Báo cáo: ĐAMH 1 - Năng lượng mặt trời

Chia sẻ: Béo Béo | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

922
lượt xem 131
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo: ĐAMH 1 - Năng lượng mặt trời 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 đòi 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. Mời các bạn tham khảo tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: ĐAMH 1 - Năng lượng mặt trời

BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC LỜI NÓI ĐẦU Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là sự kiện đánh dấu một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng nhiều, nhất là 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 (biogas,...) 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 cạn 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 đó phải sạch, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (có thể tái sinh) và dễ sử dụng. Từ lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng hầu như là vô tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiên 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 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 mình. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và ứng dụng năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình. Đồ án môn học 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 đòi 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 đạt kết quả, bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để nâng 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 phát huy tính sáng tạo và hứng thú học tập. 1SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC Nhận xét của giảng viên hướng dẫn: .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... 2SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC .......................................................................................................................................................... MỤC LỤC Trang A. Giới thiệu về năng lượng mặt trời.......................................................4 I. Giới thiệu chung...........................................................................................4 II. Lịch sử phát triển..........................................................................................9 III. Ưu thế............................................................................................................14 B. Hệ thống điện năng lượng mặt trời......................................................14 I. Nguyên lý hoạt động.....................................................................................14 II. Cấu hình tiêu biểu của điện năng lượng mặt trời.......................................14 1. Tấm pin mặt trời...............................................................................14 2. Bộ điều khiển sạc............................................................................15 3. Bộ kích điện DCAC........................................................................15 4. Ắc quy................................................................................................15 5. Khung, giá đỡ và dây cáp..................................................................16 III. Các loại máy phát năng lượng mặt trời.......................................................16 1. Máy phát điện độc lập......................................................................16 2. Máy phát điện nối lưới.....................................................................17 3. Hệ thống đấu lưới có dự phòng.......................................................18 4. Máy phát điện dự phòng...................................................................19 IV. Pin mặt trời...................................................................................................20 3SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 1. Các loại pin mặt trời.........................................................................20 2. Ứng dụng pin mặt trời......................................................................25 V. Phương pháp thiết kế điện năng lượng mặt trời........................................29 VI. Hòa hệ thống vào lưới điện quốc gia..........................................................33 VII. Ưu & nhược điểm của điện năng lượng mặt trời...........................................34 VIII. Sử dụng điện năng lượng mặt trời tại Việt Nam.................................................35 C. Tài liệu tham khảo.................................................................................38 A – GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I. GIỚI THIỆU CHUNG: Ngày nay nhu cầu năng lượng tiếp tục tăng mạnh cùng với mối quan tâm về môi trường, thay thế cho việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch không tái tạo và gây ô nhiễm phải được điều tra. Một trong những thay thế là năng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời đơn giản là năng lượng sản xuất trực tiếp của mặt trời được thu thập ở các nơi khác, thường là trái đất. Mặt trời tạo ra năng lượng của mình thông qua một quá trình nhiệt hạch có thể chuyển đổi khoảng 650.000.000 tấn hydro thành heli mỗi giây.Quá trình này tạo ra bức xạ nhiệt và điện. Sức nóng trong ánh nắng mặt trời còn là công cụ trong việc duy trì các phản ứng nhiệt hạch. Các bức xạ điện từ (bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, và bức xạ tia cực tím) dòng vào không gian trong tất cả các hướng. Chỉ một phần rất nhỏ trong tổng số bức xạ sản xuất tới trái đất. Bức xạ tới Trái Đất là nguồn gián tiếp của hầu hết các loại năng lượng sử dụng ngày hôm nay. Các trường hợp 4SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC ngoại lệ là năng lượng địa nhiệt, và phản ứng phân hạch hạt nhân và phản ứng tổng hợp. Ngay cả nhiên liệu hóa thạch cũng có nguồn gốc từ mặt trời, vì đời sống thực vật và động vật phụ thuộc vào mặt trời. Nhiều năng lượng cần thiết của thế giới có thể được cung cấp trực tiếp từ năng lượng mặt trời. Và còn nhiều năng lượng khác có thể được cung cấp gián tiếp. Tính thực tiễn của nó sẽ được kiểm tra, cùng với đó là những lợi ích và hạn chế. Ngoài ra, việc sử dụng năng lượng mặt trời hiện đang áp dụng sẽ được ghi nhận. Do tính chất của năng lượng mặt trời, hai thành phần được yêu cầu phải có chức năng của một máy phát điện năng lượng mặt trời. Hai thành phần này là bộ thu và bộ lưu trữ. Bộ thu chỉ đơn giản là thu thập các bức xạ rơi trên nó và chuyển đổi một phần nhỏ trong đó thành các dạng năng lượng khác (hoặc điện và nhiệt hoặc chỉ là nhiệt). Các đơn vị lưu trữ là cần thiết vì về bản chất không liên tục của năng lượng mặt trời, trong thời gian nhất định chỉ có một lượng rất nhỏ phóng xạ sẽ được nhận. Vào ban đêm hoặc trong lúc có mây lớn che phủ, lượng năng lượng được sản xuất bởi các bộ thu sẽ là khá nhỏ. Các bộ lưu trữ có thể giữ năng lượng dư thừa sản xuất trong giai đoạn năng suất tối đa, và xả nó khi năng suất giảm xuống. Trong thực tế, một nguồn cung cấp điện dự phòng thường được thêm vào nhằm đảm bảo cho các tình huống khi lượng năng lượng được yêu cầu là lớn hơn những gì đang được sản xuất và những gì được lưu trữ trong các thùng chứa. Phương pháp thu thập và lưu trữ năng lượng mặt trời khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng trong kế hoạch của các máy phát điện năng lượng mặt trời. Nói chung, có ba dạng thu gom và nhiều hình thức của các đơn vị lưu trữ. Ba dạng thu gom đó là thu bằng tấm phẳng, thu gom tập trung, và thu thụ động. Bộ thu tấm phẳng là loại thường được sử dụng của bộ thu ngày nay. Chúng là những mảng của tấm pin mặt trời được sắp xếp trong một mặt phẳng đơn. Chúng hầu như có mọi kích cỡ, và sản lượng có liên quan trực tiếp đến một số thông tin bao gồm kích thước, bề mặt, và vệ sinh. Các thông tin này đều ảnh hưởng đến lượng phóng xạ rơi trên các bộ thu. Thường thì những tấm thu có cơ chế tự động mà giữ chúng luôn vuông góc với mặt trời. Năng lượng bổ sung thu được trong quá trình điều chỉnh đó nhiều hơn ban đầu nên đủ bù đắp cho năng lượng cần thiết để điều khiển máy móc phụ. Trọng tâm của bộ thuchủ yếu là bề mặt phẳng của nó với các thiết bị quang học được sắp xếp để tối đa hóa các bức xạ rơi vào trọng tâm của bộ thu. Công nghệ này hiện nay chỉ được sử dụng ở một vài vùng lãnh thổ. Lò năng lượng mặt trời là một ví dụ của công nghệ này. Mặc dù họ có thể sản xuất số lượng lớn hơn năng lượng tại một điểm nhất định so với tấm thu bằng mặt phẳng, nhưng họ sẽ mất một số bức xạ mà các tấm phẳng này không tiếp 5SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC nhận được. Bức xạ phản chiếu trên mặt đất sẽ được hấp thụ bởi các tấm thu phẳng nhưng thường sẽ bị bỏ qua bởi tấm thu trọng tâm (vùng bị tuyết phủ, bức xạ này có thể là đáng kể). Một vấn đề khác của bộ thu trọng tâm nói chung là nhiệt độ. Những tấm mỏng silic hấp thụ bức xạ không đạt hiệu quả ở nhiệt độ cao, và nếu nó nhận được lượng nhiệt quá lớn thì thậm chí có thể bị hư hỏng vĩnh viễn. Bộ thu trọng tâm với bản chất tự nhiên có thể tạo ra nhiệt độ cao hơn và cần nhiều biện pháp bảo vệ hơn để bảo vệ các thành phần silic của nó. Bộ thu thụ động hoàn toàn khác với 2 loại thu trên. Bộ thu thụ động hấp thụ bức xạ và chuyển đổi nó để làm nóng một cách tự nhiên, mà không cần được thiết kế và xây dựng để làm như vậy. Mọi đối tượng có thuộc tính này đều đến mức độ nào, nhưng chỉ có một số đối tượng (như bức tường) sẽ có thể tạo đủ nhiệt để làm cho nó đáng giá. Thường khả năng tự nhiên của chúng để chuyển đổi bức xạ nhiệt được tăng cường trong một số cách này hay cách khác (bằng cách sơn màu đen, ví dụ) và một hệ thống truyền nhiệt sang một vị trí khác thường được thêm vào. Người dân sử dụng năng lượng cho nhiều việc, nhưng một vài công việc chung tiêu thụ lượng năng lượng lớn nhất. Những công việc này bao gồm giao thông vận tải, hệ thống sưởi, làm mát, và các máy phát điện. Năng lượng mặt trời có thể được áp dụng cho cả bốn trong số những nhiệm vụ với mức độ thành công khác nhau. Sưởi ấm là lĩnh vực đầu tư kinh doanh bằng năng lượng mặt trời là thích hợp nhất. Nhiệt lượng mặt trời đòi hỏi gần như không biến đổi năng lượng, vì vậy nó có một hiệu quả rất cao. Năng lượng nhiệt có thể được lưu trữ trong chất lỏng, chẳng hạn như nước, hoặc được đóng gói giống một cái giường. Đó là một thùng chứa đựng nhiều đồ vật nhỏ có thể giữ nhiệt (như đá) với khoảng trống không khí giữa chúng. Năng lượng nhiệt cũng thường được lưu trữ trong giai đoạn đổi đơn vị nhiệt của nhiệt hạch. Các thiết bị này sẽ sử dụng một hóa chất làm thay đổi giai đoạn từ rắn sang chất lỏng ở nhiệt độ có thể được sản xuất bởi bộ thu năng lượng mặt trời. Năng lượng của các bộ thu được dùng để thay đổi tính chất hóa học nhằm hóa lỏng chất đó, và kết quả được lưu trữ trong các hóa chất riêng của mình. Nó có thể được khai thác sau bằng cách cho phép hóa chất đó trở lại dạng rắn của nó. Năng lượng mặt trời thường được sử dụng trong nhà ở để làm nóng nước. Đây là một ứng dụng dễ dàng, như kết quả cuối cùng mong muốn (nước nóng) là thiết bị lưu trữ. Một bình nước nóng được đổ đầy nước nóng vào ban ngày, và để ráo nước khi cần thiết. Ứng dụng này là một sự điều chỉnh rất đơn giản từ các nhiên liệu hóa thạch máy nước nóng bình thường. Bể bơi thường được đun nóng bằng năng lượng mặt trời. Đôi khi các hồ bơi tự biến mình thành nơi lưu trữ, và đôi khi một chiếc giường đóng gói được thêm vào để lưu trữ nhiệt. Có hay không một chiếc giường đóng gói được sử dụng, một số phương pháp giữ nhiệt của hồ bơi lâu hơn thời gian bình thường (như một trang bìa) thường được dùng để giúp giữ nước ở nhiệt độ ấm áp khi nó không được sử dụng. 6SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC Năng lượng mặt trời thường được dùng để làm nóng trực tiếp một nhà hoặc công trình. Sưởi ấm một tòa nhà đòi hỏi năng lượng nhiều hơn so với đun nước của tòa nhà, nên cần có tấm thu lớn hơn nhiều. Nói chung một tòa nhà được làm nóng bằng năng lượng mặt trời thì nước trong tòa nhà sẽ được làm nóng bằng năng lượng mặt trời là tốt. Các loại thiết bị lưu trữ thường được dùng nhiều cho lượng năng lượng mặt trời lớn như lưu trữ nhiệt của nhiệt hạch, nhưng các loại khác (chẳng hạn như chiếc giường đóng gói, thùng chứa nước nóng) có thể được sử dụng khá tốt. Ứng dụng của năng lượng mặt trời là ít phổ biến hơn so với hai đề cập ở trên, vì chi phí đầu tư cho tấm thu và hệ thống lưu trữ cần thiết là rất lớn. Bộ thu thụ động nhìn chung sẽ là một phần của tòa nhà, vì thế các tòa nhà lợi dụng bộ thu thụ động phải được tạo ra với hệ thống sưởi năng lượng mặt. Bộ thu thụ động có thể có một vài hình thức khác nhau. Loại cơ bản nhất là hấp thụ nhiệt bất thường. Ý tưởng đằng sau hình thức này là khá đơn giản. Cho phép lượng ánh sáng tối đa có thể lọt bên trong thông qua một cửa sổ (Cửa sổ nên được đối diện với mặt trời) và để nó rơi trên sàn nhà làm bằng đá hoặc vật liệu giữ nhiệt. Trong ngày, khu vực này sẽ mát mẻ vì sàn hấp thụ hầu hết nhiệt, và vào ban đêm, khu vực này sẽ trở nên ấm áp vì đá phát ra sức nóng nó hấp thụ trong ngày. Một hình thức chính của hấp thu thụ động được hình dung giống như bức tường hoặc mái nhà. Với bộ thu thụ động này, nhiệt thường được hấp thu và lãng phí trong các bức tường và mái nhà được chuyểnvào khu vực cần được sưởi ấm. Hình thức chủ yếu nhất của bộ thu thụ động là ao năng lượng mặt trời. Điều này rất giống với hồ bơi nước nóng năng lượng mặt trời được mô tả ở trên, nhưng trọng tâm là khác nhau. Với hồ bơi, kết quả mong muốn là một hồ bơi ấm áp. Với ao năng lượng mặt trời, thì mục đích của ao lại là để phục vụ như một điều tiết năng lượng cho một tòa nhà. Các ao được đặt hoặc gần nhau hoặc trên các tòa nhà, và nó sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển đổi nó để làm nóng trong ngày. Nhiệt này có thể được đưa vào trong tòa nhà, hoặc nếu toà nhà đã có đủ nhiệt rồi, nhiệt có thể được bán phá giá từ các tòa nhà vào ao. Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng cho những việc khác ngoài việc sưởi ấm. Điều này có vẻ kỳ lạ, nhưng một trong những ứng dụng thường gặp nhất của năng lượng mặt trời hiện nay là làm mát. Làm mát bằng năng lượng mặt trời có giá đắt hơn gấp nhiều so với tạo nhiệt bằng lượng mặt trời, do đó, nó gần như không bao giờ nhìn thấy trong nhà riêng. Năng lượng mặt trời được sử dụng để làm mát nhờ giai đoạn hóa khí chất lỏng thông qua nhiệt, và sau đó cho khí đó vào buồng áp suất thấp hơn. Nhiệt độ của một chất khí có liên quan đến áp suất của nó, và tất cả những thứ khác được tổ chức như nhau, giống như khí ở áp suất càng thấp thì nhiệt độ càng giảm. Khí lạnh này sẽ được dùng để hấp thụ nhiệt từ các khu vực quan trọng và sau đó được cho vào một khu vực áp suất cao hơn, nơi nhiệt độ quá cao sẽ bị cách ly với thế giới bên ngoài. Tác động ròng là một máy bơm sẽ làm nhiệm vụ 7SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC bơm nhiệt từ một khu vực nhiệt độ cao đó chuyển sang khu vực làm lạnh với áp suất thấp hơn rồi sẽ chuyển ngược trở lại và sử dụng. Ngoài việc được sử dụng để sưởi ấm và làm mát, năng lượng mặt trời có thể được chuyển đổi trực tiếp thành điện năng. Hầu hết các công cụ của chúng ta được thiết kế để được điều khiển bằng điện, vì vậy nếu bạn có thể tạo ra điện năng từ năng lượng mặt trời, bạn có thể chạy gần như bất cứ điều gì với năng lượng mặt trời. Thu gom năng lượng mặt trời chuyển đổi bức xạ thành điện có thể là tấm thu phẳng hoặc hay tấm thu tập trung, và các thành phần silic của các bộ thu là những tế bào quang điện. Tế bào quang điện, với bản chất tự nhiên của nó, chuyển đổi bức xạ thành điện. Hiện tượng này đã được biết đến trong hơn nửa thế kỷ qua, nhưng cho đến gần đây lượng điện được tạo ra là tốt hơn với cùng một cường độ bức xạ. Hầu hết các tế bào quang điện trên thị trường hiện nay hoạt động ở hiệu suất dưới 15%, tính cho lượng bức xạ rơi trên nó thì có ít hơn 15% trong số đó được biến đổi thành điện. Hiệu quả lý thuyết tối đa cho một tế bào quang điện chỉ đạt 32,3%, tuy nhiên với hiệu suất này, điện năng lượng mặt trời vẫn rất kinh tế. Hầu hết các hình thức sản xuất điện khác của chúng tôi đang ở một hiệu quả thấp hơn thế này. Thật không may, thực tế vẫn còn tụt hậu so với lý thuyết và hiệu suất 15% không thường được coi là kinh tế của hầu hết các công ty điện lực, ngay cả khi nó có hiệu quả cho đồ chơi và máy tính bỏ túi. Hy vọng cho việc sản xuất điện năng lượng mặt trời với quy mô lớn không nên từ bỏ, tuy nhiên, đối với tiến bộ khoa học gần đây đã tạo ra một tế bào năng lượng mặt trời với hiệu suất 28,2% hiệu quả trong phòng thí nghiệm. Đây là loại tế bào vẫn chưa được thử nghiệm. Nếu nó duy trì hiệu quả trong môi trường không kiểm soát của thế giới bên ngoài, và nếu nó không có một xu hướng phá vỡ, nó sẽ tiết kiệm cho công ty điện lực đủ để xây dựng các cơ sở năng lượng mặt trời sau tất cả những gì đã nêu. Mục tiêu chính của việc sử dụng năng lượng, ít nhất là phù hợp với năng lượng mặt trời là giao thông vận tải. Phân tích rộng ra thì hiện nay xe tương đối chậm như tàu cần năng lượng lớn với tấm pin mặt trời trên tàu phải lớn, nếu nhỏ thì không thể đáp ứng tính quay liên tục của bánh lái. Cách duy nhất có thể có đó là một chiếc xe chạy hoàn toàn năng lượng mặt trời bằng việc sử dụng các pin đã được sạc bằng năng lượng mặt trời tại một số điểm văn phòng và sau đó nạp vào trong xe. Xe điện được hỗ trợ một phần bằng năng lượng mặt trời hiện nay, nhưng khó có khả năng năng lượng mặt trời có mặt trong giao thông trên toàn thế giới trong tương lai gần. Năng lượng mặt trời có hai lợi thế lớn so với nhiên liệu hóa thạch. Đầu tiên là nó có thể tái tạo, không bị mất đi vĩnh viễn. Thứ hai là tác động của nó đối với môi trường. Trong khi việc đốt các nhiên liệu hóa thạch tạo ra nhiều chất gây ô nhiễm độc hại đưa vào khí quyển và góp phần vào vấn đề môi trường như nóng lên toàn cầu và mưa axit, năng 8SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC lượng mặt trời là hoàn toàn không gây ô nhiễm. Trong khi nhiều hecta đất bị phá hủy để nuôi sống một nhà máy năng lượng nhiên liệu hóa thạch với nhiên liệu cần thiết cung cấp cho nó, chỉ có đất dành cho nhà máy năng lượng mặt trời là vùng đất có thể phát triển. Thật vậy, nếu hệ thống năng lượng mặt trời được đưa vào mỗi doanh nghiệp và nhà ở, thì đất sẽ không bị phá hủy với các dự án về năng lượng. Khả năng này để phân cấp năng lượng mặt trời là cái gì đó mà nhiên liệu hóa thạch không thể đứng ngang hàng. Như là yếu tố chính của xây dựng các tấm năng lượng mặt trời, silic, là nguyên tố phổ biến thứ hai trên hành tinh, có rất ít xáo trộn môi trường gây ra bởi việc tạo ra các tấm pin mặt trời. Trong thực tế, năng lượng mặt trời chỉ phá vỡ môi trường nếu nó là tập trung và sản xuất trên một quy mô khổng lồ. Năng lượng mặt trời chắc chắn được sản xuất trên quy mô khổng lồ. Trong số các nguồn tài nguyên tái tạo, chỉ trong năng lượng mặt trời cho chúng ta thấy những tiềm năng là một nguồn năng lượng có khả năng cung cấp năng lượng vô hạn. Giả sử rằng các 4.5x1017 kWh mỗi năm được sử dụng để hóa hơi từ các đại dương chúng tôi chỉ cần dùng 0,1% hoặc 4.5x1014 kWh mỗi năm. Chia cho các giờ trong năm thì cho một sản lượng liên tục là 2.90x1010 kW. Điều này có nghĩa là cung cấp 2,4 kW cho 12,1 tỷ người. Tính cho khoảng năng lượng trung bình sử dụng của người Mỹ, vì đây là nước có mức tiêu thụ năng lượng lớn nhất thế giới. Nhưng nó vẫn đáp ứng đủ cho 12 tỷ người, sẽ có đủ năng lượng để cung cấp toàn bộ hành tinh bất kể dân số. Thật không may, ở quy mô này, việc sản xuất năng lượng mặt trời sẽ có một số tác động tiêu cực tới môi trường mà không thể lường trước. Nếu tất cả những người thu năng lượng mặt trời được đặt trong một hoặc một vài khu vực, họ có thể sẽ có tác động lớn đến môi trường, và có thể có tác động lớn đến môi trường thế giới. Tất cả mọi thứ từ những thay đổi trong vùng điều kiện mưa cho đến Kỷ Băng Hà đã được dự đoán là kết quả của sản xuất năng lượng mặt trời trên quy mô này. Vấn đề nằm ở sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm gần tấm năng lượng mặt trời, nếu các tấm sản xuất năng lượng không tập trung, họ không nên tập trung chúng lại, khi có thay đổi lớn về nhiệt độ có thể có tác động xấu đến môi trường. Trong tất cả các nguồn năng lượng có sẵn, năng lượng mặt trời có lẽ là triển vọng nhất. Về mặt số lượng, nó có khả năng sản xuất năng lượng cần thiết để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn bộ hành tinh. Về mặt môi trường, nó là một trong những nguồn gây tổn hại ít nhất so với các nguồn năng lượng khác. Thực tế, nó có thể được điều chỉnh để năng lượng gần hòa nhập với tất cả mọi thứ ngoại trừ giao thông vận tải với rất ít điều chỉnh, và thậm chí cả 9SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC giao thông vận tải với một số thay đổi nhỏ về hệ thống nói chung hiện nay của du lịch. Rõ ràng, năng lượng mặt trời là một nguồn lực của tương lai. II. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Tiền sử Thế kỷ thứ 7 trước công nguyên: Thời Ai Cập Cổ Đại , các ngôi nhà được xây dựng để các bức xạ mặt trời có thể được thu thập vào ban ngày và được sử dụng vào ban đêm. Thế kỷ thứ 5 trước công nguyên: người Hy Lạp định hướng nhà của họ để họ có thể nhận được năng lượng mặt trời vào mùa đông để sưởi ấm ngôi nhà. Thế kỷ thứ 3 trước công nguyên: Archimedes đã sử dụng những tấm gương để phản chiếu bức xạ mặt trời và để bảo vệ Syracuse từ cuộc xâm lược của người La Mã. Thế kỷ thứ 2 trước công nguyên: các cửa sổ đầu tiên làm từ mica trong suốt đã được chèn vào trong nhà ở miền bắc Ý, với mục đích để tăng việc sử dụng bức xạ mặt trời trong thời gian mùa đông. Thế kỷ thứ 1 sau công nguyên : các “heliocaminos” được bắt đầu sử dụng . Vào khoảng thế kỷ thứ 5, những bồn tắm năng lượng mặt trời với các cửa sổ mica lớn hướng về phía nam được sử dụng tối đa tại Ý. Thế kỷ thứ 14 : định luật năng lượng mặt trời đầu tiên được giới thiệu tại Ý. 1767 ở Nga: M.V. Lomonossov đề nghị việc sử dụng các thấu kính để tập trung bức xạ mặt trời. 1767 tại Thụy Sĩ: Horace de Saussure khám phá ra sự khuếch đại và tăng hiệu suất nhiệt trong các hộp kính 5 nếp gấp loại Matjoshka. 1830 tại Nam Phi: J. Hershel sử dụng nồi nấu năng lượng mặt trời đầu tiên . Khoảng 1830: H. Repton xây dựng nhà kính đầu tiên ở châu Âu. Lịch sử phát triển của quang điện 1839: AlexandreEdmund Becquerel, một nhà vật lý thực nghiệm trẻ ở Pháp, phát hiện ra hiệu ứng quang điện ở tuổi 19, trong khi giúp cha mình, thử nghiệm với các pin điện phân tạo ra bởi hai điện cực kim loại 10SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 1873: W. Smith, làm việc tại Anh, phát hiện ra tính quang dẫn của Selenium, đưa đến việc phát minh ra pin quang dẫn. 1876: G. W. Adams và R.E. Day, Mỹ, quan sát thấy hiệu ứng quang điện trong chất rắn Selenium. 1883: Ch. Frits, một nhà phát minh người Mỹ, mô tả các pin năng lượng mặt trời được làm từ những tấm Sewafer. 1887: tại Đức ,H. Hertz phát hiện ra rằng ánh sáng tia cực tím thay đổi điện áp thấp nhất mà có khả năng gây một tia lửa điện giữa hai điện cực kim loại. 1888: Ed. Weston nhận được bằng sáng chế cho pin năng lượng mặt trời. 1904: W. Hallwachs phát hiện ra sự nhạy cảm ánh sáng trong cặp đồng và ôxít đồng. 1904: A. Einstein xuất bản nghiên cứu lý thuyết tiên phong của ông về hiệu ứng quang điện (ông nhận giải Nobel năm 1921 cho công trình này). 1916: R.A. Millikan cung cấp bằng chứng thực nghiệm của các hiệu ứng quang điện. 1916: Y. Czochralski (nhà khoa học người Ba Lan ) phát triển một phương pháp mới để phát triển tinh thể đơn Silicon. 1930: W. Schottky phát hiện ra pin quang điện ôxít đồng mới. 1931: AF Ioffe hướng dẫn một dự án tại Viện Vật Lý Kỹ Thuật ở St Petersburg về pin quang thallium sulphide ( TI2S) , đạt được hiệu xuất kỷ lục > 1% vào thời điểm đó. Ông đã gửi một đề nghị tới chính phủ Xô viết liên quan đến việc sử dụng mái nhà điện quang để cung cấp điện. 1932: Audobert và Stora khám phá ra hiệu ứng quang điện của CdS. 1948: W. Schottky trình bày các khái niệm lý thuyết đầu tiên cho quang điện bán dẫn. 1951: tại phòng thí nghiệm BELL kết nối pn đầu tiên được tạo ra trên germanium. 1953: D. Trivich công bố những tính toán lý thuyết đầu tiên về hiệu xuất chuyển đổi của quang phổ đối với các vật liệu có bandgap khác nhau. 1953: G. Pearson tại phòng thí nghiệm Bell bắt đầu nghiên cứu pin năng lượng mặt trời bằng Lidoped Silicon. 11SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 1953: D. Chapin; C. Fuller và G. Pearson Silicon thực hiện một pin năng lượng mặt trời rộng 2 cm2 với hiệu xuất 4% (công bố trên trang bìa NY Times ). 1954: D. Chapin, C. Fuller và G. Pearson cải tiến hiệu xuất của pin năng lượng mặt trời lên 6%; pin năng lượng mặt trời AT & T ra mắt ở Murray Hill, NJ. 1954: tại Siemens ở Đức, G. Spenke và nhóm của ông phát triển một phương pháp hiệu quả cho việc sản xuất polySi: Các nhà khoa học và chuyên gia từ Wacker và TU Munich tham gia trong công trình này với Siemens. Cái được gọi là Phương pháp Siemens là công nghệ chính để sản xuất pin năng lượng mặt trời và bán dẫn loại Si. 1954: J.J. Loferski và Jenny tại RCA báo cáo về hiệu ứng quang điện rõ nét trong CdS 1954: Hiệp hội quốc tế về năng lượng mặt trời The International Solar Energy Society (ISES) được thành lập ở Phoenix, AZ. 1970. trụ sở chính của nó sau đó được chuyển tới Melbourne, Australia, và vào năm 1995 nó đã được di chuyển một lần nữa đển Freiburg, Đức. 19571959: Hoffmann Electronics đạt được 8, 9 và 10% hiệu xuất và phát triển hệ thống các mối nối, giảm điện trở của các thiết bị đáng kể. 1960: Hoffmann Electronics tăng hiệu xuất pin quang điện đến 14%, chủ yếu được sử dụng cho vệ tinh và các ứng dụng không gian. 1960/1961: H. Mori ở Nhật Bản và A.K. Zaitseva & O. P. Fedoseeva ở Nga độc lập đề xuất module quang điện lưỡng mặt . 1961: W. Shockley và H. Queisser phát triển một lý thuyết về nhiệt động lực học dựa trên nguyên lý “sự cân bằng chi tiết” cho pin mặt trời 1 mối nối. 1961: Hội nghị các chuyên gia quang điện IEEE đầu tiên được tổ chức ở Philadelphia, Mỹ. 1963: Sharp ở Nhật Bản đã lắp đặt các mạng pin lớn nhất thế giới cho các ứng dụng trên mặt đất, với công xuất 242 W. 1966: Mạng pin mặt trời 1 kW được cài đặt trên đài quan sát thiên văn quỹ đạo. 1966: Zh.I. Alferov, V.B. Khal n và R.F. Kazarinov phát hiện hiệu ứng “superinjection” trong một double heterostructure (DHS). 1970: Zh.I. Alferov, V.M. Andreev và một đội ở Viện Ioffe, St Petersburg ra mắt pin năng lượng mặt trời đầu tiên với GaAs heterostructure. 12SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 1973: Solarex được thành lập tại Hoa Kỳ. Công ty này sản xuất thương mại pin năng lượng mặt trời đa tinh thể và các pin năng lượng mặt trời vô định hình. Solarex sau đó được mua lại bởi Amoco / Emron và sau đó là BP Solar. 1974: Nhật Bản trình bày dự án Sunshine vào đầu của cuộc khủng hoảng dầu khí. 1976/1977: Thu huỳnh quang đầu tiên dung cho các ứng dụng năng lượng mặt trời được gợi ý độc lập bởi A. Goetzberger và W. Greubel, và bởi WH Weber và J. Lambe. 1976: D. Carlson và Ch. Wronsky tại RCI, Mỹ trình bày pin năng lượng mặt trời bằng màng mỏng aSi: H đầu tiên với hiệu xuất khoảng 1%. 1977: Viện Nghiên Cứu Năng Lượng mặt trời (SERI), sau này trở thành Phòng Thí Nghiệm Năng lượng Tái Tạo Quốc Gia (NREL) mở cửa tại Golden, CO, USA. 1977: Hội nghị Năng lượng Mặt trời EC PV khởi đầu ở Luxembourg. Năm 1978: phòng thí nghiệm đầu tiên về năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo (SENES) khởi đầu hoạt động tại Châu Âu tại Học viện Hàn Lâm Khoa học Bungari tại Sofia. 1980: M.Riel bắt đầu chương trình nổi tiếng 1000 mái nhà với pin năng lượng mặt trời ở Zurich, Thụy Sĩ. 1980: BP đi vào kinh doanh năng lượng mặt trời. 1981: Viện Năng lượng Mặt trời Fraunhofer ISE ở Freiburg, Đức thành lập bởi Goetzberger A. 1981: R. Hezel giới thiệu Plasma Silicon Nitride (PECVD) như lớp phản chiếu và lớp thụ động, mà hiện nay được áp dụng cho hầu như tất cả pin năng lượng mặt trời thương mại bằng Silicon. 1981: Gương tập trung phản chiếu năng lượng mặt trời sử dụng lần đầu tiên tại Viện Ioffe St Petersburg. Năm 1982: sản xuất điện quang trên toàn thế giới đạt giá trị 10 MW. 1982: một nhà máy quang điện 1MW – được xây dựng bởi ARCO Solar với 100 trackers lưỡng trục với c Si module đi vào sử dụng tại California. Năm 1983: sản xuất pin mặt trời trên toàn thế giới vượt mức 20 MW, và doanh số bán vượt mức 250 trieu USD. 13SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 1984: M.A Green và S. Wenham giới thiệu pin năng lượng mặt trời LaserGrooved Buried Contact (LGBC). 1985: M. Green tại Đại học New South Wales, Australia, phá vỡ rào cản về hiệu xuất 20% cho pin năng lượng mặt trời cSi dưới một nắng trong phòng thí nghiệm. 1985: R. Swanson thành lập Sun Power tại California với mục tiêu để thương mại hóa pin năng lượng mặt trời cSi hiệu xuất cao. 1986: ARCO Solar bán module quang điện màng mỏng thương mại đầu tiên. 1987: The Solar Challenge được khánh thành, và cuộc đua xe dùng pin mặt trời dọc Australia. 1989: V.D. Rumyantsev tại Viện Ioffe, St Petersburg giới thiệu hệ thống pin mặt trời dùng thấu kính tập trung với kích thước giảm dần. 1990: ARCO Solar được bán cho Siemens và đổi tên thành Siemens Solar. 1991: Nukem GmbH (nay Schott Solar) xây dựng thí điểm nhà máy quang điện 1 MW từ pin mặt trời mono and bifacial MISinversionlayer, được phát triển bởi nhóm của R.Hezel tại Đại học Erlangen. 1991: M. Graetzel phát minh ra pin mặt trời dyesensitized electrochemical. Hiệu xuất > 10% thu được trong vòng 5 năm sau khi phát hiện. 1992: BP thương mại hoá pin mặt trời Laser Grooved cSi (bằng sáng chế của MA Green và S.Wenham). 1994: NREL phát triển và ra đời pin mặt trời 2 đầu với hiệu xuất cao GaInAsP /GaAs, với hiệu xuất >30% dưới 180 nắng. Thế hệ thứ ba CPV ra đời. 1997: PV mái nhà dùng pin quang điện lớn nhất, với >3 MW được lắp đặt tại Munich, Đức. 1997: Sanyo bắt đầu sản xuất hàng loạt pin mặt trời hiệu xuất cao HIT cSi/aSi: H. 1998: SolarWorld AG được thành lập ở Đức, là công ty quang điện tích hợp theo chiều dọc đầu tiên. 1999: M.A Green và J. Zhao đạt được hiệu xuất kỷ lục 24,7% trong phòng thí nghiệm với pin mặt trời cSi. 1999: Tổng số quang điện được cài đặt trên toàn thế giới vượt mức 1GW. 14SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 2000: Đức giới thiệu luật EEG mới (luật feedin), trong 2008, luật này được dịch sang hơn 40 ngôn ngữ. Đức trở thành thị trường quang điện lớn nhất trên thế giới. 2002: Hội nghị Solar Silicon đàu tiên đối phó với cuộc khủng hoảng của Si nguyên liệu được tổ chức bởi Photon tại Munich, Đức. 2002: Cypress Corp và Sun Power ở USA bắt đầu sản xuất thí điểm pin mặt trời hiệu xuất cao cSi Sun Power. Sản xuất hàng loạt thành lập ởPhilippines. 2002: Siemens Solar được bán cho Shell Solar, 2004 Shell Solar cSi chuyển nhượng cho SolarWorld. 2004: General Electric vào thi trường quang điện ( PV), sau khi trở thành chủ sở hữu của AstroPower. 2005: Sharp vẫn là nhà sản xuất pin quang điện ( PV) lớn nhất trên toàn thế giới PV. 2005: QCells, được thành lập vào năm 2002, là nhà sản xuất tế pin PV phát triển nhanh nhất trên toàn thế giới. 2006: Lộ trình PV cho Châu Âu được đề xuất bởi WCRE. 2006: Hơn 25% các module PV sản xuất trên toàn thế giới được lắp đặt ở Đức. 2006: SolFocus tại Mỹ, ConcentrixSolar ở Freiburg, Đức, và SolarTec AG ở Munich, Đức, bắt đầu sản xuất thí điểm Concentrator IIIV PV (CPV). CPV Môđun bao gồm các pin bộ ba GaAs trên Ge substrate với hiệu xuất > 35%, và thấu kính Fresnel tập trung làm từ silicon kháng UV , có khả năng cung cấp lên đến 800 nắng. 2006: Wacker mở rộng sản xuất pin năng lượng mặt trời polySi tại Burghausen, Đức, lên đến 16.000 tấn / năm để trở thành công ty lớn thứ hai trong lĩnh vực này trên toàn thế giới. Việc đầu tư mới là khoảng 500 trieu Euro. 2006: Hội nghị quốc tế đầu tiên về Solar Glass được tổ chức bởi Photon tại Munich. 2007: Hemlock thông báo mở rộng với qui mô lớn về sản xuất polySi lên đến 3.600 tấn/năm tại MI, Mỹ, và sẽ bắt đầu sản xuất vào năm 2010. Việc đầu tư là khoảng 1 tỷ USD , Hemlock là nhà sản xuất polySi lớn nhất trên toàn thế giới. 2006: InterSolar, Hội chợ quốc tế về năng lượng mặt trời lớn nhất diễn ra lần thứ 10 và lần gần nhất là ở Freiburg, Đức. 2007: SunPower và Sanyo thông báo hiệu xuất cao nhất cho sản xuất hàng loạt pin mặt trời trong 1 nắng là 22%. 15SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 2007: Al Gore và IPCC nhận giải Nobel Hòa Bình . 2007: Hội nghị Liên hiệp quốc dành cho biến đổi khí hậu diễn ra tại Bali. 2008: QCells vượt qua Sharp để trở thành nhà sản xuất PV lớn nhất thế giới. III. ƯU THẾ Trong cuộc sống hàng 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. Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA) dự báo khai thác năng lượng của 33 trong số 48 nhà sản xuất dầu mỏ hàng đầu thế giới đang giảm. Không chỉ có dầu mỏ mà ngay cả than đá, khí tự nhiên, uranium...đều đang giảm nhanh về sự có mặt trong tự nhiên... Cộng với việc sự ô nhiễm môi trường, nóng lên của khí hậu do chịu ảnh hưởng của khí nhà kính từ các hoạt động công nghiệp và sản xuất năng lượng cũng đang là vấn đề cấp bách.... Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng tạo nên một vòng lẩn quẩn của biến đổi khí hậu. Con người đã và đang tìm nhiều nguồn năng lượng để thay thế và đáp ứng nhu cầu của con người, một trong số đó là năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng sạch và có thể tái tạo, giải quyết được những vấn đề nan giải ban đầu B – HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 16SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 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 hòa tự động các quá trình nạp điện vào ắc quy 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...). II. CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Trong đó: 1 – Tấm pin mặt trời (Solar Panel) 2 – Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller) 3 – Bộ biến đổi DC – AC (Solar Inverter) 4 – Cầu dao chuyển mạch 5 Ắc – quy (Battery) 1. Tấm pin mặt trời Tấm pin 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 10% 20%, Công suất: từ 25Wp đến 175Wp, 17SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC 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 1kW/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 vào cách chúng ta ghép nối các tấm pin mặt trời lại với nhau. Các tấm pin 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 ắcquy 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 tấm pin mặt trời vào ắcquy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải. Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (lớn hơn 13.8 V) hoặc điện thế thấp (nhỏ hơn 10.5 V). Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình ắcquy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá thấp. 3. Bộ biến đổi DCAC Là bộ nghịch lưu. Inverter chuyển đổi dòng điện 12VDC từ ắcquy thành dòng điện AC (110220VAC). Được thiết kế với nhiều cấp công suất từ 0.3kVA10kVA. Inverter có nhiều loại và cách phân biệt chúng bằng dạng sóng của điện áp đầu ra: dạng sóng hình sin, giả sin, sóng vuông, sóng bậc thang... 4. Battery (Ắcquy): Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không còn ánh nắng. 18SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC Ắcquy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất hoặc đặc điểm của hệ thống pin panel mặt trời. Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử dụng ắcquy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắcquy kết nối lại với nhau. 5. Khung, giá đỡ và dây cáp: Để đảm bảo cho hệ solar 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, giá đỡ và dây cáp chuyên dụng. Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin 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. III. CÁC LOẠI MÁY PHÁT NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1. Máy phát điện độc lập: Trong đó: A: Tấm thu năng lượng mặt trời 19SVTH: Nguyễn Quang Giới
BÁO CÁO ĐAMH1 – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: TS. MAI BÁ LỘC B: Bộ sạc C: Ắc quy D: Inverter E: Hộp đấu nối điện F: Tải Hệ thống hoạt động như sau: khi có nắng điện DC từ tấm thu năng lượng mặt trời (A) qua hộp đấu nối điện (E) đến bộ sạc (B) và sạc cho ắc quy (C). Đồng thời khi có tải, điện từ hệ ắcquy 12V DC (24V DC hoặc 48V DC) sẽ được chuyển đổi qua bộ Inverter (D) thành điện 220V 50Hz AC để cấp cho tải (F). Ưu điểm: không cần điện lưới nên phù hợp sử dụng ở những nơi chưa có điện lưới. Nhược điểm: giá đầu tư cao. Chi phí đầu tư cho hệ thống: 18000VNĐ/ 1W điện/ 1 ngày. 2. Máy phát điện nối lưới: Trong đó: A : Tấm thu năng lượng mặt trời B: Inverter 20SVTH: Nguyễn Quang Giới