Các hệ thống lượng tái tạo Trần chánh phát Phan việt tuấn Tạ cơng thành Lời nói đầu Phụ tải hệ thống chiếu sáng có cơng suất nhỏ, dòng khởi động cho phụ tải nhỏ, dễ dàng thay cắt giảm phụ tải nhanh chóng khơng q ảnh hưởng tới hệ thống điện tòa nhà hệ thống điện mặt trời Nên nhóm thiết kế ứng dụng hệ thống lượng mặt trời vào phụ tải chiếu sáng Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời Chương 2: Pin mặt trời Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng lượng mặt trời Chương 4: Kết luận Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời 1.1 Bức xạ mặt trời Cực đại cường độ xạ nằm dải 10-1 – 10 µm nửa tổng lượng mặt trời tập trung khoảng bước sóng 0,38 – 0,78 µm vùng nhìn thấy phổ Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.1 Bức xạ mặt trời (tt) Mật độ dòng xạ trực xạ ngồi lớp khí quyển, tính 1m bề mặt đặt vng góc với tia xạ, tính theo công thức:   Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.1 Bức xạ mặt trời (tt) Khi truyền qua lớp khí bao bọc quanh Trái đất, trùm tia xạ bị hấp thụ tán xạ tần ơzơn, nước bụi khí quyển, phần lượng truyền trực tiếp đến Trái đất Phần lượng xạ truyền đến Trái đất ngày quang đãng (khơng có mây) thời điểm cao vào khoảng 1000 W/m Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.2 Tính tốn lượng mặt trời   Cường độ xạ mặt trời trái đất phụ thuộc yếu tố: - Góc nghiêng tia sáng mặt phẳng bề mặt điểm cho - Độ dài đường tia sáng khí hay nói chung phụ thuộc vào độ cao Mặt trời Trong xạ ngồi khí đo mặt phẳng vng góc với tia xạ vào ngày thứ n năm Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.2.1 Góc tới tia xạ Cường độ xạ mặt trời trái đất phụ thuộc vào góc nghiêng tia sáng mặt phẳng bề mặt điểm cho Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.2.2 Tổng cường độ xạ MT lên bề mặt Trái đất   Bức xạ mặt trời truyền đến bề mặt nghiêng tổng xạ bào gồm: trực xạ E b, thành phần tán xạ Ed1, Ed2, Ed3 xạ phản xạ từ bề mặt khác lân cận E r: Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.2.3 Đo cường độ xạ mặt trời Thiết bị đo xạ mặt trời thường có loại: đo trực xạ (pyrheliometer, actinometer) đo tổng xạ (pyranometer, Solarimeter) Nhật xạ kế Pyranometer Trực xạ kế Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.2.4 Cường độ xạ NLMT khu vực VN Vùng Giờ  nắng năm Cường độ BXMT Ứng dụng (kWh/m2, ngày) Đông Bắc 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Trung bình Tây Bắc 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Trung bình Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tốt Tây Nguyên Nam Trung Bộ 2000 – 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Nam Bộ 2200 – 2500 4,3 – 4,9 Rất tốt Trung bình nước 1700 – 2500 4,6 Tốt Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.3 Tính tốn cơng suất pin mặt   Chọn loại pin lượng mặt trời 230Wp loại mono Số pin lượng mặt trời tối thiểu cần dùng: Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.4 Tính tốn inverter   Pinvert = x 200% = 556 x 1,5 = 834W Chọn loại Bộ đổi nguồn / kích điện (inverter) SINE CHUẨN 12V-1000VA Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.5 Tính tốn battery   Chọn Ắc quy đồng nai 12v-100Ah Mắc bình acquy song song Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.6 Tính solar charge controller Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng ngắn mạch PV Solar charge controller có dòng Imax = 1,3 x (3 x 5,99) = 23,361A Chọn solar charge controller có dòng 30A/12V Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.7 Tính tiết diện dây dẫn Đối với dây dẫn pin, sạc vào acquy 23,361 nên chọn dây dẫn có tiết diện dây dẫn 6mm Đối với dây dẫn từ accquy đến inverter: Itt=834/12=69,5A Chọn dây có tiết diện 16mm Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.7 Tính tiết diện dây dẫn (tt) Đối với dây dẫn từ inverter đến tồn bóng đèn: Itt=556/0.81.1/220=3,12A Chọn dây dẫn 1,0mm , cường độ dòng điện tối đa từ inverter tồn bóng khoảng 3,12A nên dây dẫn đến bóng < 3A Cho nên dây dẫn lại sử dụng dây có tiết diện 1,0mm Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.8 Vị trí lắp đặt pin Vị trí lắp đặt pin mặt trời dùng để xác định góc nghiêng dàn pin mặt trời cho hệ thống nhận tổng cường độ xạ lớn Nếu β góc nghiêng dàn pin lượng mặt trời so với mặt phẳng nằm ngang, thơng thường ta chọn β = φ +10 o Với φ vĩ độ nơi lắp đặt Còn hướng, bán cầu Nam quay hướng Bắc, bán cầu Bắc quay hướng Nam Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.8 Vị trí lắp đặt pin (tt) Tháng 63 o Tháng 71 o Tháng 79 o Tháng 87 o Tháng 95 o Tháng 102 o Tháng 95 o Tháng Tháng o 87 79 o Tháng 10 71 o Tháng 11 63 o Tháng 12 56 o Lưu ý: o - Vào ngày 21/12 mặt trời mọc 86 Đông-Nam lên cao o 86 Tây-Nam o - Vào ngày 21/3 21/9, mặt trời mọc 91 Đông-Nam lên o cao 91 Tây-Nam o - Vào ngày 21/6, mặt trời mọc 96 Đông-Nam lên cao o 96 Tây-Nam Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.9 Hiệu hệ thống Thiết bị Bảng giá Tấm panel mặt trời 230Wp mono 2.000.000 x = 12.000.000 VND Bộ điều khiển sạc lượng mặt trời 30A/12V 1.250.000 x = 2.500.000 VND Bộ inverter 1500VA 1.800.000 x = 1.800.000VND Bộ acquy 100Ah 1.200.000 x = 8.400.000 VND Bóng đèn led tube 220V/18W 65.000 x 25 = 1.625.000 VND Dây vật tư khác 2.000.000 VND Tổng cộng 28.325.000 VND Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng NLMT (tt) 3.2.9 Hiệu hệ thống (tt) Giả sử năm giá điện tăng 2% với giá ban đầu 2.324VND Sau tính tốn hệ thống cung cấp 5kWh/ngày   Thời Đầu tư vào hệ thống gian hoàn vốn 6,5 năm (năm) Lãi sau 20 năm tuổi thọ 103,052,435 VND thiết bị Lãi sau 30 năm tuổi thọ thiết bị 172,061,394 VND Chương 4: Kết luận 4.1 Ưu điểm lượng mặt trời - Giúp tiết kiệm chi phí Thân thiệt với môi trường Độc lập bán độc lập 4.2 Ưu điểm lượng mặt trời - Chi phí đầu tư ban đầu cao Hiệu hệ thống phụ thuộc vào vị trí mặt trời Ảnh hưởng yếu tố thời tiết bụi bẩn Chương 4: Kết luận (tt) 4.3 So sánh với dạng lượng khác   Nguồn gốc hình thành Năng lượng mặt trời Có từ lượng xạ mặt trời Năng lượng gió Thủy điện Năng lượng sóng thủy triều Là động khơng khí di Có từ nước Được lấy từ lượng sóng chuyển bầu khí Trái Đất tích đập nước dâng lên hạ xuống thủy triều Thời gian sản xuất độ ổn định Chỉ sử dụng vào ban ngày – Có thể sử dụng ngày – Độ ổn định Có thể sử dụng ngày – Độ ổn Có thể sử dụng ngày – Độ Độ ổn định không cao phụ thuộc thấp phụ thuộc thời tiết lúc có gió định tương đối cao thay đổi theo ổn định tương đối, phụ thuộc vào vào mây cường độ xạ mạnh, có gió yếu mùa thời tiết Có thể dự báo trước ngày hơm Chương 4: Kết luận (tt) 4.3 So sánh với dạng lượng khác (tt)   Năng lượng mặt trời Ưu điểm Năng lượng gió Thủy điện Năng lượng sóng thủy triều Có thể lắp đặt vào sử dụng nơi Có thể khai thác nhiều nơi Tạo đường băng qua cửa sơng, Có nguồn nhiên liệu vơ tận miễn cần có ánh mặt trời Tuabin gió xây dựng giảm xói mòn bãi biển bờ biển Chi phí, khơng đòi hỏi bảo trì cao Có thể thay đổi cơng suất sử dụng nơng trại giúp mang lại nguồn thu cho phí vận hành thấp, nguyên lí hoạt động Năng lượng thủy triều ổn định nhanh chóng nơng dân đơn giản dự báo xác Giá thành thấp loại Không phải di tản nhiều hộ dân cư Mật độ lượng lớn lượng tái tạo khác Do nằm sát khu dân cư tiết kiệm chi Tuổi thọ đập thủy triều xây Độc lập bán độc lập phí truyền tải dựng sử dụng tới 100 năm Việc phát triển lượng gió tạo Khơng thải khí nhà kính, chất thải nhiều việc làm với kỹ cao nguy hại Chương 4: Kết luận (tt) 4.3 So sánh với dạng lượng khác (tt)   Năng lượng mặt trời Nhược điểm Năng lượng gió Thủy điện Năng lượng sóng thủy triều Các chi phí đầu tư ban đầu cao Vốn đầu tư cao Chi phí xây dựng cao Chi phí đầu tư xây dựng cao nên giá điện cao Tấm pin lượng mặt trời phải lắp đặt vị Năng lượng gió phụ thuộc thời tiết chế độ gió Khi lượng nước lớn cần xả lũ gây ngập lụt cho Phụ thuộc vào địa lý trí đón nắng nhiều nơi thành thị bị nguồn lượng chủ lực vùng hạ du Năng lượng thủy triều lớn tập trung cửa tòa nhà cao tầng che khuất nên khó lắt đặt Những nơi có lượng gió tốt thường vị sơng, bờ biển nơi dòng sông gặp thủy triều đại Hiệu hệ thống phụ thuộc vào vị trí trí xa xơi cách thành phố nơi lại dương Tại có hòa trộn nước mặt trời, vấn đề khắc cần điện mặn tạo nên mơi trường thủy sinh có suất cao phục với việc cài đặt thành phần định Gây ô nhiễm tiếng ồn vận hành Nên xây dựng đập ảnh hưởng đến sinh thái khu Việc sản xuất lượng mặt trời bị ảnh hưởng Có thể gây sóng hạ âm, khiến người bị đau vực yếu tố thời tiết bụi bẩn làm giảm thu đầu, Rủi ro : độ sâu, độ đục biển thay đổi ảnh hưởng đến lượng pin Phá vỡ cảnh quan tự nhiên hoạt động du lịch Có thể làm thay đổi dòng khơng khí ảnh hưởng đến lồi chim lưu trú Có thể ảnh hưởng đến tín hiệu sóng vơ tuyến Khi gặp thiên tai giơng bão, dễ bị hư hại hay bốc cháy Chương 4: Kết luận (tt) 4.3 So sánh với dạng lượng khác (tt)   Ứng dụng Năng lượng mặt trời Năng lượng gió Thủy điện Năng lượng sóng thủy triều Cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ Dùng lượng gió để di chuyển Chủ yếu dùng để sản xuất điện năng, Máy phát điện dùng lượng thủy thống nấu cơm gương phản xạ, hệ thuyền buồm hay khinh khí cầu, sử tích trữ nước cho mùa khơ triều sóng thống cấp nước nóng, chưng cất, dụng tubin gió sản xuất điện động nhiệt, dùng làm lạnh ... 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.3 Ứng dụng lượng mặt trời Chương 2: Pin mặt trời 2.1 Nguyên lý hoạt động pin mặt trời Pin mặt trời làm việc theo nguyên lý biến đổi trực tiếp lượng xạ mặt trời. .. điện mặt trời Nên nhóm thiết kế ứng dụng hệ thống lượng mặt trời vào phụ tải chiếu sáng Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời Chương 2: Pin mặt trời Chương 3: Thiết kế hệ thống chiếu sáng lượng mặt trời. .. khoảng 1000 W/m Chương 1: Năng lượng xạ mặt trời (tt) 1.2 Tính tốn lượng mặt trời   Cường độ xạ mặt trời trái đất phụ thuộc yếu tố: - Góc nghiêng tia sáng mặt phẳng bề mặt điểm cho - Độ dài đường