Báo cáo: ĐAMH 1 - Năng lượng mặt trời

BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC LỜI NÓI ĐẦU Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là sự kiện đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay, chiếm phần chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học: than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên... Kế là năng lượng nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (biogas,...) năng lượng mặt trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn. Xã hội loài người không phát triển nếu không có năng lượng. Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng cạn kiệt, giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà khoa học, kinh tế, các chính trị gia,...và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (có thể tái sinh) và dễ sử dụng. Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng hầu như là vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng của hiện tại. Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc riêng của các nhà khoa học, đây cũng chính là nơi bạn có thể phát huy óc sáng tạo, sự khéo tay, và tính kiên nhẫn của mình. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình. Đồ án môn học này giới thiệu chi tiết các ứng dụng năng lượng mặt trời trong ngôi nhà hoặc trên mảnh vườn của bạn. Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phí trong tầm tay của bạn, nhưng hiệu quả cao, không đòi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cần bạn nhận ra lợi ích của việc sử dụng năng lượng mặt trời và quyết tâm thực hiện. Bạn có thể thực hiện từng bước theo hướng dẫn trong từng dự án, khi đạt kết quả, bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí tùy theo sự năng động và tính sáng tạo của bạn. Các dự án này còn có thể được thực hiện trong trường học, trường phổ thông và trường dạy nghề, giúp cho thầy cô giáo có thêm phương cách thí nghiệm, học đi đôi với hành, giúp cho học sinh phát huy tính sáng tạo và hứng thú học tập. 1SVTH: Nguyễn Quang Giới BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC Nhận xét của giảng viên hướng dẫn: .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... 2SVTH: Nguyễn Quang Giới BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC .......................................................................................................................................................... MỤC LỤC Trang A. Giới thiệu về năng lượng mặt trời.......................................................4 I. Giới thiệu chung...........................................................................................4 II. Lịch sử phát triển..........................................................................................9 III. Ưu thế............................................................................................................14 B. Hệ thống điện năng lượng mặt trời......................................................14 I. Nguyên lý hoạt động.....................................................................................14 II. Cấu hình tiêu biểu của điện năng lượng mặt trời.......................................14 1. Tấm pin mặt trời...............................................................................14 2. Bộ điều khiển sạc............................................................................15 3. Bộ kích điện DC­AC........................................................................15 4. Ắc quy................................................................................................15 5. Khung, giá đỡ và dây cáp..................................................................16 III. Các loại máy phát năng lượng mặt trời.......................................................16 1. Máy phát điện độc lập......................................................................16 2. Máy phát điện nối lưới.....................................................................17 3. Hệ thống đấu lưới có dự phòng.......................................................18 4. Máy phát điện dự phòng...................................................................19 IV. Pin mặt trời...................................................................................................20 3SVTH: Nguyễn Quang Giới BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 1. Các loại pin mặt trời.........................................................................20 2. Ứng dụng pin mặt trời......................................................................25 V. Phương pháp thiết kế điện năng lượng mặt trời........................................29 VI. Hòa hệ thống vào lưới điện quốc gia..........................................................33 VII. Ưu & nhược điểm của điện năng lượng mặt trời...........................................34 VIII. Sử dụng điện năng lượng mặt trời tại Việt Nam.................................................35 C. Tài liệu tham khảo.................................................................................38 A – GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I. GIỚI THIỆU CHUNG: Ngày nay nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng mạnh cùng với mối quan tâm về môi trường, thay thế cho việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch không tái tạo và gây ô nhiễm phải được điều tra. Một trong những thay thế là năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời đơn giản là năng lượng sản xuất trực tiếp của mặt trời được thu thập ở các nơi khác, thường là trái đất. Mặt trời tạo ra năng lượng của mình thông qua một quá trình nhiệt hạch có thể chuyển đổi khoảng 650.000.000 tấn hydro thành heli mỗi giây.Quá trình này tạo ra bức xạ nhiệt và điện. Sức nóng trong ánh nắng mặt trời còn là công cụ trong việc duy trì các phản ứng nhiệt hạch. Các bức xạ điện từ (bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, và bức xạ tia cực tím) dòng vào không gian trong tất cả các hướng. Chỉ một phần rất nhỏ trong tổng số bức xạ sản xuất tới trái đất. Bức xạ tới Trái Đất là nguồn gián tiếp của hầu hết các loại năng lượng sử dụng ngày hôm nay. Các trường hợp 4SVTH: Nguyễn Quang Giới BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC ngoại lệ là năng lượng địa nhiệt, và phản ứng phân hạch hạt nhân và phản ứng tổng hợp. Ngay cả nhiên liệu hóa thạch cũng có nguồn gốc từ mặt trời, vì đời sống thực vật và động vật phụ thuộc vào mặt trời. Nhiều năng lượng cần thiết của thế giới có thể được cung cấp trực tiếp từ năng lượng mặt trời. Và còn nhiều năng lượng khác có thể được cung cấp gián tiếp. Tính thực tiễn của nó sẽ được kiểm tra, cùng với đó là những lợi ích và hạn chế. Ngoài ra, việc sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang áp dụng sẽ được ghi nhận. Do tính chất của năng lượng mặt trời, hai thành phần được yêu cầu phải có chức năng của một máy phát điện năng lượng mặt trời. Hai thành phần này là bộ thu và bộ lưu trữ. Bộ thu chỉ đơn giản là thu thập các bức xạ rơi trên nó và chuyển đổi một phần nhỏ trong đó thành các dạng năng lượng khác (hoặc điện và nhiệt hoặc chỉ là nhiệt). Các đơn vị lưu trữ là cần thiết vì về bản chất không liên tục của năng lượng mặt trời, trong thời gian nhất định chỉ có một lượng rất nhỏ phóng xạ sẽ được nhận. Vào ban đêm hoặc trong lúc có mây lớn che phủ, lượng năng lượng được sản xuất bởi các bộ thu sẽ là khá nhỏ. Các bộ lưu trữ có thể giữ năng lượng dư thừa sản xuất trong giai đoạn năng suất tối đa, và xả nó khi năng suất giảm xuống. Trong thực tế, một nguồn cung cấp điện dự phòng thường được thêm vào nhằm đảm bảo cho các tình huống khi lượng năng lượng được yêu cầu là lớn hơn những gì đang được sản xuất và những gì được lưu trữ trong các thùng chứa. Phương pháp thu thập và lưu trữ năng lượng mặt trời khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng trong kế hoạch của các máy phát điện năng lượng mặt trời. Nói chung, có ba dạng thu gom và nhiều hình thức của các đơn vị lưu trữ. Ba dạng thu gom đó là thu bằng tấm phẳng, thu gom tập trung, và thu thụ động. Bộ thu tấm phẳng là loại thường được sử dụng của bộ thu ngày nay. Chúng là những mảng của tấm pin mặt trời được sắp xếp trong một mặt phẳng đơn. Chúng hầu như có mọi kích cỡ, và sản lượng có liên quan trực tiếp đến một số thông tin bao gồm kích thước, bề mặt, và vệ sinh. Các thông tin này đều ảnh hưởng đến lượng phóng xạ rơi trên các bộ thu. Thường thì những tấm thu có cơ chế tự động mà giữ chúng luôn vuông góc với mặt trời. Năng lượng bổ sung thu được trong quá trình điều chỉnh đó nhiều hơn ban đầu nên đủ bù đắp cho năng lượng cần thiết để điều khiển máy móc phụ. Trọng tâm của bộ thuchủ yếu là bề mặt phẳng của nó với các thiết bị quang học được sắp xếp để tối đa hóa các bức xạ rơi vào trọng tâm của bộ thu. Công nghệ này hiện nay chỉ được sử dụng ở một vài vùng lãnh thổ. Lò năng lượng mặt trời là một ví dụ của công nghệ này. Mặc dù họ có thể sản xuất số lượng lớn hơn năng lượng tại một điểm nhất định so với tấm thu bằng mặt phẳng, nhưng họ sẽ mất một số bức xạ mà các tấm phẳng này không tiếp 5SVTH: Nguyễn Quang Giới ... - tailieumienphi.vn