Năng lượng mặt trời là gì? Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng được tạo ra từ bức xạ ánh sáng và nhiệt của Mặt Trời. Cùng Tập đoàn Sơn Hà tìm hiểu thêm về vai trò, ưu điểm và những ứng dụng nổi bật của năng lượng mặt trời trong thực tiễn. Xem ngay nhé!

1. Sơ lược về năng lượng mặt trời 

Dưới đây là những khái niệm cơ bản liên quan, bao gồm năng lượng mặt trời, điện năng lượng mặt trời và hệ thống điện năng lượng mặt trời. 

1.1. Khái niệm về năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng có được từ bức xạ của mặt trời, được con người tận dụng và chuyển đổi thành điện năng hoặc nhiệt năng. Thông qua các công nghệ hiện đại như tấm pin năng lượng mặt trời hay hệ thống thu nhiệt, nguồn năng lượng này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất – từ chiếu sáng, sưởi ấm, làm mát đến vận hành máy móc và thiết bị điện.

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng từ bức xạ mặt trời, được chuyển đổi thành điện hoặc nhiệt để phục vụ đời sống và sản xuất

1.2. Khái niệm về điện năng lượng mặt trời

Điện năng lượng mặt trời là loại điện được tạo ra bằng cách chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Quá trình này có thể thực hiện thông qua các tấm pin mặt trời (hệ quang điện) hoặc tại các nhà máy năng lượng mặt trời sử dụng gương phản xạ tập trung ánh sáng để đun sôi nước, tạo hơi và làm quay tuabin phát điện. Đây là một phương pháp sản xuất điện thân thiện với môi trường và ngày càng được ứng dụng rộng rãi.

1.3. Khái niệm về hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời là giải pháp tạo ra điện sạch từ ánh sáng mặt trời, thân thiện với môi trường và bền vững, được cấu thành từ tấm quang điện mặt trời (pin mặt trời), biến tần (inverter), hệ thống ắc quy lưu trữ (đối với hệ thống năng lượng mặt trời có lưu trữ). 

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, hệ thống này ngày càng được ứng dụng rộng rãi và trở thành hướng đi thay thế cho các nguồn năng lượng truyền thống.

2. Vai trò của năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo bền vững, đóng vai trò quan trọng trong cả tự nhiên và đời sống con người. Không chỉ thân thiện với môi trường, nguồn năng lượng này còn mang lại nhiều lợi ích thiết thực:

• Duy trì sự sống trên Trái Đất: Là nguồn năng lượng giúp cây cối quang hợp, duy trì hệ sinh thái và hỗ trợ các hoạt động sống của con người.
• Cải thiện chất lượng không khí: Giảm thiểu khí thải độc hại như CO₂, N₂O từ việc đốt nhiên liệu, góp phần giữ gìn bầu khí quyển trong lành.
• Tiết kiệm chi phí năng lượng: Khi sử dụng hệ thống điện mặt trời cho sinh hoạt như đèn, nước nóng, lò sưởi,… người dùng có thể giảm đáng kể chi phí điện.
• Tạo ra điện năng sạch: Nhờ công nghệ chuyển hóa quang năng thành điện năng, năng lượng mặt trời cung cấp điện cho thiết bị dân dụng và các công trình.
• Ứng dụng trong hóa học năng lượng: Thúc đẩy các phản ứng nhiệt hóa hoặc quang hóa, tạo ra tế bào quang điện – yếu tố then chốt trong sản xuất pin lưu trữ năng lượng.

Năng lượng mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn điện sạch, bền vững và góp phần bảo vệ môi trường

3. Công dụng của năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên sạch, tái tạo và gần như vô tận, được con người khai thác hiệu quả trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Trong tự nhiên, ánh sáng mặt trời giúp thực vật quang hợp, cung cấp năng lượng duy trì sự sống và tạo nhiệt để sưởi ấm, làm nóng nước.

Với sự sáng tạo, con người đã phát triển nhiều ứng dụng thực tiễn như hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời, máy sưởi, thiết bị lọc nước từ ánh sáng mặt trời giúp chuyển đổi nước lợ, nước mặn thành nước ngọt. Ngoài ra, năng lượng mặt trời còn được sử dụng để đun nấu, khử trùng và đặc biệt là sản xuất điện phục vụ sinh hoạt và sản xuất.

4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của năng lượng mặt trời

Để khai thác hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời, con người đã phát triển các hệ thống chuyên dụng với cấu tạo rõ ràng và nguyên lý hoạt động khoa học. Cùng tìm hiểu chi tiết tại đây.

Hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm các bộ phận chính như:

• Tấm pin mặt trời: Thu nhận ánh sáng và chuyển hóa thành điện một chiều (DC).
• Bộ điều khiển sạc: Quản lý quá trình sạc, bảo vệ pin khỏi quá tải hoặc xả quá mức.
• Ắc quy lưu trữ: Dự trữ điện để sử dụng khi trời tối hoặc thiếu nắng.
• Bộ Inverter: Chuyển đổi dòng điện DC thành điện xoay chiều (AC) để sử dụng cho các thiết bị gia dụng.

Nguyên lý hoạt động bắt đầu từ việc tấm pin hấp thụ ánh sáng và tạo ra dòng điện DC. Dòng điện này được điều tiết qua bộ sạc, lưu vào ắc quy hoặc đi trực tiếp đến inverter để biến đổi thành điện AC. Cuối cùng, điện được phân phối đến các thiết bị hoặc hòa vào lưới điện, phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất.

Nguyên lý hoạt động năng lượng mặt trời

5. Cách thức khai thác nguồn năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn tài nguyên sạch, tái tạo và không lo cạn kiệt. Hiện có hai phương pháp chính để khai thác điện mặt trời: thụ động và chủ động.

• Phương pháp thụ động sử dụng thiết kế và vật liệu xây dựng để hấp thụ, lưu trữ nhiệt từ ánh nắng mà không cần thiết bị điện tử. 
• Phương pháp chủ động áp dụng các thiết bị như tấm pin, máy bơm hoặc quạt để thu và phân phối năng lượng hiệu quả, được sử dụng phổ biến từ thế kỷ 20.

6. Ưu và nhược điểm đến từ năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường và được đánh giá cao về tính bền vững. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích rõ rệt, nguồn năng lượng này cũng đi kèm một số nhược điểm.

6.1. Ưu điểm đến từ năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời sở hữu nhiều lợi thế nổi bật, góp phần thay đổi cách con người sử dụng và tiếp cận nguồn năng lượng trong đời sống hiện đại như:

• Tái tạo và bền vững: Là nguồn năng lượng vô tận, không lo cạn kiệt.
• Sẵn có và dễ khai thác: Có thể sử dụng ở mọi nơi có ánh sáng mặt trời.
• Tiết kiệm chi phí lâu dài: Giảm hóa đơn điện và chi phí vận hành.
• Thân thiện với môi trường: Giúp giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ khí hậu.
• Hoạt động ổn định: Khi kết hợp với bộ lưu trữ, có thể sử dụng ngay cả khi trời âm u.
• Tuổi thọ cao: Tấm pin ứng dụng năng lượng mặt trời thường có độ bền từ 25–30 năm và ít bảo trì.
• Dễ lắp đặt: Hệ thống đơn giản, dễ tiếp cận và vận hành.

Năng lượng mặt trời đem lại nhiều lợi ích nổi bật

6.2. Nhược điểm đến từ năng lượng mặt trời

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích, năng lượng mặt trời vẫn tồn tại một số nhược điểm cần được cân nhắc trước khi đầu tư và sử dụng lâu dài.

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Lắp đặt hệ thống đòi hỏi ngân sách lớn.
• Phụ thuộc vào thời tiết: Hiệu suất giảm khi thiếu nắng.
• Yêu cầu không gian rộng: Cần diện tích lớn để lắp đặt đủ số tấm pin.
• Hạn chế với nhà cũ: Một số mái nhà không phù hợp để gắn hệ thống.
• Khó di dời: Việc tháo lắp, di chuyển hệ thống sẽ tốn thời gian và chi phí.
• Ảnh hưởng từ sản xuất thiết bị: Quá trình chế tạo pin có thể gây ô nhiễm nếu không được kiểm soát tốt.

7. Ứng dụng năng lượng mặt trời trong sản xuất công nghiệp và đời sống

Năng lượng mặt trời ngày càng đóng vai trò thiết yếu trong đời sống và các hoạt động sản xuất. Dưới đây là những ứng dụng phổ biến và thực tiễn của nguồn năng lượng xanh này.

7.1. Sản xuất điện từ năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Các tấm pin mặt trời hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi thành điện năng thông qua bộ inverter, cung cấp nguồn điện ổn định cho máy móc và dây chuyền sản xuất.

Nhiều nhà máy, xưởng sản xuất đã tận dụng hệ thống điện mặt trời nhằm tiết kiệm chi phí và tăng hiệu suất hoạt động. Trong nông nghiệp, hệ thống này cũng được triển khai tại các trang trại để cấp điện, chiếu sáng và sưởi ấm cho vật nuôi.

Năng lượng mặt trời cung cấp điện ổn định, tiết kiệm chi phí cho sản xuất công nghiệp và nông nghiệp

7.2. Hệ thống làm mát, sưởi ấm, thông gió

Hệ thống này sử dụng bức xạ mặt trời để làm nóng không khí hoặc nước thông qua các thiết bị chuyên dụng, giúp giữ ấm vào mùa đông và làm mát vào mùa hè. Việc tích hợp năng lượng mặt trời trong điều hòa không khí tại nhà ở, văn phòng hay khách sạn không chỉ mang lại sự tiện nghi mà còn góp phần tiết kiệm điện và giảm lượng khí thải ra môi trường.

7.3. Sấy khô các thực phẩm nông nghiệp

Máy sấy năng lượng mặt trời được thiết kế với lớp cách nhiệt và bề mặt kính trong suốt giúp tận dụng hiệu quả bức xạ mặt trời. Các khay sấy được bố trí hợp lý để sản phẩm tiếp xúc đều với nguồn nhiệt. Hệ thống này giúp sấy khô thực phẩm nhanh chóng, giữ được chất lượng và dinh dưỡng, đồng thời giảm thiểu sự xâm nhập của vi khuẩn, côn trùng, nâng cao hiệu quả sản xuất cho người dân.

Tiết kiệm thời gian sấy khô thực phẩm, hạn chế sự xâm nhập của vi khuẩn

7.4. Cung cấp năng lượng cho phương tiện di chuyển

Việc ứng dụng năng lượng mặt trời trong giao thông đang ngày càng phát triển, đặc biệt với các loại xe điện và phương tiện công cộng. Các tấm pin được tích hợp trên phương tiện sẽ hấp thụ ánh sáng và chuyển thành điện năng, giúp xe vận hành mà không cần dùng nhiên liệu hóa thạch. 

Một ví dụ điển hình là mẫu xe Lightyear One – ô tô điện sử dụng pin mặt trời, có khả năng di chuyển tối đa đến 725 km và tăng tốc 100 km/h chỉ trong 10 giây, minh chứng cho xu hướng giao thông thân thiện môi trường.

Chiếc xe điện chạy bằng năng lượng mặt trời đầu tiên trên thế giới

7.5. Pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng mặt trời ngày càng được ưa chuộng nhờ khả năng thu ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng để sạc thiết bị di động. Với dung lượng khoảng 4.300mAh, các thiết bị như điện thoại hay máy tính bảng có thể được sạc đầy chỉ sau khoảng 2 giờ. Ưu điểm lớn nhất là người dùng có thể sạc ở bất kỳ đâu mà không cần nguồn điện cố định, vừa tiện lợi vừa thân thiện với môi trường.

Pin sạc năng lượng mặt trời

7.6. Máy nước nóng năng lượng mặt trời

Máy nước nóng năng lượng mặt trời hoạt động bằng cách tận dụng bức xạ mặt trời để làm nóng nước, giúp tiết kiệm điện năng và thân thiện với môi trường. Với nhiệt độ khoảng 65°C, nước có thể được tiệt trùng tự nhiên khi được đặt trong chai nhựa PET dưới nắng từ 6 đến 48 giờ. 

Ngoài ra, nước mặn có thể được chưng cất bằng cách đun nóng bằng năng lượng mặt trời, rồi ngưng tụ thành nước sạch qua tấm kính – một giải pháp xanh trong xử lý nước sinh hoạt.

7.7. Cung cấp năng lượng cho hệ thống giám sát

Hệ thống giám sát sử dụng năng lượng mặt trời giúp thu thập dữ liệu thông qua cảm biến và bộ ghi, sau đó truyền về ứng dụng IoT để phân tích, phát hiện sự cố. Giải pháp này phù hợp cho các khu vực không có điện lưới, vừa giảm chi phí vận hành, vừa đảm bảo theo dõi liên tục. Đồng thời, việc dùng năng lượng tái tạo còn góp phần bảo vệ môi trường.

8. Thực trạng và tiềm năng phát triển của năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Năng lượng mặt trời đang trở thành lĩnh vực được đầu tư mạnh tại Việt Nam. Từ 105 MW năm 2018, tổng công suất đã vọt lên hơn 16.500 MW vào cuối năm 2020, đưa Việt Nam trở thành thị trường dẫn đầu Đông Nam Á. Tuy vậy, sự phát triển vẫn chưa đồng đều giữa các vùng. Cụ thể:

• Miền Bắc: Do bức xạ mặt trời trung bình chỉ khoảng 4 – 4.5 kWh/m²/ngày, khu vực này vẫn chủ yếu sử dụng than đá và thủy điện, khiến năng lượng mặt trời phát triển chậm.
• Miền Trung: Dù có bức xạ khoảng 5 kWh/m²/ngày, nhưng thủy điện vẫn là nguồn chủ lực, khiến tốc độ khai thác năng lượng mặt trời còn hạn chế.
• Miền Nam: Với bức xạ cao 5 – 5.5 kWh/m²/ngày, miền Nam đang tích cực ứng dụng điện mặt trời, đặc biệt tại Ninh Thuận – địa phương có tiềm năng lớn, với công suất phát triển lên đến 8.000 MW.

Như vậy, bài viết trên đây đã giúp bạn hiểu rõ năng lượng mặt trời là gì, cùng với vai trò, ưu điểm và các ứng dụng thực tiễn của nguồn năng lượng sạch này trong cuộc sống hiện đại. Nếu bạn đang có nhu cầu lắp đặt máy nước nóng năng lượng mặt trời hay hệ thống điện mặt trời áp mái, đừng ngần ngại liên hệ ngay với Tập đoàn Sơn Hà nhé!

Thông tin liên hệ:

• Công ty Cổ Phần Quốc Tế Sơn Hà
• Trụ sở chính: Tầng 13, Tòa Capital Place, số 29 phố Liễu Giai, Phường Ngọc Khánh, Quận Ba Đình, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
• Email: Info@sonha.com.vn
• Fax: 024-62656588
• Hotline: 1800 6566