1. Tổng quan về nguồn năng lượng mặt trời.

- Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng thiên nhiên quý giá và vô tận, là nguồn năng lượng sạch nhất trong các nguồn năng lượng mà chúng ta được biết. Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này. Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.

- Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất. Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu.Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời.

- Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch và tiềm tàng nhất - đang được loài người thực sự đặc biệt quan tâm. Do đó việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời và triển khai ứng dụng chúng vào thực tế là vấn đề có tính thời sự. Vấn đề sử dụng NLMT đã được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm. Mặc dù tiềm năng của NLMT rất lớn, nhưng tỷ trọng năng lượng được sản xuất từ NLMT trong tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới vẫn còn khiêm tốn. Nguyên nhân chính chưa thể thương mại hóa các thiết bị và công nghệ sử dụng NLMT .Giá thành thiết bị còn cao: vốn đầu tư rất lớn, Việc triển khai ứng dụng thực tế còn hạn chế: Việc nghiên cứu về lý thuyết đã tương đối hoàn chỉnh, các thiết bị sử dụng NLMT lại có quá trình làm việc không ổn định và không liên tục, hoàn toàn biến động theo thời tiết, vì vậy rất khó ứng dụng ở quy mô công nghiệp.

- Bức xạ mặt trời là sức nóng, ánh sáng dưới dạng các chùm tia do mặt trời phát ra trong quá trình tự đốt cháy mình. Bức xạ mặt trời chứa đựng một nguồn năng lượng khổng lồ và là nguồn gốc của mọi quá trình tự nhiên trên trái đất

Đặc trưng của bức xạ mặt trời truyền trong không gian bên ngoài mặt trời

là một phổ rộng trong đó cực đại của cường độ bức xạ nằm trong dải 0,1 - 10 m và hầu như một nửa tổng năng lượng mặt trời tập trung trong khoảng bước sóng 0,38 - 0,78 m, đó là vùng nhìn thấy của phổ

- Các nguồn năng lượng trên trái đất như dầu mỏ, than đá... dần dần cạn kiệt không còn còn để khai thác được nữa. Ngoài ra những nguồn năng lượng này là nguyên nhân chính gây ra sự ô nhiễm không khí làm ảnh hưởng đến đời sống con người.Trong khi đó năng lượng mặt trời lại dồi dào và giảm tình trạng ô nhiễm môi trường. Vì vậy tập trung nghiên cứu dụng năng lượng mặt trời đang là hướng đi mới trong năng lượng công nghiệp, nhất trong thời dại ngày nay vấn đề tiết kiệm năng lượng đang đặt lên hàng đầu.

2. Nhu cầu sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới và ở Việt Nam

- Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới, là một quốc gia đang phát triển, do đó nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, với dải bờ biển dài hơn 3.000km, có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới đến được. Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là nguồn năng lượng mặt trời.

- Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng mới này không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việt Nam là nước giàu nguồn năng lượng mặt trời. Hằng năm các vùng ở phía Bắc Việt Nam có khoảng 1400-2000 giờ nắng và các vùng miền Trung và một số vùng miền Nam có từ 2000-3000 giờ nắng. Nhưng rất ít người biết tận dụng điều kiện thuận lợi cuả năng lượng mặt trời vào sử dụng trong việc đun nấu hằng ngày.

Vì vậy, sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư này là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng. Tuy nhiên, việc ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam cho đến nay chưa phát triển.Nhưng Việt Nam là nước có tiềm năng về năng lượng mặt trời do trải dài vĩ độ 8'' Bắc đến 22'' Bắc lại nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị ố tổng xạ lớn từ 100 - 175 kcal/cm2 .năm , do đó việc sử dụng năng lượng mặt trời ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao.

- Về mặt công nghệ thì việc thiết kế, chế tạo thiết bị sử dụng NLMT không phải là công nghệ quá cao. Với trình độ KHCN trong nước ta hoàn toàn có thể nghiên cứu và sản xuất ra những thiết bị phù hợp vời điều kiện của nước ta. Tuy nhiên, việc phát triểu hệ thống sử dụng bằng năng lượng mặt trời đang gặp một số thách thức khó khăn như: chưa có chiến lược, chính sách về tiết kiệm năng lượng; sự hỗ trợ của Nhà nước về đầu tư nghiên cứu và phát triển cũng như đầu tư về kinh phí, trang thiết bị kỹ thuật cho sản xuất, ứng dụng năng lượng mặt trời còn hạn chế; giá thành của các sản phẩm dùng năng lượng mặt trời còn khá cao chưa phù hợp với mức thu nhập của người dân nói chung; cách lắp đặt, vận hành thiết bị chưa được phổ biến rộng rãi đến người tiêu dùng...

3. Ưu và nhược điểm của việc sử dụng năng lượng mặt trời:

a) Về ưu điểm.

- Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: Sạch, vô tận, không có khí thải, không gây ô nhiểm môi trường, chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng.Về lâu dài, năng lượng mặt trời tiết kiệm tiền. chi phí ban đầu của tiến trình lắp đặt và hoạt động có thể tốn kém hơn với các hình thức năng lượng khác.

b) Về nhược điểm

- Vấn đề sử dụng năng lượng mặt trời đã được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm. Mặc dù tiềm năng của năng lượng mặt trời rất lớn, nhưng tỷ trọng năng lượng được sản xuất từ năng lượng mặt trời trong tổng năng lượng được tiêu thụ của thế giới vẫn còn khiêm tốn. Nguyên nhân chính chưa thể thương mại hóa các thiết bị và công nghệ sử dụng năng lượng mặt trời là do còn tồn tại một số hạn chế lớn chưa được giải quyết như:

Gía thành thiết bị còn cao: vì hầu hết các nước đang phát triển và kém phát triển là những nước có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời nhưng để nghiên cứu và ứng dụng năng lượng mặt trời đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn , nhất là để nghiên cứu các thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí bằng năng lượng mặt trời cần chi phí quá cao so với thu nhập của người dân

Hiệu suất thiết bị còn thấp: nhất là các bộ thu năng lượng mặt trời dùng để cacsps nhiệt cho máy lạnh hấp thụ cần nhiệt độ cao trên 850oC thì các bộ thu phẳng đặt cố định bình thường có hiệu suất thấp, các thiết bị lắp đặ còn cồng kềnh chưa phù hợp với nhu cầu lắp đặt thẩm mỹ.

Việc khai thác ứng dụng thực tế còn hạn chế: về mặt lý thuyết năng lượng mặt trời là nguồn nặng lượng sạch, rẻ, tiềm tàng nếu sử dụng hợp lý sẽ mang lại lợi ích rất lớn về kinh tế và môi trường. Các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời có quá trình làm việc không ổn định, không liên tục hoàn toàn biến động theo thới tiết, khó áp dụng ở quy mô công nghiệp.

II- Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời trên thế giới và ở Việt nam:

- Trong khi các nguồn năng lượng truyền thống như than đá, dầu mỏ đang dần cạn kiệt, giá thành cao, nguồn cung không ổn định, nhiều nguồn năng lượng thay thế đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm; trong đó, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước đặc biệt quan tâm hơn.

Việc tiếp cận để tận dụng nguồn năng lượng mới này không chỉ góp phần cung ứng kịp nhu cầu năng lượng của xã hội mà còn giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

-Việt Nam với lợi thế là một trong những nước 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, Việt Nam là nước giàu nguồn năng lượng mặt trời. Hằng năm các vùng ở phía Bắc Việt Nam có khoảng 1400-2000 giờ nắng và các vùng miền Trung và một số vùng miền Nam có từ 2000-3000 giờ nắng ,có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới đến được.là một nước có tiềm năng lớn về nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng bức xạ mặt trời trung bình đạt 4 đến 5kWh/m2 mỗi ngày, Việt Nam có nhiều lợi thế phát triển hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời. Trong đó, hiệu quả nhất là sử dụng năng lượng mặt trời vào đun nước nóng.

Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt Nam, nguồn năng lượng mặt trời sử dụng hầu như quanh năm. Mật độ năng lượng mặt trời biến đổi trong khoảng 300 đến 500 cal/cm2.ngày. Số giờ nắng trung bình cả năm trong khoảng 1800 đến 2100 giờ. Như vậy, các tỉnh thành ở miền Bắc nước ta đều có thể sử dụng hiệu quả .

Về mặt công nghệ thì việc thiết kế, chế tạo thiết bị nước nóng NLMT không phải là công nghệ quá cao. Với trình độ KHCN trong nước ta hoàn toàn có thể nghiên cứu và sản xuất ra những thiết bị phù hợp vời điều kiện của nước ta

- Vì vậy, sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư này là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng. Tuy nhiên, việc ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam cho đến nay chưa phát triển.