Đang tải... (xem toàn văn)
Tiểu luận môn họcNĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNGĐề tài: Nghiên cứu ứng dụng của năng lượng mặt trời (Pin Mặt Trời)
Trường ĐHBK Đà Nẵng Khoa Cơ khí giao thông Tiểu luận môn học NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng của năng lượng mặt trời (Pin Mặt Trời) Nhóm SV: 1.Cao Thanh Giang 2.Nguyễn Bá Thành 3.Nguyễn Đức Hoàng 4.Trần Văn Bình 5.Nguyễn Viết Mỹ Lời nói đầu Từ khi con người biết đến sử dụng nhiên liệu phục vụ cho hoạt động sống cho đến nay, các nguồn nhiên liệu truyền thống như xăng, dầu, than,… vẫn được sử dụng rộng rãi. Việc sử dụng các nguồn nhiên liệu này gây nên sự ô nhiễm môi trường sống, mặt khác các nguồn nhiên liệu này cũng đang dần cạn kiệt. Chính vì thế con người đã và đang nghiên cứu để tìm ra các nguồn nhiên liệu khác sạch hơn, nhiều hơn như năng lượng gió, năng lượng đại dương, năng lượng mặt trời(NLMT). Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên quy mô rộng thì mới chỉ thực sự vào cuối thế kỷ 18 và cũng chủ yếu ở những nước nhiều năng lượng mặt trời, những vùng sa mạc Từ sau các cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới năm 1968 và 1973, NLMT càng được đặc biệt quan tâm. Các nước công nghiệp phát triển đã đi tiên phong trong việc nghiên cứu ứng dụng NLMT. I/ Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng năng lượng Mặt Trời 1. Năng lượng Mặt Trời là gì? Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này. Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. 2. Nghiên cứu và ứng dụng NLMT trên Thế Giới Trên Thế giới, các nước có nhiều ánh nắng Mặt Trời sẽ thuận lợi hơn trong việc ứng dụng NLMT vào cuộc sống vì có nguồn ánh sang dồi dào. Tại Thái Lan, Malaysia, Trung Quốc, Hàn Quốc từ nhiều năm nay đã coi hướng phát triển năng lượng tái tạo như một quốc sách vì thế năng lượng mặt trời ở đây có sự tăng trưởng rất mạnh và chiếm một tỷ lệ đáng kể trong cơ cấu phân bổ điện năng. Tại Mỹ, Hungary, Đức, Thụy Sỹ từ nhiều năm nay cũng đã tăng nhanh tốc độ xây dựng các nhà máy sản xuất pin mặt trời, trong đó chủ yếu xây dựng các nhà máy sản xuất pin màng mỏng vô định hình. I/ Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng năng lượng Mặt Trời • Hiện nay, trên thế giới đang sử dụng ba dạng pin mặt trời là tấm pin mặt trời tinh thể, đa tinh thể và màng mỏng vô định hình. Trong đó, pin màng mỏng vô định hình (Amorphous Silicon (a-Si)) được đặc biệt quan tâm bởi qua thời gian vận hành loại pin này đã thể hiện tính ổn định và cho hiệu suất cao. • Bằng những thí nghiệm khác, các nhà khoa học còn xác định được pin a-Si có thể làm việc được trong điều kiện trời có mây mù và cả trong môi trường không khí có nhiệt độ cao mà các pin khác không làm việc được. Điều này đã làm sáng tỏ vì sao trong bảng kết quả thí nghiệm ở trên pin a-Si cho sản lượng điện nhiều hơn hai loại pin tinh thể. I/ Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng năng lượng Mặt Trời 3. Tại Việt Nam Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới, với dải bờ biển dài hơn 3.000km, có hàng nghìn đảo hiện có cư dân sinh sống nhưng nhiều nơi không thể đưa điện lưới đến được. Vì vậy, sử dụng năng lượng mặt trời như một nguồn năng lượng tại chỗ để thay thế cho các dạng năng lượng truyền thống, đáp ứng nhu cầu của các vùng dân cư này là một kế sách có ý nghĩa về mặt kinh tế, an ninh quốc phòng. Tuy nhiên, việc ứng dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam cho đến nay chưa phát triển. Vì vậy, việc nghiên cứu triển khai áp dụng năng lượng thay thế trong đó có năng lượng mặt trời là điều hết sức cần thiết. 1. Khái niệm về Pin Mặt Trời Pin Mặt Trời là phương pháp sản xuất điện trực tiếp từ năng lượng Mặt Trời qua thiết bị biến đổi quang điện. Pin Mặt Trời có ưu điểm là gọn nhẹ, có thể lắp đặt ở bất kỳ đâu có ánh sang Mặt Trời, đặc biệt là trong lĩnh vực tàu vũ trụ. Ứng dụng NLMT dưới dạng này được phát triển rất nhanh nhất là ở các nước phát triển. 3. Cơ sở lý thuyết của ứng dụng năng lượng Pin Mặt Trời Pin MT làm việc theo nguyên lý là biến đổi trực tiếp bức xạ MT thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện. II/ Cơ sở lý thuyết của ứng dụng năng lượng Mặt Trời - Pin Mặt Trời a) Hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên vào năm 1839 bởi nhà Vật Lý người Pháp Alexandre Edmond Becquerel. Tuy nhiên đến năm 1883 một Pin năng lượng mới được tạo thành bởi Charles Fritts , ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp cực mỏng vàng để tạo mạch nối. E2 E1 hv Hình 1.Hệ 2 mức năng lượng Xét một hệ 2 mức năng lượng điện tử (hình 1) E1<E2. Bình thường điện tử chiếm mức năng lượng thấp hơn E1. Khi nhận bức xạ mặt trời, lượng tử ánh sang photon có năng lượng hv (h là hằng số Planck, v là vận tốc ánh sáng) bị điện tử hấp thụ và chuyển lên mức năng lượng E2. II/ Cơ sở lý thuyết của ứng dụng năng lượng Mặt Trời - Pin Mặt Trời Ta có phương trình cân bằng năng lượng: hv = E2-E1 Trong các vật thể rắn, do tương tác rất, mạnh của mạng tinh thể lên điện tử vòng ngoài, nên các mức năng lượng của nó bị tách ra nhiều mức năng lượng sát nhau và tạo thành các vùng năng lượng (hình 2). Vùng năng lượng thấp bị các điện tử chiếm đầy khi ở trạng thái cân bằng gọi là vùng hóa trị, mà mặt trên của nó là mức năng lượng Ev. Vùng năng lượng phía trên tiếp đó hoàn toàn trống hoặc chỉ bị chiếm một phần gọi là vùng dẫn, mặt dưới của vùng có năng lượng là Ec. II/ Cơ sở lý thuyết của ứng dụng năng lượng Mặt Trời - Pin Mặt Trời Cách ly giữa 2 vùng hóa trị và vùng dẫn là một vùng cấp có độ rộng với năng lượng là Eg, trong đó không có mức năng lượng cho phép nào của điện tử. Khi nhận bức xạ Mặt trời, photon có năng lượng hv tới hệ thống và bị điện tử ở vùng hóa trị thấp hấp thu và nó có thể chuyển lên vùng dẫn để tạo thành điện tử tự do e- ,để lại ở vùng hóa trị một lỗ trống có thể coi như hạt mang điện dương h+ . Lỗ trống này có thể di chuyển và tham gia vào quá trình dẫn điện. Tóm lại, khi vật rắn nhận tia bức xạ của Mặt trời, điện tử ở vùng hóa trị hấp thụ năng lượng photon hv và chuyển lên vùng dẫn và tạo ra cặp hạt điện tử-lỗ trống: e- - h+ , tức là đã tạo ra một điện thế, hiện tượng đó gọi là hiệu ứng quang điện bên trong. II/ Cơ sở lý thuyết của ứng dụng năng lượng Mặt Trời - Pin Mặt Trời b) Nguyên lý hoạt động của Pin mặt trời Dựa vào hiệu ứng quang điện mà người ta chế tạo Pin mặt trời để biến ánh sang mặt trời thành điện năng sử dụng cho cuộc sống. Pin Mặt Trời II/ Cơ sở lý thuyết của ứng dụng năng lượng Mặt Trời - Pin Mặt Trời [...]... bị của ứng dụng năng lượng Pin Mặt Trời Pin Mặt Trời được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống của con người chúng ta ngày này Nó được dùng để cung cấp điện cho sinh hoạt, sản xuất của con người, dùng để thay thế các nhiên liệu truyền thống như xăng, dầu…để chạy động cơ Một trong ứng dụng của Pin Mặt Trời đó là tạo ra năng lượng điện phục vụ cho sinh hoạt hàng ngày của con người Sơ đồ, trang thiết bị của. .. sạc năng lượng mặt trời di động Máy tính xách tay được tích hợp tấm pin năng lượng mặt trời, tăng thời gian sử dụng cho người làm việc IV/ Ứng dụng năng lượng Pin Mặt Trời trong việc thay thế cho năng lượng truyền thống trong việc phát điện và động cơ đốt trong hiện nay 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. .. hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và nhất là phế thải nguyên tử vẫn còn là một nan đề chưa giải quyết được của nhân loại Do đó, năng lượng mặt trời thiết nghĩ vẫn là một nguồn năng lượng tương đối tối ưu cho điều kiện Việt Nam ứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát triển kinh tế trong tương lai Sử dụng năng lượng Mặt Trời sẽ góp phần hạn chế: • Việc hạn chế hiệu ứng nhà kính, và sự hâm nóng toàn... không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại của moi trường vì không nghiên cứu tác động môi trường trong quá trình thiết lập đập - Đối với nguồn năng lượng nguyên tử, mức an toàn trong vận hành, việc giải quyết phế thải hạt nhân vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự và môi trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia do dự khi quyết định xây dựng thêm nhà máy Thêm nữa năng lượng. .. sinh hoạt của các hộ gia đình vùng sâu, vùng xa, các trạm pin mặt trời phát điện sử dụng để thắp sáng, nghe đài, xem vô tuyến Trong ngành giao thông đường bộ, các trạm pin mặt trời phát điện dần được sử dụng làm nguồn cấp điện cho các cột đèn đường chiếu sáng Pin mặt trời được dùng để chạy xe ôtô • Các công trình ứng dụng: Khu vực phía Nam ứng dụng các dàn Pin mặt trời (PMT) phục vụ thắp sáng và sinh... Viện Năng lượng và Trung tâm Năng lượng mới Trường đại học Bách khoa Hà Nội thực hiện Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp sáng và truyền thông, đối tượng phục vụ là bộ đội, do đơn vị quản lý và vận hành - Dự án PMT cho các cơ quan hành chính và một số hộ dân của huyện đảo Cô Tô Tổng công suất lắp đặt là 15 kWp Dự án trên do Viện Năng lượng thực hiện Công trình đã vận hành từ tháng 12/2001 V/ Kết luận. .. quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã hội của các quốc gia trên thế giới; • Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt 2 Kiến nghị Để việc triển khai ứng dụng đạt được hiệu quả tốt, cần tiến hành những bước sau: - Các sở khoa học công nghệ hoặc các sở công nghiệp của các tỉnh nên... người Sơ đồ, trang thiết bị của ứng dụng Pin Mặt Trời trong việc tạo điện thắp sáng cho hộ gia đình 1 Tấm pin mặt trời: Có nhiệm vụ biến quang năng thành điện năng 2 Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller): Có chức năng điều khiển việc sạc điện từ tấm pin NLMT cho ắc-quy, chống nạp quá tải 3 Bộ kích điện DC-AC Là một thiết bị biến đổi điện áp một chiều (DC) của bình ắcquy thành điện áp xoay... sử dụng 4 Cầu dao chuyển mạch (Solar Inverter) Dùng để chuyển mạch từ điện lưới và điện từ năng lượng mặt trời Có thể dùng loại cầu dao chuyển mạch thủ công hoặc muốn tự động hoàn toàn, phải dùng tủ điều khiển ATS 5 Ắc quy (Battery) Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không còn ánh nắng 6 Thiết bị gia đình Tivi, tủ lạnh, quạt… Nguyên lý hoạt động Từ giàn pin mặt trời. .. Các dàn pin đã lắp đặt ứng dụng tại các tỉnh Gia Lai, Quảng Nam, Bình Định, Quảng Ngãi và Khánh Hoà, hộ gia đình công suất từ 40 - 50 Wp Các dàn đã lắp đặt ứng dụng cho các trung tâm cụm xã và các trạm y tế xã có công suất từ 200 - 800 Wp Hệ thống điện sử dụng chủ yếu để thắp và truyền thông; đối tượng phục vụ là người dân, do dân quản lý và vận hành • Ở khu vực phía Bắc, việc ứng dụng các dàn PMT phát . Trường ĐHBK Đà Nẵng Khoa Cơ khí giao thông Tiểu luận môn học NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng của năng lượng mặt trời (Pin Mặt Trời) Nhóm SV: 1.Cao Thanh. việc nghiên cứu ứng dụng NLMT. I/ Tổng quan về nghiên cứu và ứng dụng năng lượng Mặt Trời 1. Năng lượng Mặt Trời là gì? Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt. lượng gió, năng lượng đại dương, năng lượng mặt trời( NLMT). Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng mà con người biết sử dụng từ rất sớm, nhưng ứng dụng NLMT vào các công nghệ sản xuất và trên