1. Trang Chủ
  2. Năng lượng
  3. Hệ thống năng lượng mặt trời

Hệ thống năng lượng mặt trời

Tài liệu trình bày những thông tin giới thiệu chung; cấu hình tiêu biểu của năng lượng mặt trời; pin năng lượng mặt trời; bộ kích Inverter; bộ điều khiển sạc; phương pháp thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời; hòa hệ thống và lưới điện quốc gia. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời LỜI NÓI ĐẦU http://ast­vn.com/Vie/he_thong.aspx?gid=1&idht=5 Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài ngườ

Thể loại Tài liệu miễn phí Năng lượng

Số trang 67

Ngày tạo 10/4/2021 3:40:05 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.65 M

Tên tệp

Tải Hệ thống năng lượng mặt trời (.pdf)

Xem mẫu

  1. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời LỜI NÓI ĐẦU http://ast­vn.com/Vie/he_thong.aspx?gid=1&idht=5 Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh  dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng  ngày càng nhiều ,nhất là trong 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 (bio.gas, …) 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  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 thay thế đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không  cạn kiệt (tái sinh), và dễ sử dụng.    Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng  lượng hầu như vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình  nghiêng 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 của  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 bạn. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và  ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình.   Cuốn sách 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 đồi 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 dạt  kết quả, bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để năng 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 tính sáng tạo và hứng thú học tập. Nguyễn Đình Trai
  2. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời MỤC LỤC   Trang A­ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIÊN NĂNG   LƯỢNG MẶT TRỜI.............................................................................................................3 I­ GIỚI THIỆU CHUNG....................................................................................................3 II­ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.........................................................................................3 III­ CẤU HÌNH TIÊU BIỂU.................................................................................................6 B­.......................................ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ................................................................................................................................................10 CHƯƠNG I: PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.......................................................................10 I­ ƯU THẾ CỦA ĐIÊN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI..................................................10 II­ TÌM HIỂU CHUNG VỀ PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI.......................................11 III­ ƯU, NHƯỢC ĐIỂM....................................................................................................19 IV­ ỨNG DỤNG PIN MẶT TRỜI Ở VIỆT NAM............................................................21 CHƯƠNG II: BỘ KÍCH INVERTER.........................................................................................26 I­ LOẠI INVERTER CHO HỆ THỐNG..........................................................................26 II­ HÌNH ẢNH, CẤU TẠO................................................................................................29 III­ HOẠT ĐỘNG CỦA INVERTER.................................................................................31 CHƯƠNG III: BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC......................................................................................41 CHƯƠNG IV: BATTERY(ẮC QUY)........................................................................................43 I­ GIỚI THIỆU.................................................................................................................43 Nguyễn Đình Trai
  3. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời II­ CẤU TẠO......................................................................................................................43 III­ PHÂN LOẠI, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐÔNG................................................................45 CHƯƠNG V: PP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI....................56 CHƯƠNG VI: HÒA HỆ THỐNG VÀO LƯỚI ĐIỆN QUỐC GIA.........................................57 A­ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN  NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI     I – GIỚI THIỆU CHUNG: Nguyễn Đình Trai
  4. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời  Một tế bào quang điện (cell) Tấm Pin năng lượng mặt trời  (solar cells panel)  Pin mặt trời, hay pin quang điện, ký hiệu là PV, là hệ thống các tấm vật liệu đặc  biệt có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng.  Pin mặt trời  được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể  (monocrystalline) và đa tinh thể (polycrystalline) có hiệu suất cao (15% ­ 18%),  công suất từ 25Wp đến 240Wp và có tuổi thọ trung bình 30 năm. II – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG  MẶT TRỜI: Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng  điện một chiều (DC). Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị  điện tử có chức năng điều hoà tự động các quá trình nạp điện vào ắc­quy và phóng  điện từ ắc­quy ra các thiết bị điện một chiều (DC). Trường hợp công suất giàn pin  đủ lớn, trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ đổi điện để chuyển dòng một chiều  thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn,  quạt, radio, TV…).  III ­ CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG  MẶT TRỜI:       S Tên thiết bị   Ghi chú  tt     Solar Cells  Monocrystalline (đơn tinh thể ) Polycrytalline (đa  1 Panel   tinh thể)   Solar  Lựa chọn tùy mức điện thế và công suất của hệ  2 Regulator thống   DC­AC  Dạng sóng ra : Step Wave hoặc Sine Wave 3 Inverter    Battery (ắc­ Bình khô, kín khí, không cần bảo dưỡng. 4 quy)    Khung, gá  Chuyên dụng cho hệ thống 5   Dây cáp  Chuyên dụng cho hệ thống (ngoài trời và trong nhà) 6    Phụ kiện  Linh, phụ kiện đồng bộ khác 7 lắp đặt  Nguyễn Đình Trai
  5. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời 1­  PANEL MẶT TRỜI : Tấm pin Panel mặt trời  (solar cells panel) biến đổi quang năng hấp thụ từ  mặt trời để biến thành điện năng. Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời  Hiệu suất: từ 15% ­ 18% Công suất: từ 25Wp đến 175 Wp Số lượng cells trên mỗi  tấm pin : 72 cells Kích thước cells: 5 – 6 inchs Loại cells: monocrystalline và  polycrystalline Chất liệu của khung nhôm Tuổi thọ trung bình của tấm pin : 30 năm  Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công suất lớn không hạn chế, có  thể hòa lưới (grid), hoặc hoạt động độc lập như 1 hệ thống back­up điện. Trong  một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt trời  đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển). Công suất và điện áp của một hệ  thống sẽ phụ thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin Panel mặt trời  lại với  nhau.Các tấm pin Panel mặt trời  được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được  ánh nắng tốt nhất từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu  đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ…  2­ BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC:  ­ Là thiết bị thực hiện chức năng điều tiết sạc cho ắc­quy, bảo vệ cho ắc­ quy chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc­quy, và  giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu quả và lâu dài.  ­ Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của Panel mặt trời vào ắc­ quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải.  ­ Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc  điện thế thấp (
  6. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời ­ Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không  còn ánh nắng. ­ Ắc­quy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào  công suất và đặc điểm của hệ thống pin panel mặt trời . Hệ thống có công suất  càng lớn thì cần sử dụng ăc­quy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc­quy  kết nối lại với nhau. 5­ KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP:  ­ Để đảm bảo cho hệ thống pin Panel mặt trời  đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng  nhiều nhất và lâu nhất) và hiệu suất sử dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài,  chúng ta cần dùng đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng. ­ Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin Panel mặt trời cần được  lắp đặt theo 1 góc nghiêng và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ  thể). ­ Lưu ý khi lắp đặt tránh các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa  chọn những vị trí có thể hứng được nắng tốt nhất cho cả ngày. ­ Các phụ kiện đồng bộ kèm theo : ống, công tắc, bảng điện, Vaseline,  domino, ổ cắm… để lắp hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời  1 : Tấm pin mặt trời (Solar Panel)  2: Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller) 3 : Bộ kích điện DC­AC (Solar Inverter)  Nguyễn Đình Trai
  7. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời 4 : Cầu dao chuyển mạch (Solar Inverter)  5 : Ắc quy (Battery)  Mô tả hoạt động của hệ thống: Đây là sự tích hợp của hai hệ thống thành một hệ thống liên hoàn bao gồm: Hệ thống Sản xuất điện năng từ Mặt trời thành điện 220VAC/50Hz bổ sung  vào điện lưới (On grid). Hệ thống Lưu trữ biến đổi điện điện năng từ Mặt trời thành điện  220VAC/50Hz (Off grid). Tuy nhiên, quý khách vẫn có thể sử dụng từng hệ thống trên một cách độc  lập tùy theo nhu cầu cụ thể. Khi khởi động Battery bank luôn được ưu tiên nạp điện từ Mặt trời cho đến  khi đầy. Lúc này Grid­Tie Solar Inverter (GTSI) chưa làm việc. Khi Battery bank đầy bộ Inverter­Solar Charger (ISC) sẽ ngưng sạc và bộ  GTSI sẽ hoạt động: Biến đổi điện DC từ Solar panel thành điện AC 220V có điện  áp, tần số ­ pha trùng với điện lưới và được hòa trực tiếp vào lưới điện – Việc bán  điện sẽ được thông qua đồng hồ W1. Khi có điện lưới, điện năng cho tải thông thường và tải ưu tiên sẽ được cấp  qua đồng hồ điện W2 (điện mua) ­ do ISC lúc này đang ở chế độ On grid. Nguyễn Đình Trai
  8. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời Khi mất điện lưới, ISC sẽ lấy điện DC từ Battery bank và Solar để biến đổi  thành điện AC 220V cung cấp cho tải ưu tiên. Đồng thời GTSI sẽ ngưng làm việc. B­ ĐI SÂU VÀO HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG  MẶT TRỜI CHƯƠNG I:  PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I­  Ưu thế của năng lượng mặt trời  1.  Năng lượng hiện tại       Trong cuộc sống hang ngày , chúng ta sử  dụng khối lượng năng lượng  khổng lồ. Cuộc sống của chúng ta xoay quanh sự  tiêu thụ  các nguồn tài nguyên  thiên nhiên và tiêu thụ năng lượng .   Phần lớn trong tỷ lệ tiêu thụ năng lượng dược dùng cho sưởi ấm­58% một   phần trong số này có thể cung cấp từ năng lượng mặt trời .  Kế tiếp là nấu nước, chiếm 24% tổng năng lượng tiêu thụ, hoàn toàn có thể  nấu nước bằng năng lượng mặt  trời . Điều dó có nghĩa là có thể đáp ứng 83% nhu cầu năng lượng bằng công nghệ  năng lượng mặt trời .   Phần năng lượng, 13% được dùng để  tạo ra điện năng để  cung cấp cho   chiếu sáng và các thiết bị gia dụng.  Năng lượng được dùng cho nấu ăn,5% cũng có thể tạo ra từ năng lượng. 2. Lý do chọn năng lượng mặt trời   Năng lượng mặt trời là dạng năng lượng sạch, xanh, miễn phí, và có giá trị  sử  dụng tốt nhất. mặt trời đã xuất hiện cách đây 5 tỷ  năm và tiếp tục them 5 tỷ  năm nủa, quá đủ cho loài người. Nguyễn Đình Trai
  9. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời    Chúng ta đang tìm các công nghệ  sử  dụng dạng năng lượng này một cách  hiệu quả nhất, do đây là năng lượng sạch, rất than thiện vơi môi trường. Đây thực   sự là nguồn tài nguyên khổng lồ. tuy năng lượng mặt trời tập chung chủ yếu ở  3.   Năng lượng hiện nay   Cơ quan năng lượng quốc tế dự báo khai thác năng lượng của 33 trong số 48   nhà sản xuất dẩu mõ hàng đầu thế giới đang giảm. Điều đó đang thành hiện thực.  Không chỉ có đỉnh sản lượng dầu mõ, hiện nay còn có đỉnh than đá, đỉnh khí  tự nhiên, và đỉnh uranium. Tất cả các nguồn tài nguyên này đều có giới hạn, không   thể khai thác mãi mãi.   Điều đó có nghĩa là những người tin tưởng vào năng lượng hạt nhân có thể  bị sốc, năng lượng hạt nhân từng được coi là nguồn thay thế hửu hiệu cho nhiên  liệu tàn dư sinh học, nhưng mọi người phải đối mặt với cùng một vấn đề. Nếu  tất cả đều chuyển sang năng lượng hạt nhân, tốc độ tiêu thụ uranium sẽ tăng  nhanh, chưa kể các nguy cơ về an toàn hạt nhân. II­ Tìm hiểu chung về pin năng lượng năng lượng mặt  trời:      Nguyễn Đình Trai
  10. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời 1. Hướng đặt:      Điều   khiển   tấm   pin   theo   mùa   (xuân,   hạ,   thu,   đông)   cũng   là   1   vấn   đề chúng ta đã biết, với mỗi mùa khác nhau, tại 1 địa điểm nhất đinh, mặt trời sẽ có 1   góc chiếu khác nhau. Nguyễn Đình Trai
  11. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời 2. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo  Nhiên liệu hóa thạch theo tính toán của các nhà khoa học và môi trường học  sẽ cạn kiệt trong vòng 50 năm nữa nếu cứ sử dụng với tốc độ hiện nay. Việc tìm  năng lượng thay thế là bài toán cấp bách của toàn nhân loại . Có ý kiến cho rằng  Nguyễn Đình Trai
  12. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời điện hạt nhân là một giải pháp, nhưng với mức độ an toàn và bản chất của quá  trình không thuận nghịch của phản ứng hạt nhân không cho ta kết quả như mong  đợi .Năng lượng mặt trời xét về lâu dài mới là giải pháp cho tương lai. Một trong  các nguyên nhân khác của việc sử dụng năng lượng mặt trời đó là do tính sạch của  nó về mặt môi trường. Trong quá trình sử dụng nó không sinh ra khí nhà kính hay  gây ra các hiệu ứng tiêu cực tới khí hậu toàn cầu. Việc dạy học gắn với nội dung  này nhằm giáo dục ý thức môi trường và sự chuẩn bị hành trang cho chủ nhân  tương lai là cần thiết và phù hợp . Có 2 cách chính sử dụng năng lượng mặt trời:       ­ Sử dụng dưới dạng nhiệt năng : lò hấp thụ mặt trời, nhà kính...       ­ Sử dụng thông qua sự chuyển hoá thành điện năng: Hệ thống pin mặt trời Câu hỏi đặt ra là pin mặt trời hoạt động thế nào         Pin mặt trời là thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện trong bán dẫn ( thường  gọi là hiệu ứng quang điện trong ­ quang dẫn) để tạo ra dòng điện một chiều từ  ánh sáng mặt trời. Loại pin mặt trời thông dụng nhất hiện nay là loại sử dụng Silic  tinh thể. Để hiểu về nguyên lý làm việc của pin mặt trời loại này chúng ta cần  biết một vài đặc điểm của chất bán dẫn Silic.        Trong bảng tuần hoàn Silic (Si) có số thứ tự 14­ 1s22s22p63s23p2 . Các điện tử  của nó được sắp xếp vào 3 lớp vỏ. 2 lớp vỏ bên trong được xếp đầy bởi 10 điện  tử. Tuy nhiên lớp ngoài cùng của nó chỉ được lấp đầy 1 nửa với 4 điện tử 3s23p2.  Điều này làm nguyên tử Si có xu hướng dùng chung các điện tử của nó với các  nguyên tử Si khác. Trong cấu trúc mạng tinh thể nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên  tử Si lân cận để lớp vỏ ngoài cùng có chung 8 điện tử (bền vững).  Nguyễn Đình Trai
  13. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời          Tinh thể Si tinh khiết là chất bán dẫn dẫn điện rất kém vì các điện tử bị giam  giữ bởi liên kết mạng, không có điện tử tự do. Chỉ trong điều kiện kích thích  quang, hay nhiệt làm các điện tử bị bứt ra khỏi hiên kết, hay nói theo ngôn ngữ  vùng năng lượng là các điện tử (tích điện âm) nhảy từ vùng hóa trị lên vùng dẫn bỏ  lại vùng hóa trị 1 lỗ trống (tích điện dương), thì khi đó chất bán dẫn mới dẫn điện.        Để tăng khả năng dẫn điện của bán dẫn silicon người ta thường pha tạp chất  vào trong đó. Trước tiên ta xem xét trường hợp tạp chất là nguyên tử phospho (P)  với tỷ lệ khoảng một phần triệu. P có 5 điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng nên khi liên  kết trong tinh thể Si sẽ dư ra 1 điện tử. Điện tử này trong điều kiện bị kích thích  Nguyễn Đình Trai
  14. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời nhiệt có thể bứt khỏi liên kết với hạt nhân P để khuếch tán trong mạng tinh thể.  Chất bán dẫn Si pha tạp P được gọi là bán dẫn loại N :       (Negative) vì có tính chất dẫn điện bằng các điện tử tự do. Ngược lại, nếu  chúng ta pha tạp tinh thể Si bằng các nguyên tử Boron (B) chỉ có 3 điện tử ở lớp  vỏ, chúng ta sẽ có chất bán dẫn loại P (Positive) có tính chất dẫn điện chủ yếu  bằng các lỗ trống.  Nguyễn Đình Trai
  15. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời         Điều gì sẽ xảy ra khi ta cho 2 loại bán dẫn trên tiếp xúc với nhau. Khi đó, các  điện tử tự do ở gần mặt tiếp xúc trong bán dẫn loại N sẽ  sẽ khuyếch tán từ bán  dẫn loại N ­> bán dẫn loại P và  lấp các lỗ trống trong phần bán dẫn loại P này.          Liệu các điện tử tự do của bán dẫn N có bị chạy hết sang bán dẫn P hay  không? Câu trả lời là không. Vì khi các điện tử di chuyển như vậy nó làm cho bán  dẫn N mất điện tử và tích điện dương, ngược lại bán dẫn P tích điện âm. Ở bề  mặt tiếp xúc của 2 chất bán dẫn bây giờ tích điện trái ngược và xuất hiện 1 điện  trường hướng từ bán dẫn N sang P ngăn cản dòng điện tử chạy từ bán dẫn N sang  P. Và trong khoảng tạo bởi điện trường này hầu như không có e hay lỗ trống tự do  Nguyễn Đình Trai
  16. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời .                                                                   Thiết bị mà chúng ta vừa mô tả ở trên chính là 1 đi ốt bán dẫn. Điện trường  tạo ra ở bề mặt tiếp xúc làm nó chỉ cho phép dòng điện tử chạy theo 1 chiều, ở  đây là từ bán dẫn loại P sang bán dẫn loại N, dòng điện tử sẽ không được phép  chạy theo hướng ngược lại. Để lí giải vì sao bạn có thể liên hệ một cách đơn giản  đến phần tĩnh điện.         Pin quang điện không phải cái gì khác chính là một điốt bán dẫn có diện tích  bề mặt rộng và có lớp N cực mỏng để ánh sáng có thể truyền qua. Khi chiếu ánh  sáng vào pin quang điện một phần sẽ bị phản xạ ( và do đó trên bề mặt pin  quang điện có một lớp chống phản xạ ) và một phần bị hấp thụ khi truyền qua lớp  N. Một phần may mắn hơn đến được lớp chuyển tiếp, nơi có các cặp e và lỗ trống  nằm trong điện trường của bề mặt giới hạn p­n. Với các bước sóng thích hợp sẽ  truyền cho e một năng lượng đủ lớn để bật khỏi liên kết. Sẽ không thể có chuyện  gì nếu không có điện trường nhỏ tạo bởi lớp chuyển tiếp. Đó là lí do giải thích vì  sao nếu ta chiếu ánh sáng vào một vật bán dẫn thì không thể sinh ra dòng điện .          Nhưng cặp e và lỗ trống này nằm trong tác dụng của điện trường do đó e sẽ  bị kéo về phía bán dẫn loại n còn lỗ trống bị kéo về phía bán dẫn loại p.kết quả là   nếu ta nối hai cực vào hai phần bán dẫn loại  n và p sẽ đo được một hiệu điện thế.  Giá trị hiệu điện thế này phụ thuộc vào bản chất của chất làm bán dẫn và tạp  chấp được hấp phụ . Với Si ( B;P) thì giá trị này ở khoảng 0,6V.         Ánh sáng mặt trời cung cấp cho chúng ta khoảng 1 kilowatt/m2 ( Chính xác là  1,34 kW/m2: Đây chính là hằng số mặt trời) , tuy nhiên các hiệu suất chuyển thành  điện năng của các pin mặt trời chỉ vào khoảng 8% đến 12%. Tại sao lại ít vậy. Câu  trả lời là ánh sáng mặt trời có phổ tần số khá rộng. Không phải tần số nào cũng có  đủ năng lượng để kích thích điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn. Chỉ có những  photon năng lượng cao hơn khe vùng bán dẫn mới làm được điều này. Đối với bán  dẫn Si khe vùng vào khoảng 1.1eV. Các photon năng lượng thấp hơn sẽ không sử  Nguyễn Đình Trai
  17. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời dụng được. Nếu photon có năng lượng cao hơn khe vùng thì phần năng lượng dư  đó cũng không có đóng góp gì thêm. Vậy tại sao chúng ta không chọn các vật liệu  có khe vùng hẹp để tận dụng nguồn photon tần số thấp. Vấn đề là khe vùng cũng  xác định hiệu điện thế (hay điện trường) ở bề mặt tiếp xúc. Khe vùng càng bé thì  hiệu điện thế này càng bé. Nên nhớ công suất của dòng điện bằng hiệu điện thế  nhân với dòng. Người ta đã tính toán được khe vùng tối ưu là vào khoảng 1.4eV,  khi đó công suất dòng điện thu được tối đa.         Một nguyên nhân nữa cũng cản trở việc nâng cao hiệu suất của pin mặt trời,  đó là cách chúng ta bố trí các tiếp xúc kim loại để lấy dòng điện. Ở mặt dưới của  tấm pin hiển nhiên ta có thể cho tiếp xúc với 1 tấm kim loại nhưng ở mặt trên nó  cần trong suốt để ánh sáng có thể đi qua. Nếu chỉ bố trí các tiếp xúc ở mép tấm pin  thì các điện tử phải di chuyển quá xa trong tinh thể Si mới vào được mạch điện  (chú ý là bán dẫn Si dẫn điện kém, tức điện trở của nó lớn). Vì vậy người ta  thường dùng 1 lưới kim loại phủ lên bề mặt của pin mặt trời. Tuy nhiên kích  thước lưới không thể giảm vô hạn nên cũng phần nào làm giảm hiệu suất chuyển  năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.         Có người nói: năng lượng làm ra một hệ thống pin mặt trời lớn hơn năng  lượng nó thu được trong quá trình dùng ( hay nói một cách đời sống hơn tiền mua  nó đắt hơn tiền mua điện: Điều này trước đây là đúng, tuy nhiên với công nghệ  hiện nay tỉ lệ này là 1:4 nghiêng về tiền thu được. Tức là bỏ 1 triệu mua hệ thống  thì sẽ thu được 4 triệu tiền năng lượng thu được )        Một thực tế là việc sử dụng năng lượng Mặt trời ở nước ta còn quá xa vời là  do ta ỷ vào nguồn năng lượng thủy điện ( cũng là một loại năng lượng sạch)  nhưng thực tế nhu cầu tiêu thụ điện và sự khổ sở vì tình trạng các hồ chứa xuống  dưới mức chết đã gióng một hồi chuông nhẹ tới suy nghĩ này của toàn bộ mọi  người! 3. Sơ đồ cơ bản của hệ thống điện năng lượng mặt trời Nguyễn Đình Trai
  18. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời III­    Ưu, Nhược điểm của năng lượng mặt trời: 1. Ưu điểm: Giúp bạn tiết kiệm tiền: ­ Sau khi đầu tư ban đầu đã được thu hồi, năng lượng từ mặt trời là thiết thực  miễn phí. ­ Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tư này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu hộ  gia đình của bạn sử dụng điện. ­ Ưu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí của bạn. ­ Nếu hệ  thống pin mặt trời sản xuất năng lượng nhiều hơn bạn sử  dụng,  chính phủ của bạn có thể mua điện từ bạn.  ­ Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng. ­ Năng lượng mặt trời không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu. ­ Nó không bị   ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó  không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu. ­ Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới. ­ Việc sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp làm giảm chi phí y tế. Thân thiện với môi trường: Nguyễn Đình Trai
  19. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời ­ Năng lượng mặt trời sạch,  tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than đá)  và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường của chúng tôi. ­ Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit nitơ,   khí lưu huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển giống như  nhiều hình thức truyền   thống của các thế hệ điện không. ­ Vì vậy năng lượng mặt trời không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu, mưa   axit hoặc sương mù. ­ Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại. ­ Đó là tạo ra nơi cần thiết. ­ Bằng cách không sử  dụng bất kỳ  nhiên liệu, năng lượng mặt trời không  đóng góp cho các chi phí và các vấn đề của việc thu hồi và vận chuyển nhiên liệu   hoặc lưu trữ chất thải phóng xạ. Độc lập, bán độc lập ­ Năng lượng Mặt trời có thể  được sử  dụng để  bù đắp năng lượng tiêu thụ,   cung cấp tiện ích. Nó không chỉ  giúp giảm hóa đơn điện của bạn, nhưng cũng sẽ  tiếp tục cung cấp điện trong trường hợp bị cúp điện. ­ Một hệ  thống năng lượng mặt trời có thể  hoạt động hoàn toàn độc lập,  không đòi hỏi một kết nối đến một mạng lưới điện hoặc khí ở  tất cả. Hệ  thống  do đó có thể được cài đặt trong vị trí từ xa (giống như đăng nhập cabins kỳ nghỉ),   làm cho nó thực tế hơn và hiệu quả hơn tiện ích cung cấp điện cho một trang web   mới. ­ Việc sử  dụng năng lượng mặt trời làm giảm sự  phụ  thuộc vào các nguồn   nước ngoài và / hoặc tập trung năng lượng,  ảnh hưởng do thiên tai, các sự  kiện  quốc tế và vì thế góp phần vào một tương lai bền vững. ­ Năng lượng mặt trời hỗ  trợ  việc làm địa phương và tạo ra sự  giàu có, thúc  đẩy nền kinh tế địa phương. ­ Các hệ  thống năng lượng mặt trời hầu như bảo dưỡng miễn phí và sẽ  kéo  dài trong nhiều thập kỷ. ­ Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ. ­ Họ  hoạt động âm thầm, không có bộ  phận chuyển động, không có mùi khó  chịu phát hành và không yêu cầu bạn phải thêm bất kỳ nhiên liệu. Nguyễn Đình Trai
  20. Công ty TNHH VIETPECO Hệ thống điện năng lượng mặt trời ­ Thêm tấm pin mặt trời có thể dễ dàng được thêm vào trong tương lai khi nhu   cầu của gia đình bạn phát triển. 2. Khó khăn năng lượng mặt trời (nhược điểm) ­ Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ  thống năng   lượng mặt trời, phần lớn là vì chi phí cao của các vật liệu bán dẫn được sử dụng  trong việc xây dựng một. ­ Chi phí năng lượng mặt trời cũng là cao so với tiện ích­cung cấp điện không   tái tạo. Như  tình trạng thiếu năng lượng đang trở  nên phổ  biến hơn, năng lượng   mặt trời ngày càng trở nên giá cạnh tranh. ­ Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để  cài đặt để  đạt  được một mức độ tốt hiệu quả. ­ Hiệu quả của hệ thống cũng phụ  thuộc vào vị  trí của mặt trời, mặc dù vấn  đề này có thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định. ­ Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị   ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các   đám mây, gây ô nhiễm trong không khí. ­ Tương tự như vậy, không có năng lượng mặt trời sẽ được sản xuất vào ban   đêm mặc dù một hệ thống pin dự phòng và / hoặc đo net sẽ giải quyết vấn đề này. IV­ Ứng dụng pin mặt trời ở Việt Nam  Pin mặt trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng mặt trời  (NLMT) qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin mặt trời (PMT) có ưu điểm là gọn  nhẹ, có thể lắp bất kỳ ở đâu có ánh sáng mặt trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ  trụ. Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển với tốc độ rất nhanh, nhất là  ở các nước phát triển. Ngày nay ứng dụng NLMT để chạy xe thay thế dần nguồn  năng lượng truyền thống.         Tuy nhiên giá thành thiết bị pin mặt trời còn khá cao, trung bình hiện nay  khoảng 5 ­ 10 USD/Wp, nên ở những nước đang phát triển, pin mặt trời hiện mới  chỉ có khả năng duy nhất là cung cấp năng lượng điện sử dụng cho các vùng sâu,  vùng xa, nơi đường điện quốc gia chưa có.          Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của nhà nước (các bộ, ngành) và một số tổ chức  quốc tế đã thực hiện thành công việc xây dựng các trạm pin mặt trời có công suất  khác nhau phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hóa của các địa phương vùng sâu,  vùng xa, các công trình nằm trong khu vực không có lưới điện. Tuy nhiên hiện nay  pin mặt trời vẫn đang còn là món hàng xa xỉ đối với các nước nghèo như chúng ta.         Đi đầu trong việc phát triển ứng dụng này là ngành bưu chính viễn thông. Các  Nguyễn Đình Trai
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học