Điện mặt trời hộ gia đình (hay đmt trên mái nhà), tương lai năng lượng sạch của Việt Nam

4

Giầu tiềm năng
Nói đến điện mặt trời(ĐMT), Việt Nam luôn được kỳ vọng bởi nước ta là một trong những quốc gia đứng đầu thế giới về tiềm năng bức xạ Mặt Trời. Việt Nam là khu vực có bức xạ mặt trời hàng năm tương đối lớn và ổn định, đặc biệt là các khu vực Cao nguyên miền Trung, duyên hải miền Trung và miền Nam, Đồng bằng sông Cửu Long. Tính trung bình toàn quốc thì năng lượng bức xạ mặt trời là 4-5kWh/m2 mỗi ngày. Con số này cao hơn rất nhiều so với một số quốc gia Châu Âu.Theo Trung tâm số liệu khí tượng thủy văn năm 2014, tiềm năng lý thuyết ĐMT tại Việt Nam được dự tính như bảng sau:
Bên cạnh đó, giá thành cho mỗi kWp của pin Mặt Trời hiện nay vào khoảng 0,5 USD, giảm hơn rất nhiều so với giá vài USD trongnhững năm 1995 – 2000. Giá thành dự kiến còn giảm xuống thấp hơn nữa trong những năm tới.
Một thuận lợi nữa là năm 2017, Quyết định 11/2017/QĐ –TTg của Thủ tướng Chính phủ về “Cơ chế khuyến khích phát triển các dự án ĐMT tại Việt Nam” đã ra đời. Đây là tiền đề, là động lực và là hành lang pháp lý cho các nhà khoa học, các nhà quản lý và những người làm ĐMT trong việc phát triển ĐMT ở Việt Nam.
Những bước khởi đầu gian nan
Thực ra, ĐMT đã du nhập vào Việt Nam từ rất lâu.Tuy nhiên, do MT phải mua từ nước ngoài nên giá thành pin mặt trời rất cao, đồng thời chi phí cho lắp đặt cũng lớn, do đó việc triển khai lắp đặt ĐMT ở Việt nam rất khó khăn. Việc triển khai lắp đặt ĐMT một cách có quy mô thường có nguồn kinh phí từ các tổ chức, các cơ quan trong nước hoặc từ các dự án nước ngoài tài trợ. Một số trạm ĐMT tiêu biểu được lắp đặt nhờ các dự án tài trợ được liệt kê trong bảng 2.

TTĐịa điểm lắp đặtTổng CS

(W)

Tổng kinh phí

(´1000đ)

Nguồn kinh phíNăm

lắp đặt

Mục đích sử dụng
1Đảo CôTô10011 000Ngân sách Huyện1988Thắp sáng, nghe đài
2Đảo Trường sa40050 000Bộ Quốc phòng1989Thắpsáng, thông tin
3Đảo Trường Sa2000270 000Bộ Quốc phòng1992Sinh hoạt, thông tin liên lạc
4Bưu điện Ba bể, Bắc Cạn1200phí các trạmTổng CT BCVN1995Chiếu sáng và thông tin liên lạc
5Các xã Huyện Phù Yên, Sơn La2750198 000Chương trình 747 (2)1996Chiếu sáng, TV trong gia đình.
7Cầu Treo, Hà Tĩnh2400666 263Tổng CT BCVN1997Trạm thu vệ tinh, chiếu sáng
8Các xã vùng cao Quảng Ninh (22 xã)165012,045 USD

+ 92 400

Tổng CT BCVN1998Thông tin viễn thông
9Đảo Cồn Cỏ, Quảng Trị3675481 120 1999Sinh hoạt thông tin
11An Lạc, Sơn Động, Bắc Giang75001 575 000CHLB Đức 60%

Việt nam 40%

2001- 200292 hộ, 1 Trạm xá, 1 UBND Xã, 1 Trường học
12Bưu điện Đảo Quan Lạn Bưu điện Quảng Ninh6600829 000Bưu điện Tỉnh Quảng Ninh2003-2004Trạm Bưu điện đảo Quan Lạn
14Xã Đảo Quan Lạn310020 000 EURBang Sachsen- Anhalt 85%, Xã Quan Lạn 15%20045 hộ dân, Trạm Xá, nhà UBND
15Trạm Viễn Thông Đảo Ngọc Vừng, Quảng Ninh1800225 000Bưu điện Tỉnh Quảng Ninh2005Trạm Viễn Thông Ngọc Vừng

Những khó khăn trong việc sử dụng ĐMT không chỉ là lắp đặt, vận hành mà còn là quá trình bảo dưỡng bảo trì hệ thống cũng như ảnh hưởng của thiên tai.Một dự án lắp đặt ĐMT cho vùng sâu vùng xa, nơi chưa có điện lướicó thể kể đến là tại xã An Lạc, huyện Sơn Động, Bắc Giang năm 2002 được tài trợ bởiChính phủ CHLB Đức, có giá trị 200.000 D Mac (Deutsche Mark, đơn vị tiền tệ của nước Đức thời chưa có đồng EURO).Đây là một xã nghèo, nơi có nhiều người Dao sinh sống mà chúng ta thường biết đến với tên gọi “Người Mán sơn đầu”. Dự án này được giao cho Trường Đại học Bách khoa Hà Nội thiết kế, lắp đặt cho một số hộ gia đình. Theo đó, mỗi gia đình được lắp một tấm PMT công suất khoảng 50W, ắc quy tích điện và vài bóng đèn compact. ĐMT đã đem lại sự văn minh cho đồng bào nơi đây, tuy nhiên hệ thống ĐMT cũng chỉ tồn tại được vài ba năm do không có được sự bảo trì và bảo dưỡng các thiết bị, đặc biệt là khi những ắc quy hết khả năng tích điện, những bóng đèn compact cháy hỏng thì những tấm PMT không phát huy được tác dụng và bị bỏ quên rồi bị hư hỏng.
Cũng trong thời gian này, nhiều đơn vị bộ đội trên Đảo Trường Sa cũng đã được đất liền tặng những trạm PMT. Những trạm ĐMT đã thực sự là cứu tinh, đã mang lại ánh sáng cho các chiến sỹ Trường Sa. Song trước điều kiện khắc nghiệt của thời tiết gió to bão lớn thường xuyên trên đảo, những tấm PMT mỏng manh đã bị gió cuốn phăng hoặc vỡ nát. Chỉ với cơn bão số 16 năm 2017, nhiều trạm ĐMT đã bị pha hủy hoàn toàn (Hình 1).
Ngoài ra, cơ chế tích điện bằng ắc quy của ĐMT tốn kém và không thân thiện với môi trường, cũng là cản trở lớn cho việc triển khai ĐMTtại Việt Nam. Do đó, sử dụng máy phát điện lại là sự lựa chọn của nhiều vùng chưa có điện lưới.

Hình 1. Cột ĐMT trơ khung và tấm PMT bị vỡ nát ở Trường Sa 2017. (Ảnh Internet)

Nối lưới tập trung cũng chưa có nhiều thuyết phục
Nhà máy ĐMT nối lưới đầu tiên thuộc loại lớn ở Việt Nam là nhà máy ĐMT An Hội ở Côn Đảo (Bà Rịa – Vũng Tàu) đã hoàn thành vào 2014. Với công suất khả dụng 5,12MW nhưng nhà máy cũng chỉ phát vào lướiđược 36 kWp, ứng với khoảng 50MWh /năm. Ngoài ra, với giá tiền điện xấp xỉ 5000 đ/kWh cũng chưa làm cho người tiêu dùng “quên” được máy phát điện.
Hiện tại, với nhiều thuận lợi như đã nói, đã có hàng loạt dự án ĐMT công suất lớn đã được triển khai tại Việt Nam.
Dự án ĐMT của tỉnh Bình Thuận đặt tại huyện Bắc Bình có công suất 200 MW, chiếm diện tích đất 48 ha do EVN làm chủ đầu tư.
Tỉnh Ninh Thuận có 8 dự án đã được chấp thuận đầu tư, khoảng 40 nhà đầu tư khác đến từ Hàn Quốc, Thái Lan, Đức, Trung Quốc…đang nộp hồ sơ dự án với quy mô 30 – 100 MW.Ngày 7/7/2017, UBND tỉnh Ninh Thuận cùng Tập đoàn Trung Nam đã khởi công dự án Nhà máy ĐMT trên vùng diện tích gần 300 ha tại xã Bắc Phong và Xã Lợi Hải, huyện Thuận Bắc.Với tổng công suất 204 MW, đây là dự án ĐMT lớn nhất nước và cũng là dự án tích hợp năng lượng tái tạo đầu tiên tại Việt Nam, khi tận dụng khu vực để đặt cột tua-bin khai thác điện gió và tấm pin khai thác ĐMT.Dự kiến, đây là một nhà máy rất hiện đại, các tấm PMT được thiết kế gắn trên hệ giá đỡ xoay 120º, tự động xoay độc lập và điều chỉnh hướng đón bức xạ mặt trời theo thời gian trong ngày, hoặc tự xoay tránh bị khuất bóng của các cột điện gió, để tăng hiệu suất khai thác 15-20%.
Khi nói về triển vọng ĐMT, nhiều nhà kinh tế đã dự đoán rằng, cho đến năm 2025, sẽ có khoảng 12 tỷ USD đầu tư vào các dự án ĐMT tại Việt Nam.
Chúng ta đang rất mừng khi kể ra những dự án ĐMT đã và sẽ được triển khai. Song phải nhớ rằng, sở dĩ chúng được tiến hành “ồ ạt” như vậy vì tất cả các dự án này đều được hưởng những ưu tiên lớn về thuếvà quỹ đất theo Quyết định 11/2017/QĐ –TTg.Một đặc điểm của các nhà máy ĐMT là chúng luôn chiếm một diện tích đất rất lớn. Đôi khi lợi nhuận của các nhà máy ĐMT thấp hơn lợi nhuậnthu được từ sản xuất nông nghiệp trên diện tích đặt nhà máy. Hy vọng rằng, trong tương lai, khi tổ chức kiểm toán, trong đó có tính đến thuế sử dụng tài nguyên đất vốn khá hạn hẹp tại Việt Nam chúng ta sẽ thấy “gót chân Asin” của các dự án này. Ngoài ra, với sự biến đổi bất thường của khí hậu, nếu có thiên tai như bão, lũ… thì sự tồn tại của các nhà máy ĐMT là điều rất đáng lo nại cho những nhà đầu tư.
ĐMT hộ gia đình hay (ĐMT trên mái nhà), tương lai của ĐMT Việt Nam
Trước hết chúng ta cần biết rằng, ĐMT trên mái nhà là các trạm ĐMT mini được lắp đặt trên các mái nhà của các hộ gia đình hoặc công sở và được nối lưới. Theo ước tính, hiện tại, thành phố Hà Nội có khoảng 1 triệumái nhà, Thành phố Hồ Chí Minh có khoảng 1,5 triệu mái nhà. Nếu mỗi mái nhà được lắp đặt một trạm PMT công suất 1 kWp (ứng với diện tích khoảng 15 m2) thì thành phố Hà Nội sẽ có một tổ hợp nhà máy ĐMT công suất 1GW. Công suất này lớn gấp chừng 1,5 lần công suất của Nhà máy thủy điện Yaly (720MW). Cũng như vậy, thành phố Hồ Chí Minh sẽ có tổ hợp nhà máy ĐMT công suất 1,5GW. Công suất này xấp xỉ công suất của nhà máy thủy điện Hòa Bình (khoảng 1,6 GW).
Dễ dàng nhận ra những ưu thế của ĐMT hộ gia đình, đó là: (1) không tốn quỹ đất, (2) không tốn hệ thống truyền tải của một nhà máy ĐMT tập trung, (3) không phải trả lương cho hệ thống nhân lực vận hành nhà máy. Ngoài ra, các trạm ĐMT sẽ “có chủ” bảo vệ là chính các hộ gia đình nên sẽ vận hành an toàn và hiệu quả hơn. Một thế mạnh nữa là các trạm ĐMT mini trong các thành phố lớn sẽ phục vụ cho những khu vực có nhiều hộ tiêu thụ điện lớn. Điều đó sẽ giảm căng thẳng cho lưới điện quốc gia.
Một thuận lợi lớn phải kể đến là việc đầu tư ĐMT hộ gia đình huy động được vốn từ chính cộng đồng người sử dụng điện.
Có thể đưa ra dự toán cho một trạm ĐMT trong giai đoạn hiện nay cho một hộ gia đình tại TP. HCM được lắp đặt ĐMT công suất 1kWp như sau:
– TP.HCM có lượng ánh sáng mặt trời trung bình năm là 5,20 kWh/ngày. Như vậy, khi lắp 1kWp ĐMT thì trung bình mỗi ngày, hệ ĐMT này sản sinh ra lượng điện là 5,20 kWh (5,2 số điện).
– Giá ĐMT bán cho nhà nước (theoQuyết định số 11/2017/QĐ-TTg): 9,35cent/kWh (2150,5đ/kWh). Như vậy,mộtnăm thì số tiền thu được là:
5,2kWh/ngày x 365ngày x 2100đ = 4.081.649đ
– Giá đầu tư đầu tư cho trạm ĐMT(1kWp khoảng 1,2 USD/W):
1000W x 1.0 USD/W x 23.000đ/1USD = 23.000.000đ
– Thời gian thu hồi vốn là 23.000.000VNĐ/4 năm = 5,7 năm
– Lãi ròng của hộ gia đình:
25 năm x 4.081.649đ – 23.000.000 VNĐ =79.041.225đ
Như vậy, tính ra mỗi năm gia đình có lãi 3.161.649đ. Số tiền này là “đáng kể” so với lượng tiền điện mà hộ gia đình phải trả hàng năm.
Về mặt bảo vệ môi trường.
Chúng ta biết rằng, để phát1kWh điện thì nhà máy điện đã phát thải vào môi trường 0,814 kg CO2. Như vậy, trong một vòng đời của trạm ĐMT của mỗi hộ gia đình có công suất 1kWp đã giảm phát thải lượng khí CO2là:
25 năm x 365 ngày x 5,2kWh x 0,814 kgCO2 = 38.624 kg CO2.
Nếu tính cho tất cả 2,5 triệu trạm ĐMT của hai TP Hà Nội và Hồ Chí Minh thì trong vòng 25 năm, chúng ta đã giảm được 96.650.000 tấn khí nhà kính. Con số này sẽ đóng góp đáng kể vào cam kết cắt giảm lượng khí thải của nước ta với cơ quan của Liên Hợp Quốc về môi trường.
Vậy, chúng ta phải làm gì
Có thể nhận thấy, ĐMT trên mái nhà nếu được triển khai rộng khắp và có quy mô thì đây sẽ là một cuộc cách mạng trong việc khai thác năng lượng tái tạo. ĐMT trên mái nhà, cần có sự vào cuộc từ nhiều phía mà trước hết là Nhà nước và cơ quan quản lý điện lực cần tuyên truyền rộng rãi cho nhân dân và cần có những cơ chế thích hợp như vay vốn hoặc hỗ trợ kinh phí mua thiết bị. Ngoài ra, để tiến hành được công việc này, các Viện nghiên cứu, các trường ĐH cần nghiên cứu để ngoài ĐMT, chúng ta có thể tự chế tạo được các bộ biến đổi hòa lưới (inverter) và làm chủ được kỹ thuật này.
Cách mạng là sự nghiệp của quần chúng. Nếu như thế, trong một tương lai không xa, chúng ta có thể thực hiện được việc ĐMT hóa trên các mái nhà tại Việt Nam.

ThS. Vương Sơn,
(Viện Vật lý kỹ thuật, ĐHBK HN)