Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt
SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 1
Tóm tắt công trình sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014
Mã số:…..
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỐI ƯU HÓA HIỆU SUẤT PIN MẶT TRỜI
Sinh viên
: Đoàn Thanh Sơn CĐT1 -
K54
Phạm Văn Trưởng CĐT1 -
K54
GVHD
: TS. Đặng Thái Việt
Khoa/Viện
: Cơ khí
TÓM TẮT NỘI DUNG
Nhân loại đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm môi trường một
cách nghiêm trọng.Vấn đề tìm ra các nguồn năng lượng mới, nguồn năng lượng tái tạo được
và nguồn năng lượng xanh đang được cả thế giới quan tâm.Cùng với năng lượng gió, thủy
triều, năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng cho thấy nhiều hi vọng trong tương lai.
Muốn thu được năng lượng mặt trời và có thể truyền nó đi được xa hơn, chúng ta cần
pin mặt trời để chuyển năng lượng mặt trời từ dạng quang năng sang điện năng. Pin năng
lượng mặt trời chỉ đạt hiệu suất lớn nhất khi ánh sáng mặt trời vuông góc với mặt phẳng tấm
pin. Tuy nhiên, hệ thống pin mặt trời hiện nay thường được lắp cố định nên làm giảm hiệu
suất thu năng lượng của tấm pin. Để duy trì được hiệu suất của tấm pin ở mức cao nhất chúng
ta cần một hệ thống điều chỉnh tấm pin luôn hướng về phía mặt trời.
Mục đích của đề tài là tự động hóa quá trình điều khiển định hướng tấm pin mặt trời kể
cả khi bị mây che mất ánh sáng. Đồng thời, cũng thay đổi chế độ điều khiển tự động thành chế
độ điều khiển bằng tay một cách linh hoạt phục vụ trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Solar Tracking System: More Efficient Use of Solar Panels (J. Rizk and Y. Chaiko)
2. Thiết kế, chế tạo hệ điều khiển định hướng pin mặt trời (Đinh Hồng Bộ, Nguyễn Nhật
Dương,Nguyễn Hồng Long,Đỗ Văn Sơn)
3. Tống Văn On, Hoàng Đức Hải; Họ vi điều khiển 8051; Nhà xuất bản Lao động- Xã
hội; Xuất bản năm 2009
4. Huỳnh Đắc Thắng; Kỹ thuật số thực hành; NXB KH-KT; Hà Nội 2006
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt
SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 2
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nguồn cung cấp điện chủ yếu tại Việt Nam là thủy điện và nhiệt điện. Tuy
nhiên, thủy điện gây mất cân bằng sinh thái và nhiệt điện tiêu tốn một lượng khoáng sản mà
nước ta đang ngày càng cạn kiệt. Không những vậy,nhiệt điện còn gây ô nhiễm môi trường
nghiêm trọng.Qua đây, ta thấy tầm quan trọng của các nguồn năng lượng thay thế - năng
lượng xanh, đặc biệt là năng lượng mặt trời.
Với ưu điểm là sẵn có, dồi dào, là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường,
năng lượng mặt trời đang là giải pháp thay thế cho các nguồn năng lượng khác đang ngày cạn
kiệt trên Trái Đất. Ở Việt Nam, thiên nhiên ưu đãi cho nước ta một lượng bức xạ mặt trời
thuộc loại cao nhất trên thế giới (vào khoảng 4.5 – 6 KWh/m2). Do đó, thật uổng phí nếu
chúng ta bỏ qua nguồn năng lượng tự nhiên này.
Mong muốn đưa năng lượng mặt trời được sử dụng phổ biến và phát triển hơn nữa ở
Việt Nam, đem những kiến thức đã học được áp dụng vào thực tế sản xuất và đời sống. Vì
vậy, nhóm sinh viên chúng em đã thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống tối ưu hóa
hiệu suất pin mặt trời”. Nghiên cứu, chế tạo và ứng dụng công nghệ xác định vùng cực
đại năng lượng mặt trời nhằm nâng cao hiệu suất phát điện hệ thống pin điện mặt trời.
Đề tài là một sản phẩm có tính thực tế cao, được nghiên cứu, chế tạo dựa trên những kiến thức
đã học, kế thừa và phát triển những kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây.Đó còn là
sự kết hợp giữa cơ khí - điện tử - tin học để đem đến một sản phẩm hoàn thiện có tính ứng
dụng cao, phù hợp với điều kiện hiện tại ở Việt Nam.
Do thời gian, kinh phí có hạn và kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên sản phẩm của
chúng em không thể tránh khỏi thiếu xót và hạn chế, chúng em rất mong nhận được sự góp ý,
chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo và các bạn.
Chúng em xin trân thành cảm ơn Thầy – TS. Đặng Thái Việt, cùng các thầy cô trong bộ môn
Máy và Ma sát đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này,
chúng em cũng xin trân thành cảm ơn ban lãnh đạo bộ môn đã tạo mọi điều kiện làm việc
cũng như các trang thiết bị cần thiết giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian qua.
Hà nội, ngày 2 tháng 5 năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt
SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 3
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1. Đặt vấn đề:
Nhân loại đang đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm môi trường một cách
nghiêm trọng.Vấn đề tìm ra các nguồn năng lượng mới, nguồn năng lượng tái tạo được và
nguồn năng lượng xanh đang được cả thế giới quan tâm.Cùng với năng lượng gió, thủy triều,
năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng cho thấy nhiều hi vọng trong tương lai.
Muốn thu được năng lượng mặt trời và có thể truyền nó đi được xa hơn, chúng ta cần
pin mặt trời để chuyển năng lượng mặt trời từ dạng quang năng sang điện năng. Pin năng
lượng mặt trời chỉ đạt hiệu suất lớn nhất khi ánh sáng mặt trời vuông góc với mặt phẳng tấm
pin. Tuy nhiên, hệ thống pin mặt trời hiện nay thường được lắp cố định nên làm giảm hiệu
suất thu năng lượng của tấm pin. Để duy trì được hiệu suất của tấm pin ở mức cao nhất chúng
ta cần một hệ thống điều chỉnh tấm pin luôn hướng về phía mặt trời.
2. Mục tiêu của đề tài:
- Giải quyết được các vấn đề của hệ thống cũ, đồng thời phát triển hệ thống để nâng cao hiệu
suất hơn nữa:
Điều khiển tấm pin luôn chuyển động hướng vuông góc với tia sáng mặt trời, làm tăng
hiệu suất chuyển đổi năng lượng quang – điện.
Có khả năng chuyển chế độ làm việc phù hợp với điều kiện thời tiết hiện tại
Nâng cao độ chính xác của hệ thống bằng việc sử dụng các sensor xác định phương
hướng.
- Thiết kế, chế tạo, mô phỏng hoàn chỉnh hệ thống điều khiển định hướng pin mặt trời.
3. Phạm vi nghiên cứu:
Với mục tiêu thiết kế và chế tạo hệ định hướng pin mặt trời nhưng do điều kiện thời
gian, kinh phí có hạn, đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi sau:
1. Mô hình hóa hệ thống định hướng pin mặt trời để có thể phát triển, áp dụng rộng rãi
vào thực tiễn.
2. Sử dụng hệ thống sensor trong nhận biết phương hướng.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt
SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 4
3. Dùng chip vi điều khiển để giám sát, xử lý, đưa ra tín hiệu điều khiển hệ thống.
4. Động cơ dẫn động cơ khí là động cơ một chiều có sử dụng đĩa encoder.
Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: TS. Đặng Thái Việt
SV: Đoàn Thanh Sơn – Phạm Văn Trưởng – CĐT1 – K54 5
PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Giới thiệu chung về đề tài
1.1. Nội dung đề tài
Đề tài gồm 3 phần:
1. Thiết kế chế tạo cơ khí
2. Thiết kế chế tạo phần cứng điện tử
3. Thiết kế phần mềm
1.2. Tổng quan sơ đồ của hệ thống