Điện mặt trời: Lịch sử hình thành và dự báo triển vọng ở Việt Nam

Phân tích hiệu quả kinh tế của hệ thống điện mặt trời hòa lưới

Nguyên mẫu của mô-đun quang điện cuối thế kỷ 19.

Năm 1839, Alexandre-Edmund Becquerel, nhà vật lý thực nghiệm Pháp, phát hiện ra hiệu ứng quang điện khi thử nghiệm với các pin điện phân tạo ra bởi hai điện cực kim loại. Becquerel đặt một clorua bạc trong axit và chiếu sáng nó trong khi được kết nối với điện cực bạch kim, và kết quả là nó tạo ra điện áp và dòng điện. Điều này đánh dấu một mốc quan trọng trong lịch sử của công nghiệp năng lượng mặt trời.

Năm 1873, Willoughby Smith, phát triển phương pháp kiểm tra tính liên tục của dây dẫn đã được lắp đặt ngầm dưới lòng đất. Smith đã phát hiện ra một vấn đề nảy sinh là: Vào ban đêm, các thanh selen hoạt động đúng với yêu cầu. Vào ban ngày độ dẫn điện của selen tăng lên đáng kể khi tiếp xúc với ánh sáng mạnh.

Tia nhiệt Archimedes, thế kỷ 3 TCN.

Cuối thế kỷ 19, Charles Fritts đã phủ một lớp mỏng và rộng lên một chiếc dĩa kim loại. Sau đó, ông đã dùng một lá vàng cực mỏng và bán trong suốt để bao phủ lên chiếc dĩa. Mô đun selen do ông chế tạo có thể tạo ra một dòng điện liên tục, ổn định và có cường độ đáng kể,... không chỉ với ánh sáng ban ngày, ánh sáng yếu mà còn hoạt động với cả ánh sáng bóng đèn.

Hiện nay, việc khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời không còn là vấn đề quá xa lạ đối với mỗi người chúng ta. 

Đây là một nguồn năng lượng dường như vô tận, dễ dàng khai thác sử dụng và giúp bảo vệ được môi trường sống của con người. Và dĩ nhiên, pin năng lượng mặt trời chính là một bộ phận quan trọng trong việc sử dụng nguồn năng lượng của tương lai. 

Trong giai đoạn 2007-2017, tốc độ phát triển của nguồn phát điện dùng năng lượng mặt trời tăng rất nhanh. Hiện nay, trung bình có 500.000 tấm pin mặt trời được lắp đặt mỗi ngày trên toàn thế giới.     

Ở Việt Nam, theo báo cáo về "Năng lượng tái tạo tại Việt Nam năm 2018" của StoxPlus, sau khi giá bán điện mặt trời được Chính phủ điều chỉnh tăng lên mức 9,35 cent một kWh, trung bình có 9 dự án phát và phân phối điện tái tạo được đăng ký mỗi tháng, bởi nhà đầu tư nước ngoài, trong nửa cuối năm 2017. Chuyên gia này nhận định, các nhà đầu tư trong nước lẫn nước ngoài đang ở trong tâm trạng rất hào hứng với ngành năng lượng tái tạo, dự kiến sẽ tăng trưởng 23,2%/ năm trong giai đoạn 2020 - 2030.

Dữ liệu tập hợp được của StoxPlus cho biết, hiện cả nước có 245 dự án năng lượng tái tạo, bao gồm điện gió, điện mặt trời, điện sinh khối đang được triển khai ở nhiều giai đoạn khác nhau.

Nếu tất cả các dự án này vận hành thực tế thì tổng công suất của nguồn năng lượng tái tạo này phải đến 23,2 GW, tức gấp 10 lần mục tiêu tổng công suất của điện tái tạo là 2,65 GW vào năm 2020, theo Quy hoạch điện VII.

Riêng điện mặt trời đến cuối năm 2018 đã có trên 20.000 MW điện mặt trời được các nhà đầu tư đăng ký, trong đó 8.100 MW được bổ sung quy hoạch (121 dự án) với trên 100 dự án đã ký hợp đồng mẫu mua bán điện (PPA). Nhà máy điện mặt trời quy mô 100 MW tại Đắk Lắk đã được đưa vào vận hành. Trong khi đó, vẫn còn khoảng 220 dự án đang chờ bổ sung vào quy hoạch.

Bức xạ mặt trời tại Việt Nam.

Do đặc điểm địa lý và khí hậu, giá trị bức xạ của Việt Nam theo phương ngang dao động từ 897 kWh/m2/năm đến 2108 kWh/m2/năm. Tương ứng giá trị nhỏ nhất đạt 2,46 kWh/m2/ngày, lớn nhất là 5,77 kWh/m2/ngày.

Trong tổng số 63 tỉnh thành, chỉ có 25 tỉnh là có tiềm năng kinh tế, với tổng diện tích 5.041,4 km2, với công suất đặt khoảng 166 GW và sản lượng điện dự kiến 262.327 TWh/năm.

Dự thảo mới về cơ chế khuyến khích phát triển dự án điện mặt trời mới tại Việt Nam, sẽ áp dụng sau tháng 6 năm nay. Theo bản dự thảo này, giá mua bán điện mặt trời sẽ được tính theo 4 vùng bức xạ (theo địa lý) và 4 loại hình sản xuất, gồm dự án điện mặt trời nổi, điện mặt trời mặt đất, dự án tích hợp hệ thống lưu trữ và điện mặt trời mái nhà.

Các tỉnh miền Bắc và bắc miền Trung sẽ có giá mua cao nhất, mức 2.486 đồng một kWh (khoảng 10,87 cent) cho các dự án điện mặt trời trên mái nhà. Trong khi đó giá mua với dự án điện mặt trời mặt đất và nổi tại khu vực này lần lượt 2.102 và 2.159 đồng một kWh. Trong khi giá thấp nhất ở khu vực các tỉnh có tiềm năng về điện mặt trời lớn như nam Trung bộ, nam Tây Nguyên. Cụ thể, mỗi kWh điện tại dự án điện mặt trời mặt đất có giá mua 1.525 đồng (6,67 cent); dự án điện mặt trời nổi là 1.566 đồng (6,85 cent) và cao nhất khu vực này là 1.877 đồng (khoảng 8,21 cent).

So với mức giá  9,5 cent (gần 2.100 đồng) một kWh, dự thảo giá mua bán điện mặt trời lần này của Bộ Công Thương có sự phân mảnh khá rõ khi cơ quan quản lý đang muốn tạo ra sự hấp dẫn với dự án đặt tại khu vực bức xạ thấp. Cùng đó, phân tán bớt dự án tại khu vực bức xạ nhiệt cao lâu nay vẫn tập trung tại Bình Thuận, Ninh Thuận.                                                   

Về năng lượng mặt trời trên mái nhà đến cuối năm 2018, tại các công trình xây dựng trực thuộc các đơn vị thành viên của EVN đã có trên 3,2 MW công suất điện mặt trời trên mái nhà được lắp đặt, trong đó tại Tổng công ty Điện lực Hà Nội có 52 kWp, Tổng công ty Điện lực miền Trung chiếm 352 kWp, Tổng công ty Điện lực miền Nam là 1.985 kWp. Trên toàn quốc ước tính có 1.800 khách hàng đã lắp đặt hệ thống này, với tổng công suất 30,12 MW.

Riêng tại TP. HCM, theo “Báo cáo đánh giá kỹ thuật tiềm năng năng lượng mặt trời trên mái nhà tại Việt Nam” của Ngân hàng Thế giới - World Bank, tiềm năng điện mặt trời trên địa bàn TP. HCM ước tính là khoảng 6.300 MW. Một số công trình tiêu biểu trên địa bàn có thể kể đến như: Nhà máy xử lý nước thải của Công ty CP Đầu tư xây dựng và thương mại Phú Điền (980 kWp); Công ty TNHH Schneider Electric Manufacturing Việt Nam (360 kWp), Công ty CP Dịch vụ Du lịch Phú thọ (259,2 kWp)..

Tại Công ty Điện lực Bà Rịa - Vũng Tàu (EVNSPC), kể từ khi đưa vào sử dụng hệ thống điện mặt trời trên mái nhà công suất 140 kWp ở Tòa nhà Văn phòng, trung bình mỗi tháng, Công ty tiết kiệm được hơn 21 triệu đồng tiền điện.

Hiện nay, điện mặt trời trên mái nhà được nhiều chuyên gia đánh giá cao bởi không tốn diện tích đất lại giúp tăng cường chống nóng hiệu quả cho các công trình. Hệ thống này được lắp đặt với quy mô nhỏ trên mái nhà dân, mái tòa nhà thương mại, mái công xưởng, nhà máy... với quy mô vài kW đến MW. Các tấm pin mặt trời thông dụng có công suất khoảng 290-350 Wp được thiết kế kiểu panel diện tích khoảng 2 m2. Nhờ quy mô nhỏ, lắp đặt phân tán nên điện mặt trời trên mái nhà thường được đấu nối vào lưới điện hạ áp và trung áp hiện hữu, không cần đầu tư thêm hệ thống lưới điện truyền tải. 

Lấy ví dụ: Một hộ kinh doanh mỗi tháng chi phí tiền điện 4,5 triệu đồng. Sau khi lắp 5 kWp pin năng lượng mặt trời hòa lưới (chi phí đầu tư 100 triệu), mỗi ngày hệ thống phát được 25 - 27 kWh, tương đương 800 kWh/tháng. Trong 25 năm tiết kiệm được hơn 700 triệu tiền điện.

Bên cạnh đó, theo ông Franz Gerner - Trưởng nhóm Năng lượng, Ngân hàng Thế giới tại Việt Nam nhu cầu vốn đầu tư của EVN và ngành điện rất lớn, vào khoảng 4-7 tỷ USD mỗi năm từ nay cho tới 2030. Do đó, giá điện phải lên tới mức 0,143 USD/kWh (khoảng 3.200 đồng một kWh) vào năm 2021. Việc các hộ dân lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà sẽ giúp tiết kiệm lớn tiền điện.

Nắm bắt được xu thế phát triển của ngành năng lượng tái tạo, Trường Cao đẳng Điện lực TP. HCM đã ban hành chương trình giảng dạy hệ cao đẳng chính quy và sơ cấp nghề ngành năng lượng tái tạo, mở các lớp ngắn hạn về năng lượng mặt trời trên mái nhà cho các học viên là cán bộ, nhân viên điện lực, truyền tải, tư vấn thiết kế. Chương trình này cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về thiết kế, lắp đặt, bảo trì, sửa chữa, vận hành các hệ thống điện có nguồn gốc từ năng lượng tái tạo. Sinh viên chuyên ngành năng lượng tái tạo sau khi tốt nghiệp cao đẳng được cấp bằng kỹ sư thực hành, làm việc tại nhà máy điện mặt trời, sinh khối và các công ty chuyên về công nghệ năng lượng tái tạo. 

THS. NGUYỄN HỮU KHOA - TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐIỆN LỰC TP. HCM