Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình thu nhận hiệu quả ánh sáng mặt trời phục vụ cho mục đích chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay, việc sử dụng trực tiếp ánh sáng mặt trời để chiếu sáng thông minh và tiết kiệm năng lượng là một hướng phát triển rất tiềm năng nhưng còn chưa được trú trọng phát triển tương xứng. Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp để sử dụng hiệu quả công cụ mô phỏng quang học Zemax trong việc giải quyết các vấn đề hiện nay cho việc thu nhận hiệu quả ánh sáng Mặt trời.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình thu nhận hiệu quả ánh sáng mặt trời phục vụ cho mục đích chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 23, Số 1 (2023) PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG QUANG HỌC SỬ DỤNG ZEMAX CHO VIỆC THIẾT KẾ ĐA CẤU HÌNH THU NHẬN HIỆU QUẢ ÁNH SÁNG MẶT TRỜI PHỤC VỤ CHO MỤC ĐÍCH CHIẾU SÁNG VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Trần Thế Vinh Trung tâm Nano và Năng lượng, Dại học Khoa học Tự nhiên – Đại học QGHN Email: tranthevinh@hus.edu.vn Ngày nhận bài: 4/7/2023; ngày hoàn thành phản biện: 14/7/2023; ngày duyệt đăng: 4/12/2023 TÓM TẮT Hiện nay, việc sử dụng trực tiếp ánh sáng mặt trời để chiếu sáng thông minh và tiết kiệm năng lượng là một hướng phát triển rất tiềm năng nhưng còn chưa được trú trọng phát triển tương xứng. Đa phần các giải pháp hiện nay gặp cản trở ở quá trình thiết kế cấu hình đáp ứng với việc hướng sáng của Mặt trời tới bề mặt Trái đất thay đổi theo thời gian và vị trí địa lý, thời tiết. Do đó, ở nghiên cứu này đề xuất một phương pháp để sử dụng hiệu quả công cụ mô phỏng quang học Zemax trong việc giải quyết các vấn đề hiện nay cho việc thu nhận hiệu quả ánh sáng Mặt trời. Phương pháp mô phỏng quang học được ứng dụng cho việc thiết kế các dạng cấu hình khác nhau (dạng vòm chia múi, vòm đồng tâm, vòm mắt ruồi). Với đa cấu hình được mô phỏng và khảo sát, kết quả cho thấy độ ổn định và hiệu suất cao (trên 60%) cho việc thu nhận có sự thay đổi mô phỏng theo đặc tính của ánh sáng mặt trời. Từ khóa: năng lượng mặt trời, dẫn sáng, chiếu sáng tự nhiên. I. GIỚI THIỆU Hiện nay xu hướng sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo, thân thiện với môi trường để thay thế việc sử dụng nhiên liệu hoá thạch ngày càng phổ biến và hiệu quả hơn. Trong đó, năng lượng được sử dụng phổ biến rộng rãi nhất là năng lượng mặt trời hay còn gọi là năng lượng bức xạ mặt trời. Theo tính toán của NASA, mặt trời còn có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỉ năm nữa [1]. Bức xạ mặt trời đa phần được thu nhận thông qua một số hai phương thức chính là chuyển đổi quang – điện và quang – nhiệt mà trong đó mục đích cung cấp điện chiếm tỉ trọng cao nhất. Tiềm năng của năng lượng mặt trời là rất lớn - mỗi ngày, bề mặt trái đất được hưởng 120.000 terawatts (TW) của ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu của con người trên toàn thế giới (1TW = 1.000 tỉW) [2] trong khi đem lại những ưu điểm mà các dạng 65
Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình … năng lượng khác không có . Ông Michael Schmela - Giám đốc tình báo thị trường tại SolarPower Europe, tuyên bố: “Năm 2022 đã đánh dấu sự mở đầu cho thời đại mặt trời tại châu Âu”. Cũng theo ông, năng lượng mặt trời đáp ứng đủ ba chỉ tiêu lý tưởng về năng lượng: tính bền vững, khả năng chi trả và an ninh nguồn cung [3,4]. Việt Nam hiện xếp thứ 8 trong top 10 quốc gia có công suất lắp đặt năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới với 16,504MW, chiếm 2,3% toàn cầu[5]. Công suất trên đầu người của Việt Nam là 60W/người. Theo số liệu được thông kê ở bảng 1.1, có thể thấy tiềm năng nguồn năng lượng sạch này là rất lớn bởi Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, với trị số tổng bức xạ khá lớn từ 100 – 175 kcal/cm2.năm (4,2 –7,3 GJ/m2 năm) đặt biệt ở các vùng miền phía nam có nhiều nắng (số giờ nắng từ 1700 – 2600 giờ/năm), các vùng miền phía bắc có khoảng 1600 – 2000 giờ/năm và các vùng miền trung có khoảng từ 2000 – 3000 giờ/năm [6]. Bảng 1. Số liệu bức xạ mặt trời tại Việt Nam [6] Vùng khảo sát Giờ nắng trong 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 và Nam Trung Bộ 2000 - 2600 4,9 – 5,7 Rất tốt Nam Bộ 2200 - 2500 4,3 – 4,9 Rất tốt Trung bình cả nước 1700 - 2500 4,6 Tốt Việc sử dụng trực tiếp ánh sáng mặt trời để chiếu sáng thông minh và tiết kiệm năng lượng trong nhà hiện nay gặp nhiều hạn chế mà các giải pháp chiếu sáng thông thường như thông qua cửa sổ, cửa ra vào hoặc cửa mái chưa giải quyết được triệt để. Các hạn chế có thể kể đến như: góc chiếu tới của chùm sáng mặt trời thay đổi theo thời gian trong ngày và vị trí địa lý, khiến cho việc thu nhận để duy trì cường độ chiếu sáng ổn định gặp khó khăn; hoặc các giải pháp thiết bị thu nhận ánh sáng mặt trời với hiệu suất cao lại đòi hỏi các cơ hệ phức tạp, chi phí cao để bám bắt hướng chiếu của chùm sáng mặt trời dẫn tới khó ứng dụng rộng rãi, thuận tiện trong dân dụng v.v…. Để khắc phục việc ánh sáng mặt trời luôn thay đổi hướng, các giải pháp kỹ thuật trước đây đưa ra hai phương án nhắm thu nhận ánh mặt trời: • Sử dụng cơ hệ có thể thay đổi hướng một bộ phận theo hướng mặt trời [8,9,10,11] • Sử dụng quang hệ có tính đẳng hướng [12] 66
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 23, Số 1 (2023) Những giải pháp kỹ thuật đi theo hướng sử dụng cơ hệ theo phương ánh sáng đòi hỏi nguồn điện để vận hành cơ hệ, đồng thời cũng cần phải thường xuyên bảo trì hệ thống. Những đòi hỏi này làm tăng chi phí sử dụng và ít nhiều gay ra khó khăn trong triển khai ứng dụng diện rộng. Những giải pháp kỹ thuật sử dụng các bố trí quang học có tính đẳng hướng, không dùng cơ hệ, để có thể thu nhận ánh sáng mặt trời theo các hướng khác nhau, thường dùng các vật liệu trong suốt. Tuy nhiên, ở các giải pháp này, hiệu suất thu nhận ánh sáng mặt trời còn thấp và không đồng đều theo thời gian trong ngày. Thông thường ánh sáng mặt trời sau khi được thu nhận hiệu quả thường cần được dẫn truyền qua một khoảng cách tương đối mới tới nơi tán xạ để sử dụng, do đó cần giảm hẹp tiết diện sáng truyền dẫn so với diện tích nhận sáng để tăng hiệu quả sử dụng. Hiện nay cũng đã có một số giải pháp sử dụng được thiết kế dưới dạng tĩnh đã được thương mại hoá và được đưa vào sử dụng ở nhiều nơi : thu nhận ánh sáng mặt trời để chiếu trực tiếp cho không gian bên dưới “Solar Tube” [12]. Tuy nhiên phương pháp này gặp hạn chế ở mức độ thu nhận ánh sáng mặt trời chưa được cao, không hội tụ dẫn đến việc dẫn truyền gặp khó khăn và bị giới hạn. Do đó, vấn đề đặt ra ở nghiên cứu này là đưa ra các cấu hình hiệu quả cho việc thu nhận ánh sáng mặt trời thông qua mô phỏng quang học, từ đó làm tiền đề cho việc chế tạo thử nghiệm thực tế với các yêu cầu: chi phí để tạo ra hệ thống rẻ với nguyên liệu sử dụng là nhựa và nước; chi phí bảo trì của hệ thống thấp; thu sáng với diện tích rộng và sau đó hội tụ ánh sáng để giảm tiết diện cần thiết cho đường truyền sáng; hiệu suất thu sáng đồng đều, giảm sự ảnh hưởng do vị trí địa lý, thời gian… II. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG ĐA CẤU HÌNH VỚI ZEMAX Để đảm bảo việc phân tích đường chuyền cho cả một chùm sáng mặt trời có tiết diện lớn thu nhận bởi một hệ quan học thì việc sử dụng tính toán quang hình đơn thuần trở nên hạn chế và khó áp dụng. Do đó, yêu cầu đặt ra là cần một phần mềm mô phỏng mà có thể giúp phân tích, mô phỏng đường truyền của chùm sáng mặt trời tới thiết bị được thiết kế theo yêu cầu. Ở nghiên cứu này, phần mềm ZEMAX được sử dụng cho mục đích mô hình hóa, thiết kế và phân tích các hệ thống quang học. Với việc sử dụng Zemax, đa cấu hình thu nhận sáng được đề xuất dựa trên cấu trúc cơ bản dạng vòm với các thiết kế khác nhau phục vụ mục đích chung là hội tụ chùm sáng vào một tiết diện nhỏ hơn nhiều lần tiết diện nhận sáng. Cơ chế được miêu tả như hình 1. 67
Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình … Hình 1. Hình vẽ mặt cắt và mặt bằng thiết bị thu nhận và tán xạ ánh sáng mặt trời sử dụng chất lỏng với bề mặt nhận sáng dạng múi dọc lồi. Cấu hình chung cho việc thu nhận và tán xạ ánh sáng mặt trời thông qua việc sử dụng một chất lỏng trong suốt (1) được chứa trong một vỏ mỏng bằng vật liệu trong suốt và cứng (2). Phương pháp này bao gồm việc thiết lập lớp vỏ (2) có cấu trúc đặc biệt như sau: Bộ phận (3) có tác dụng nhận các chùm sáng song song theo phương thẳng đứng, vừa nhận chùm sáng song song vừa đưa chất lỏng vào ra thông qua nắp(4). Nắp (4) được làm bằng chất liệu như vỏ (2) có tác dụng thu nhận ánh sáng. Nắp được vặn chặt bằng keo hoặc ren cố định với bộ phận (3). Mặt nhận sáng (5) có dạng vòm, phần vòm đầu tiên được gắn với bộ phận (3), các vành còn lại nối liền với nhau tạo thành các mặt lồi (6). Các mặt lồi (6) được bố trí sao cho mặt cắt từng vành đi qua trục đối xứng (7), các mặt lồi của phương pháp này có dạng mặt cầu. Các mặt cầu này có tác dụng như thấu kính hội tụ các chùm sáng song song theo các phương khác nhau (có phương chính là phương theo trục đối xứng (7)) vào điểm hội tụ (8) của toàn bộ phương pháp. Bộ phận dạng ống (9) được gắn chặt vào phần dưới của bộ phận nhận sáng (5), kích thước chu vi của của ống bằng với chu vi và trùng khớp mặt dưới của bộ phận nhận sáng (5), chiều cao của ống được điều chỉnh sao cho điểm chung (8) nằm đúng tại mặt dưới của ống (9). Bộ phận dạng vành (10) gắn chặt với mặt dưới của ống (9), đồng trục (7) với trục của toàn bộ hệ, có chu vi trong lớn hơn chu vi của ống (3) và chu vi ngoài lớn hơn chu vi của ống (9). Bộ phận tán xạ ánh sáng và đưa chất lỏng vào ra dạng ống (11) có nắp (12) có thể được đậy kín bằng ren hoặc bằng keo, có chu vi bằng đúng với chu vi trong và trùng khớp với viền trong của vành (10), mặt dưới của nắp (12) được làm nhám để tán xạ tốt ánh sáng. Chất lỏng (1) được cho vào phần không gian bên trong lớp vỏ (2). Với phương pháp này, ánh sáng sẽ được thu nhận và tán xạ hiệu quả mà không cần dùng bất kỳ cơ hệ nào, đồng thời sử dụng chất lỏng làm môi trường hội tụ và truyền sáng, thuận tiện khi sử dụng với chi phí thấp. 68
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 23, Số 1 (2023) Hình Error! No text of specified style in document.. Hình vẽ dạng sơ đồ tia sáng minh họa nguyên lý hội tụ ánh sáng của một mặt chất lỏng lồi, ngăn cách với môi trường ngoài bằng một lớp vỏ mỏng. Theo hình 2, sự hội tụ chùm sáng song song với trục đối xứng của mỗi mặt cầu lồi (6) được minh họa: chiết suất của mỗi trường bên ngoài, nơi ánh sáng đi tới mặt (6) là n0; chiết suất của môi trường chất lỏng 1 chứa trong lớp vở là n1; chiết suất của lớp vỏ (2) tạo thành mặt cong lồi là n2; bề dày lớp vỏ (2) là d; bán kính mặt cong lồi (6) là r; mặt cong lồi (6) có tác dụng như một thấu kính hội tụ, khiến ánh sáng ngay sau khi đi vào mặt vỏ giữa môi trường ngoài và lớp vỏ (2) sẽ bị khúc xạ và hội tụ tại điểm F0 ;Các chùm sáng này, khi đến mặt tiếp giáp giữa lớp vỏ (2) và chất lỏng (1), sẽ hội tụ tại điểm F1. Tùy thuộc vào giá trị của chiết suất của chất lỏng (1) ta có : n1 = n2, điểm F1 sẽ trùng với điểm F0 ; n1 < n2, điểm F1 nắm phía sau điểm F0 ; n1 > n2 ; điểm F1 nằm phía trước điểm F0. Khoảng cách từ điểm F0 tới mặt tiếp giáp môi trường ngoài và lớp vỏ (2) là f0. Khoảng cách từ điểm F1 tới điểm tiếp giáp chất lỏng (1) và lớp vỏ (2) là f1. Các khoảng cách này có mối liên hệ như sau: 𝑛2 𝑓0 = × 𝑟 (1) 𝑛2 − 𝑛 0 𝑛1 𝑓1 = × 𝑟 (2) 𝑑 𝑛1 − 𝑛0 − 𝑛 × 𝑟 2 Điểm F1 tại hình 2 cũng chính là điểm (8), điểm hội tụ chung của toàn bộ các mặt cong lồi (6) tạo nên mặt vòm nhận sáng (5). Độ dài điểm f1 chính là bán kính mặt vòm nhận sáng (5) là R. Như vậy dựa vào giá trị chiết suất của chất lỏng (1), ta có thể xây dựng được các mặt lồi (6), sao cho bán kính của từng mặt lồi (6) tuân theo công thức: 𝑛 −𝑛 𝑟 = 1 𝑛 0 × 𝑅. Số lượng các mặt lồi (6) phụ thuộc vào góc mở nhìn mặt lồi (6), tính từ 1 điểm chung (8) của mỗi mặt lồi. Trong hình chiếu minh họa tại hình 2, góc mở này có giá trị khoảng từ 30 tới 150. Như vậy thông qua cả miêu tả về đường truyền của một vài 69
Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình … tia sáng, để tối ưu hiệu suất hoạt động của thiết bị, có những thành phần cơ bản cần được khảo sát như sau: cấu hình hình học của thiết bị; vật liệu sử dụng là nước và nhựa PET Dựa trên cấu hình tổng quát, ba cấu hình khách nhau được thiết kế và mô phỏng để đánh giá hiệu quả và độ phức tạp cho thu nhận ánh sáng mặt trời gồm: cấu hình múi dọc (hình 3) gồm 6 múi đối xứng, cấu hình vòm lồi đồng tâm (hình 4) gồm 10 vòm và cấu hình mắt ruồi fly-eyes (hình 5) gồm 7 vành ngũ-lục giác. Tuy có dạng hình học và cách thiết kế khác nhau, cả ba cấu hình trên đều có các tham số chung nhất đinh: tiết diện tròn nhận sáng bán kính 15cm ứng với góc 00 chiếu sáng; mặt đáy nhận sáng tiết diện tròn bán kính 10cm, cách mặt đáy của vòm mô phỏng 15cm; lớp vỏ sử dụng vật liệu nhựa PET (n = 1.53, k=0), có độ dày từ 3-6mm tùy vị trí; vòm được lấp đầy bằng nước cất (n = 1.33). Ngoài ra phổ ánh sáng khảo sát gồm ba bước sóng trong vùng nhìn thấy: 480 nm, 550 nm và 650 nm. Hình 3. Hình vẽ mặt cắt và mặt bằng thiết bị thu nhận và tán xạ ánh sáng mặt trời sử dụng chất lỏng với bề mặt nhận sáng dạng múi dọc lồi. 70
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 23, Số 1 (2023) Hình 4. hình vẽ mặt cắt và mặt bằng thiết bị thu nhận và tán xạ ánh sáng mặt trời sử dụng chất lỏng với bề mặt nhận sáng dạng các vành lồi đồng tâm. Hình 5. Hình vẽ mặt cắt và mặt bằng thiết bị thu nhận áng sáng mặt trời sử dụng chất lỏng với bề mặt nhận sáng dạng mặt lồi tiết diện ngũ giác và lục giác III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Sau khi mô phỏng xây dựng vòm kết hợp với mặt nhận sáng, sử dụng chùm tia sáng song song mô phỏng theo chùm sáng mặt trời. Góc tới của chùm sáng được khảo sát từ 500 đến 00 so với trục thẳng đứng, tương ứng từ 8h sáng tới 12h trưa. Hiệu suất 71
Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình … nhận sáng dựa trên tỉ lệ giữa năng lượng đến vòm và năng lượng thu được ở đáy nhận sáng. Thông qua mô phỏng, để tối ưu việc nhận sáng, các tham số sau đã được hiệu chỉnh: số lượng vành/múi, bề dày mặt nhựa, bán kính cong ngoài và trong của mỗi lớp nhựa, góc nghiên của các vành/vòm so với trục thẳng đứng. Kết quả đánh giá hiệu suất thu sáng của ba cấu hình được biểu diễn ở hình 6. Nhìn chung cả ba cấu hình đều đã đạt được yêu cầu đề ra đáp ứng: thu sáng hiệu suất xao (trên 60%) và thu sáng ổn định theo sự thay đổi của góc chiếu sáng. Tuy nhiên theo hình 6, cấu hình (a) và (b) cho thấy sự tăng hiệu suất khi góc chiếu giảm về 0 độ trong khi cấu hình (c) có sự đối nghịch. Điều này có thể được giải thích do cấu hình (c) sử dụng các cấu trúc miếng cong dạng lục giác hoặc ngũ giác cho các chùm hội tụ nhỏ riêng biệt với nhau. Do đó khi đạt tối ưu hơn ở khoảng góc chiếu lớn thì ở các góc chiếu gần về 0 độ, các chùm này hội tụ lệch dần ra khỏi mặt nhận sáng. Hiệu suất (%) Góc (độ) Hình 6. Hiệu suất thu nhận sáng cho các cấu hình mô phỏng: (a) cấu hình dạng múi dọc; (b) cấu hình vành đồng tâm; (c) cấu hình mắt ruồi IV. KẾT LUẬN Thông qua cấu hình hình học cho hiệu suất cao của thiết bị trong mô phỏng, chúng tôi nhận thấy các ưu điểm so với các hệ thống khác hiện có: các cấu hình được đề xuất hoạt động dưới dạng tĩnh, không yêu cầu bảo trì vận hành thường xuyên, phù hợp lắp đặt ở nhiều vị trí trong thực tế; các cấu hình được đề xuất có ưu điểm diện tích thu nhận ánh sáng rộng nhưng vẫn đảm bảo phần đáy nhận và tán xạ ánh sáng nhỏ, cho 72
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 23, Số 1 (2023) phép tăng hiệu quả chiếu sáng mà không phát sinh thêm các yếu tố phức tạp cho quá trình lắp đặt. Việc đề xuất ba cấu hình mô phỏng cho thấy tính linh hoạt của các thiết bị dạng này có thể được thiết kế, tinh chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế chế tạo, lắp đặt và hoạt động. Tuy nhiên việc xây dựng mối liên hệ chặt chẽ hơn giữa các tham số trong quá trình tối ưu cũng là mục tiêu thiết yếu của nhóm nghiên cứu trong tương lại để phục vụ cho quá trình mô phỏng, chế tạo sát thực tế nhất Để đánh giá chính xác hơn về hiệu quả nhận sáng, thiết bị sẽ cần được chế tạo và thử nghiệm trong thực tế hoạt động trong thời gian tới. Phương án đề ra cho giai đoạn sau, là tối ưu từng vành hơn nữa khi thay đổi vật liệu và chất lỏng. Tiếp đó tối ưu góc chiếu tới khi bắt đầu có nắng. Ngoài ra với hiệu suất cao, năng lượng dư thừa thu nhận được có thể được sử dụng cho việc tích trữ để sử dụng vào ban đêm hoặc khi số giờ nắng hạn chế. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Trí, N. T.-M. (không ngày tháng). Cơ cấu năng lượng trên thế giới 19/12/2018. Cơ quan ngôn luận của Hiệp hội Năng lượng Sạch Việt Nam. [2]. Ưu khuyết điểm của năng lượng mặt trời. (2018, March 13). Tiết kiệm năng lượng. [3]. Ngọc Duyên. (31/01/2023). Dự báo tăng trưởng năm 2023 của ngành năng lượng mặt trời tại Châu Âu. Hội Dầu khí Việt Nam. [4]. Ngọc Trang. (11/2021). Việt Nam lọt top 10 nơi có công suất lắp đặt năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới. Tạp chí điện tử VNEconomy. [5]. Tạp chí năng lượng Việt Nam . (07/2020). Cập nhật số liệu khảo sát cường độ bức xạ mặt trời ở Việt Nam. Cơ quan của Hiệp hội Năng lượng Việt Nam. [6]. Trang thông tin Sản xuất và Tiêu thụ Bền vững. (12/2019). Năng lượng mặt trời: Những điều cần biết,. [7]. Roymond H.Dismer. (1980). Sáng chế: “Bộ thu năng lượng mặt trời có cáp quang”. Trang tra cứu các bằng sáng chế. [8]. Key Mori. (1983). Sáng chế “Hệ thống chiếu sáng sử dụng ánh sáng mặt trời”. Trang tra cứu các bằng sáng chế. [9]. Key Mori. (1983). Sáng chế “Bộ thu năng lượng mặt trời”. Trang tra cứu các bằng sáng chế. [10]. Wikiplastic.org. (2021, September 16). Nhựa PET là gì? Thông số kỹ thuật của PET. [11]. Tổng quan về phần mềm mô phỏng quang học Zemax (n.d.) https://www.zemax.com/. 73
Phương pháp mô phỏng quang học sử dụng Zemax cho việc thiết kế đa cấu hình … APPLICATION OF ZEMAX OPTICAL SIMULATION METHOD TO DESIGN DIFFERENT CONFIGURATIONS FOR EFFICIENTLY OBTAINING SOLAR LIGHT FOR INDOOR ILLUMINATION AND ENERGY SAVING Tran The Vinh Nano and Energy Centre, University of Science – VNU *Email: tranthevinh@hus.edu.vn ABSTRACT These days, using direct solar light has been considered as a potential option for energy-saving smart lighting, but not enough attention has been given to it yet. Most of recent solutions have met obstacles in design a configuration to adapt with the change of solar beam to Earth’s surface, according to location and time. Therefore, this research proposes a solution which uses effectively an optical modulation tool named Zemax to overcome those mentioned obstacles. This tool is applied to design different multiple configurations (dome with alongside zones, dome with centered circle zones, dome formed with fly-eyes). Those configurations have been simulated and investigated, which provide reliable stability and high efficiency (above 60%) for acquisition of solar light. Keywords: solar light, light guide, natural lighting. Trần Thế Vinh sinh ngày 09/05/1992 tại Hà Nội. Ông tốt nghiệp lớp cử nhân Khoa học Tài năng ngành Quang lượng tử tại đại học KHTN- ĐHQGHN năm 2014; nhận học vị tiến sỹ ngành Kỹ thuật Điện và Điện tử tại đại học Công Nghệ Nanyang Singapore năm 2020. Ông hiện công tác tại Trung tâm Nano và Năng lượng, đại học KHTN-ĐHQGHN Lĩnh vực nghiên cứu chính: (i) Năng lượng mặt trời cho chiếu sáng; (ii) Camera 3D và hiệu ứng tạo ảnh 3D trong không gian; 74