Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 +6 - ThS. Trần Công Binh

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:258

Thêm vào BST

Báo xấu

268
lượt xem 84
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Năng lượng tái tạo - Chương 2 + 6" cung cấp cho người học các kiến thức: Nguồn năng lượng mặt trời, tế bào quang điện, đặc tuyến I-V của pin quang điện, công nghệ chế tạo pin quang điện, đặc tính làm việc của pin quang điện, hệ điện mặt trời độc lập,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 +6 - ThS. Trần Công Binh

ĐH BÁCH KHOA TP.HCM Bài giảng: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Giảng viên: ThS. Trần Công Binh 8/2013 1 Năng lượng tái tạo 1
C2: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1. Nguồn năng lượng mặt trời 2. Tế bào quang điện 3. Đặc tuyến IV của pin quang điện 4. Công nghệ chế tạo pin quang điện 5. Đặc tính làm việc của pin quang điện 6. Hệ điện mặt trời độc lập 7. Hệ điện mặt trời hòa lưới Năng lượng tái tạo 2
C2: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI Năng lượng tái tạo 3
Nguồn tài nguyên từ mặt trời • Trước khi nói về năng lượng mặt trời, hãy tìm hiểu về mặt trời: • Như cường độ ánh nắng ra sao • Vị trí của mặt trời ở đâu tại mọi thời điểm • Bức xạ mặt trời ra sao (insolation: incident solar radiation) • Từ đó xác định bức xạ trung bình nhận được mỗi ngày • Và chọn vị trí và góc lắp đặt dàn pin mặt trời sao cho hiệu quả nhất Năng lượng tái tạo 4
Bức xạ của lỗ đen và mặt trời • Mặt trời – Đường kính 1.4 triệu km – Tổng công suất bức xạ điện từ là 3.8 x 1020 MW • Vật thể đen – Là vật thể vừa hấp thụ hoàn toàn, vừa bức xạ hoàn hảo – Bức xạ hoàn hảo – phát xạ lượng năng lượng trên mỗi đơn vị diện tích nhiều hơn bất kỳ một vật thể thực ở cùng nhiệt độ. – Hấp thụ hoàn toàn – hấp thụ tất cả bức xạ, hoàn toàn không có phản xạ. Năng lượng tái tạo 5
Định luật Plank • Định luật Plank – bước sóng phát xạ từ vật thể đen phụ thuộc vào nhiệt độ của nó 3.74 108 Eλ = (7.1) 5 � �14400 � � λ �exp � �− 1� � � λT � � • λ = bước sóng (μm) • Eλ = cống suất phát xạ trên mỗi đơn vị diện tích của vật thể đen (W/m2μm) • T = nhiệt độ tuyệt đối (K) Năng lượng tái tạo 6
Phổ điện từ Ánh sáng nhìn thấy được có bước sóng trong khoảng 0.4 đến 0.7 μm, với bước sóng của tia tử ngoại ngắn hơn và tia hồng ngoài dài hơn Source: www.en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation Năng lượng tái tạo 7
Phổ bức xạ của trái đất ở 288oK Trái đất là một vật thể đen phát xạ ở 288K Hình 7.1 Diện tích dưới đường cong là tổng công suất bức xạ phát ra Năng lượng tái tạo 8
Định luật Stefan-Boltzmann • Tổng công suất bức xạ của vật thể đen được tính bằng định luật bức xạ Stefan –Boltzman E = Aσ T (7.2) 4 • E = tổng mức phát xạ của vật thể đen (W) • σ = hằng số StefanBoltzmann = 5.67x108 W/m2K4 • T = nhiệt độ tuyệt đối (K) • A = tổng diện tích bề mặt của vật thể đen (m2) Năng lượng tái tạo 9
Quy tắc Wien • Bước sóng mà công suất bức xạ trên mỗi đơn vị diện tích lớn nhất là 2898 λmax ( µ m) = o (7.3) T( K) • T = nhiệt độ tuyệt đối (K) • λ = bước sóng (μm) • λmax =0.5 μm cho mặt trời, T = 5800 K • λmax = 10.1 μm với trái đất (một vật đen), T = 288 K Năng lượng tái tạo 10
Bức xạ của trái đất • Ví dụ 7.1: Trái đất là một vật thể đen, có nhiệt độ trung bình 17oC, diện tích bề mặt 5,1x1014m2. Tính công suất bức xạ và bước sóng có công suất bức xạ đỉnh. So sánh với bước sóng bức xạ đỉnh của mặt trời 5800oK. E = Aσ T (7.2) 4 2898 λmax ( µ m) = o (7.3) T( K) Năng lượng tái tạo 11
Phổ bức xạ của mặt trời bên ngoài khí quyển Hình 7.2 Năng lượng tái tạo 12
Tỷ trọng khí quyển - Air Mass Ratio Khi tia nắng băng qua bầu khí quyển, lượng năng lượng đến được bề mặt trái đất sẽ bị suy hao Hình 7.3 • h1 = chiều dài đường đi qua bầu khí quyển với ánh nắng mặt trời ngay trên đỉnh đầu • h2 = chiều dài đường đi qua bầu khí quyển để đến bề mặt trái đất • β = góc cao độ của mặt trời Năng lượng tái tạo 13
Tỷ trọng khí quyển - Air Mass Ratio h2 1 air mass ratio m = = (7.4) h1 sin β Hình 7.3 • Air Mass ratio bằng 1 (“AM1”) đồng nghĩa với mặt trời ngày trên đỉnh đầu (m=1) • AM0 ở bên ngoài bầu khí quyển • AM1.5 là trị trung bình trên bề mặt trái đất (m=1.5) Năng lượng tái tạo 14
Phổ mặt trời trên bề mặt trái đất m tăng leenkhi mạt trời xuống thấp trên bầu trời. Chú ý là có sụ suy hao lớn ở bức xạ màu xanh trời khi m tăng cao, đó là lý do có màu đỏ khi mặt trời mọc và lặn. Năng lượng tái tạo 15
Quỹ đạo trái đất • Quay một vòng mất 365.25 ngày theo quỹ đạo hình elip • Khoảng cách từ trái đất đến mặt trời: 8� �360( n − 93) � � d = 1.5 10 � 1 + 0.017sin � � km (7.5) � � � 365 � • n = số ngày (bắt đầu từ ngày 1.1) • d (km) thay đổi từ 147x106 km vào ngày 2.1 đến 152x106 km vào ngày 3.7 (tương ứng với mùa đông và mùa hè) •Năng lĐượơng tái t n vạịo góc tính bằng độ cho cả chương này. 16
Quỹ đạo trái đất • Trong một ngày, trái đất quay 360,99˚ • Quỹ đạo trái đất quay còn gọi là mặt phẳng hoàn đạo • Trái đất quay quanh một trục nghiên 23.45˚ • Ban ngày và ban đêm dài bằng nhau vào ngày 21.3 và 21.9 (Xuân phân và Thu phân) • Đông chí là ngày mà Bắc cực xa mặt trời nhất • Hạ chí là ngày Bắc cực gần mặt trời nhất Năng lượng tái tạo 17
Quỹ đạo trái đất Hình 7.5 Với các ứng dụng năng lượng mặt trời, sẽ xem xét các đặc điểm của quỹ đạo của trái đất là không thay đổi Năng lượng tái tạo 18
Thiên độ δ - Solar Declination • Thiên độ δ – là góc hợp bởi mặt phẳng xích đạo với đường thẳng nối tâm mặt trời và tâm trái đất (δ
Vị trí mặt trời theo thời gian trong năm • Xác định vị trí mặt trời Hạ chí Xuân phân Thiên độ Thu phân Hình 7.6 Đông chí • Tính toán vị trí mặt trời bất kỳ thời điểm nào • Từ đó xác định góc nghiêng cho dàn pin mặt trời Năng lượng tái tạo 20