, đối với các nguồn ĐMT cần phải lắp đặt loại công tơ điện mới (02 chiều), tự động ghi và bù trừ cũng như tính hóa đơn điện hàng tháng đối với điện lượng nguồn ĐMT phát/bán lên lưới và điện năng mà hộ đầu tư nhận/mua thêm từ lưới. Hiện nay, ngành điện chưa có khả năng đáp ứng một số lượng lớn công tơ điện loại này do chưa sản xuất hoặc nhập khẩu kịp. Và do đó việc phát triển ĐMT mái nhà cũng phải chậm lại.

Với nhiều ưu việt như không cần diện tích đất lắp đặt dàn pin mặt trời, chi phí đầu tư không cao, Chính phủ có các chính sách hỗ trợ, v.v… công nghệ ĐMT mái nhà sẽ là một thị trường có điều kiện thuận lợi để phát triển ở khu vực Miền Nam, nơi có tiềm năng NLMT cao. Vấn đề quan trọng nhất hiện nay chỉ là sự sẵn sàng phối hợp và hỗ trợ của các Công ty điện lực địa phương trong các việc thẩm định cấp phép xây dựng, cung cấp công-tơ điện 02 chiều, nối lưới và lập, ký các Hợp đồng mua bán điện dài hạn với các hộ đầu tư nguồn ĐMT mái nhà./.

PGS. TS. Đặng Đình Thống

Hội KHCN sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (VECEA)