Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 (Bài 2) - TS. Nguyễn Quang Nam

Chia sẻ: Sơn Tùng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:38

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Năng lượng tái tạo - Chương 2 (Bài 2): Năng lượng mặt trời" cung cấp cho người học các kiến thức về nguồn năng lượng mặt trời bao gồm: Phổ mặt trời, quỹ đạo trái đất, góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa, vị trí mặt trời theo giờ trong ngày, phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời, tính giờ mặt trời theo múi giờ, mặt trời mọc và lặn. 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 (Bài 2) - TS. Nguyễn Quang Nam

408004 Năng lượng tái tạo Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK1 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php nqnam@hcmut.edu.vn Bài giảng 2 1
Ch. 2: Năng lượng mặt trời 2.1. Nguồn năng lượng mặt trời  Phổ mặt trời  Quỹ đạo trái đất  Góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa  Vị trí mặt trời theo giờ trong ngày  Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời  Tính giờ mặt trời theo múi giờ  Mặt trời mọc và lặn Bài giảng 2 2
Tài nguyên mặt trời  Để tìm hiểu năng lượng mặt trời, cần tìm hiểu về mặt trời  Cần biết có bao nhiêu năng lượng ánh sáng  Có thể dự đoán vị trí mặt trời ở thời điểm bất kỳ  Bức xạ (insolation: incident solar radiation)  Muốn xác định bức xạ trung bình mỗi ngày ở một vị trí  Muốn có thể chọn vị trí và góc nghiêng hiệu quả cho các tấm pin mặt trời Bài giảng 2 3
Mặt trời và bức xạ vật đen  Mặt trời: đường kính 1,4x 106 km, công suất bức xạ 3,8.1020 MW  Vật đen  Vừa là vật phát xạ lý tưởng, vừa là vật hấp thụ lý tưởng  Phát xạ lý tưởng: phát xạ nhiều năng lượng hơn vật thể thực ở cùng nhiệt độ  Hấp thụ lý tưởng: hấp thụ toàn bộ, không phản xạ Bài giảng 2 4
Định luật Planck  Các bước sóng phát ra bởi vật đen phụ thuộc vào nhiệt độ của nó: 8 3,74 10 E 14400 5 e T 1  = bước sóng ( m)  E = công suất phát ra trên đơn vị diện tích (W/m2- m)  T = nhiệt độ tuyệt đối của vật thể ( K) Bài giảng 2 5
Phổ điện từ  Ánh sáng thấy được có bước sóng nằm giữa 0,4 và 0,7 m, tử ngoại ngắn hơn, hồng ngoại dài hơn. Bài giảng 2 6
Phổ của vật đen 15 C (288 K)  Diện tích dưới đường cong = tổng công suất bức xạ Bài giảng 2 7
Định luật Stefan-Boltzmann  Tổng công suất bức xạ theo định luật bức xạ Stefan - Boltzmann: 4 E A T  E = tổng công suất bức xạ (W)  = hằng số Stefan-Boltzmann = 5,67.10-8 W/m2-K4  T = nhiệt độ tuyệt đối của vật thể ( K)  A = diện tích bề mặt vật đen (m2) Bài giảng 2 8
Nguyên lý dịch chuyển Wien  Bước sóng tại đó phổ bức xạ đạt cực đại: 2898 max T  T = nhiệt độ tuyệt đối ( K)  = bước sóng ( m)  max = 0,5 m đối với mặt trời, 5800 K  max = 10,1 m với trái đất (xem như vật đen), 288 K Bài giảng 2 9
Phổ mặt trời bên ngoài khí quyển Bài giảng 2 10
Tỷ số khối lượng không khí  h1 = chiều dài đường đi khi thẳng góc  h2 = chiều dài đường đi ở góc bất kỳ  = góc cao độ của tia sáng mặt trời Bài giảng 2 11
Phổ mặt trời trên bề mặt trái đất  m sẽ tăng khi mặt trời xuất hiện thấp hơn. Phổ màu xanh bị hao hụt nhiều đối với giá trị m cao, vì vậy mặt trời có vẻ đỏ hơn khi mọc và lặn. Bài giảng 2 12
Quỹ đạo trái đất  Trong một ngày, trái đất quay 360,99  Trái đất quét thành mặt phẳng elip khi di chuyển  Trục trái đất nghiêng 23,45  Điểm xuân phân, thuphân – ngày bằng đêm, xảy ra vào 21 tháng ba, và 21 tháng chín.  Đông chí – Bắc cực nghiêng xa nhất so với mặt trời  Hạ chí – Bắc cực nghiêng gần nhất so với mặt trời Bài giảng 2 13
Quỹ đạo trái đất  Với các ứng dụng điện mặt trời, chúng ta xem quỹ đạo của trái đất là không đổi. Bài giảng 2 14
Góc suy giảm  Góc suy giảm – góc tạo bởi mặt phẳng xích đạo và đường thẳng nối tâm mặt trời và tâm trái đất.  thay đổi giữa 23,45  Giả sử biến thiên hình sin, một năm có 365 ngày, và n=81 ứng với xuân phân, có thể xấp xỉ theo 360 23,45 sin n 81 365 Bài giảng 2 15
Vị trí của mặt trời trên bầu trời  Một cách nhìn khác  Dự đoán vị trí của mặt trời vào thời điểm bất kỳ  Chọn góc nghiêng tốt nhất cho các tấm PV Bài giảng 2 16
Đứng bóng và góc nghiêng của bộ thu  Đứng bóng – mặt trời nằm ngay trên kinh tuyến địa phương  Quy tắc vàng cho bắc bán cầu – bộ thu hướng về chính nam nghiêng 1 góc bằng vĩ độ.  Khi đứng bóng, tia sáng mặt trời đập vuông góc vào bề mặt bộ thu. Bài giảng 2 17
Góc cao độ N khi đứng bóng  Góc cao độ khi đứng bóng N – góc giữa mặt trời và chân trời địa phương. N = 90 – L +  Thiên đỉnh (zenith) – trục thẳng đứng tại điểm đang xét. Bài giảng 2 18
Ví dụ 7.2 – Góc nghiêng của module PV  Tìm góc nghiêng tối ưu cho module PV hướng về phía nam nằm ở Tp. HCM (vĩ độ 10,97 ) khi đứng bóng vào ngày 01 tháng ba.  Từ bảng 7.1, ngày 01/3 có chỉ số ngày là 60.  Tính ra góc suy giảm = - 8,3  Góc cao độ là N = 90 – 10,97 – 8,3 = 70,73  Để tia sáng mặt trời vuông góc với tấm PV, cần nghiêng một góc = 90 – 70,73 = 19,27  Cách tính nhanh hơn? Bài giảng 2 19
Vị trí của mặt trời trong ngày  Vị trí được mô tả theo góc cao độ và góc phương vị của mặt trời s.  và s phụ thuộc vào vĩ độ, chỉ số ngày, và thời điểm.  Quy ước góc phương vị ( s) - dương vào buổi sáng khi mặt trời ở hướng đông - âm vào buổi tối khi mặt trời ở hướng tây - phương tham chiếu (cho bắc bán cầu) là chính nam  Góc giờ lấy tham chiếu là đứng bóng Bài giảng 2 20