THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MẶT TRỜI TÁI TẠO NĂNG LƯỢNG. Năng lượng mặt trời, cũng như nhiều nguồn năng lượng mới khác như năng lượng gió, năng lượng thủy triều… là nguồn năng lượng vô tận và là nguồn năng lượng xanh. Mặc dù không còn là chủ đề mới đối với thế giới, nhưng vấn đề này mới chỉ được quan tâm nghiên cứu chuyên sâu ở Việt Nam trong thời gian gần đây.
Đề tài “THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THU HỒI NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” là đề tài nghiên cứu và xây dựng chỉ một phần nhỏ của hệ thống thu năng lượng mặt trời, nhưng đóng góp quan trọng cho dự án. quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả chuyển đổi năng lượng mặt trời sang các dạng năng lượng khác. Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận được sự đóng góp và hướng dẫn tận tình của các thầy cô khoa Tự Động Hóa Công Nghiệp - Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Giáo sư - Tiến sĩ. KHÁNH NGỌC HOÀN đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
GIỚI THIỆU CHUNG
- Mặt trời - nguồn năng lượng vô tận
- Triển vọng phát triển năng lượng mặt trời ở Việt Nam
- MỘT SỐ HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG
- Pin mặt trời
- Nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời
- Thiết bị làm lạnh và điều hoà không khí dùng NLMT
- TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT
- Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời
- Bếp nấu dùng năng lượng mặt trời
- Thiết bị chưng cất nước dùng NLMT
- Ứng dụng NLMT để chạy các động cơ nhiệt - động cơ Stirling
- Thiết bị đun nước nóng bằng NLMT
Trong số các nguồn năng lượng này, năng lượng mặt trời có lẽ nhận được nhiều sự quan tâm nhất. Trên cơ sở mỗi kilowatt giờ (1 kilowatt năng lượng được tiêu thụ trong 1 giờ), chi phí thu hoạch năng lượng mặt trời là 0,3 USD. Một hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời cung cấp đủ điện cho một ngôi nhà điển hình có giá ít nhất là 18.000 USD (giá năm 2005).
Chỉ riêng yếu tố tài chính thôi cũng đủ khiến người tiêu dùng quay lưng với việc sử dụng năng lượng mặt trời. Kết quả là ở các nước tiên tiến như Mỹ, điện năng được tạo ra từ năng lượng mặt trời từ các tế bào quang điện (photovoltaic cell; photo = quang, voltaic = điện) chỉ chiếm 0,02% [1]. Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ mặt trời (quang năng) thông qua bộ biến đổi quang điện.
Trong ngành an ninh hàng hải, các nhà máy điện mặt trời được sử dụng làm nguồn điện cho các thiết bị chiếu sáng, đèn hải đăng và đèn sông. Trong ngành giao thông đường bộ, các trạm pin mặt trời để phát điện đang dần được sử dụng làm nguồn cung cấp năng lượng cho các cột đèn đường. MỘT SỐ HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG THỰC TẾ.
Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện năng trực tiếp từ năng lượng mặt trời thông qua bộ biến đổi quang điện. Ngày nay người ta còn dùng năng lượng mặt trời để phát điện tùy theo kiểu. Australia đang tiến hành dự án xây dựng tháp năng lượng mặt trời cao 1 km với 32 tuabin khí có tổng công suất 200 MW.
Hoàng Trí (Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) đã nghiên cứu và sản xuất thành công thiết bị sấy quần áo chạy bằng năng lượng mặt trời. Bếp năng lượng mặt trời được áp dụng rộng rãi ở các nước có nhiều năng lượng mặt trời như các nước ở Châu Phi. Ở Việt Nam, bếp năng lượng mặt trời cũng được sử dụng khá thường xuyên.
GIỚI THIỆU Ý TƯỞNG
HƯỚNG NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Hệ thống làm mát hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời là một chủ đề hấp dẫn và thời sự đã được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu, nhưng vấn đề tấm thu năng lượng mặt trời nào hiệu quả và thiết thực nhất vẫn là một chủ đề cần được quan tâm nghiên cứu vì với Hiện nay các loại thu nhiệt tấm phẳng 100oC hiệu suất rất thấp (nếu dùng ở nhiệt độ cao 80 < 45%) nên cần một không gian rất rộng để lắp đặt thu nhiệt đối với một hệ thống điều hòa thông thường. Vấn đề sử dụng năng lượng mặt trời đang được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước quan tâm. Mặc dù tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn nhưng tỷ trọng năng lượng sản xuất từ năng lượng mặt trời trong tổng mức tiêu thụ năng lượng của thế giới vẫn còn khiêm tốn.
Nguyên nhân chính là do chưa thể thương mại hóa thiết bị và công nghệ năng lượng mặt trời do vẫn còn một số hạn chế lớn chưa được khắc phục. Giá thành thiết bị còn cao: do hầu hết các nước đang và kém phát triển đều có tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời, nhưng để nghiên cứu và ứng dụng năng lượng mặt trời thì cần nguồn vốn đầu tư rất lớn, nhất là cho nghiên cứu. so với thu nhập của người dân ở các nước nghèo. Hiệu suất của thiết bị còn thấp: đặc biệt tấm thu năng lượng mặt trời dùng để cấp nhiệt cho máy điều hòa hấp thụ cần nhiệt độ cao trên 850°C, tấm thu phẳng cố định thông thường hiệu suất rất thấp, lắp đặt cồng kềnh không phù hợp với nhu cầu lắp đặt và về mặt điều kiện của thẩm mỹ.
Máy thu có gương parabol hoặc máng parabol hình trụ phản xạ thông thường có thể đạt nhiệt độ cao, nhưng vấn đề xác định hướng của mặt trời rất phức tạp nên không thích hợp để sử dụng. Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, rẻ và giàu tiềm năng, nếu được sử dụng hợp lý sẽ mang lại lợi ích to lớn về kinh tế và môi trường. Tuy nhiên, trong điều kiện thực tế, các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời có quá trình làm việc không ổn định, gián đoạn hoàn toàn biến động theo thời tiết nên khó có thể sử dụng ở quy mô công nghiệp.
Đặc biệt trong kỹ thuật điện lạnh và điều hòa không khí, vấn đề nghiên cứu các tấm thu năng lượng mặt trời để cung cấp nhiệt cho chu trình làm lạnh hấp thụ đang được nhiều nhà khoa học quan tâm tìm ra tấm thu năng lượng mặt trời. hoàn thiện và phù hợp nhất để áp dụng rộng rãi vào thực tế.
CƠ SỞ HÌNH THÀNH Ý TƯỞNG
THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH
CẤU TRÚC CỦA MÔ HÌNH HỆ THỐNG BÁM MẶT TRỜI
Nguyên lý hoạt động của quang trở là khi có ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là cadmium sulfide – CdS, cadmium selenide – CdSe) thì sẽ làm phát sinh các electron tự do tức là độ dẫn điện tăng và điện năng giảm. điện trở của chất bán dẫn. Về mặt năng lượng, chúng ta nói rằng ánh sáng cung cấp một năng lượng E=h.f để các electron nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn. 1: Cảm biến quang được đặt trong hộp đen và có một lỗ nhỏ để ánh sáng đi qua.
Khi có tín hiệu ánh sáng đi vào cảm biến quang trở, điện trở của quang trở giảm xuống khoảng 100 Ω, dòng điện đi vào chân b của transistor 3, transistor 3 dẫn đến đóng rơle 4. Khi không có ánh sáng, điện trở của quang trở gần như rất cao. Vấn đề thu năng lượng trong mô hình dựa trên cấu trúc gương lõm hình parabol bằng thép không gỉ, các cảm biến ánh sáng gắn trên gương để báo vị trí của gương.
Cấu tạo của gương cầu lõm parabol là một khung inox hình parabol và được khảm các lá inox mỏng để phản xạ lại các tia sáng tới, tập trung ánh sáng vào một điểm để làm cho nhiệt độ tăng cao hơn so với gương. Cấu trúc của gương tương ứng với hình ảnh sau đây. Khi có sự thay đổi về góc tới của ánh sáng, người mẫu sẽ được điều khiển để xoay gương parabol theo hướng trái - phải, nhằm giữ cho mặt gương vuông góc với tia sáng tới. Gương parabol có tác dụng hội tụ ánh sáng vào một điểm, phải nâng nhiệt độ của điểm đó lên thật cao thì khi ánh sáng mặt trời chiếu vuông góc với mặt gương thì chùm tia hội tụ sẽ ở tiêu cự của gương.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MẶT TRỜI'' đã được hoàn thành. Có thể thu nhiệt của mặt trời ở tâm gương và tỏa nhiệt ở tiêu điểm + Tạo cảm biến phát hiện ánh sáng. Do mặt trời di chuyển rất chậm trên quỹ đạo nên tín hiệu ánh sáng của mặt trời là tín hiệu thay đổi chậm, cần phát triển bộ điều khiển sử dụng chip vi xử lý lập trình để tăng thông lượng.
Cần có một cảm biến quang học tốt hơn để tăng độ nhạy khi có tín hiệu góc ánh sáng thay đổi. Khi hướng mặt trời thay đổi theo từng mùa, mô hình không quay được nên cần có thêm cơ cấu quay. Do chưa hiểu rõ về thiên văn nên mô hình chưa di chuyển vào đúng quỹ đạo mặt trời theo từng mùa.
