Bộ kit thí nghiệm năng lượng mặt trời 3

MẪU 14KHCN 44 Chương 3 THỰC NGHIỆM VỚI BỘ KIT THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 01 Thí nghiệm kiểm tra sự chuyển đổi năng lượng của tấm pin Sơ đồ nguyên lý Hình 3 1 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi quang năng thành điện năng Các bước lắp đặt thí nghiệm Trục đèn ở vị trí 900, bộ điều khiển cường độ sáng được đặt ở mức cao nhất Sau đó, điều chỉnh dimmer để chuyển sang các mức chiếu xạ khác nhau ở bộ điều khiển cường độ và quan sát động cơ điện Sơ đồ kết nối Hình 3 2 Sơ đồ kết nối thí nghiệm chuyển đổi quang năng K.

Chương 3: THỰC NGHIỆM VỚI BỘ KIT THÍ NGHIỆM Thí nghiệm 01: Thí nghiệm kiểm tra chuyển đổi lượng pin Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý chuyển đổi quang thành điện Các bước lắp đặt thí nghiệm: Trục đèn vị trí 900, điều khiển cường độ sáng đặt mức cao Sau đó, điều chỉnh dimmer để chuyển sang mức chiếu xạ khác điều khiển cường độ quan sát động điện Sơ đồ kết nối: Hình 3.2 Sơ đồ kết nối thí nghiệm chuyển đổi quang Kết nhận xét: Khi chiếu nguồn xạ vào pin mức chiếu xạ cao nhất, động bắt đầu quay, chứng tỏ có dịng điện vào động Khi giảm dần mức chiếu xạ xuống tốc độ quay động giảm dần Qua ta thấy , chiếu nguồn xạ vào pin Mặt trời, 44 pin sản sinh dòng điện điện áp đủ để cung cấp cho động điện hoạt động Khi giảm mức chiếu xạ xuống giá trị điện áp dịng điện sinh từ pin bị giảm đi, dongf cung cấp cho động bị giảm tốc độ quay động bị giảm xuống Tấm pin lượng Mặt trời làm việc chuyển đổi lượng 45 Thí nghiệm 02: Đo điện áp không tải pin Mặt trời bị bóng che Sơ đồ ngun lý: Hình 3.3 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm khơng tải Trục đèn vị trí 900, điều khiển cường độ sáng đặt chế độ cao Công tắc chuyển đổi đồng hồ đo đặt vị trí đo “DCV mV” (1 V=1000 mV) Bao phủ toàn pin mặt trời với che, đo điện áp không tải Tiếp tục độ che phủ 1/2 , 1/4 khơng che bóng, đo giá trị điện áp tương ứng Sơ đồ kết nối: Hình Sơ đồ nối dây thí nghiệm điện áp khơng tải Kết nhận xét: Điền giá trị đo lên biểu đồ sau nối điểm lại với Bảng 3.1 Bảng ghi kết thí nghiệm 46 Mức độ che phủ bề mặt 25 50 100 Điện áp không 4220 5060 5750 tải (mV) 7000 Điện áp không tải (mV) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 Độ xạ bề mặt Qua thí nghiệm mơ kết đo được, ta thấy tác động bóng che có ảnh hưởng lớn tới điện áp khơng tải pin Giá trị điện áp không tải pin giảm dần bị bóng che qua trường hợp Khi bị bóng che tồn phần điện áp khơng tải pin có giá trị Khi khơng bị che bóng, giá trị điện áp không tải pin cao Hiện tượng bóng che có tác động lớn tới điện áp khơng tải pin mặt trời chiếu xạ 47 Thí nghiệm 03: Đo dịng điện ngắn mạch pin mặt trời bị bóng che Sơ đồ ngun lý: Hình 3.5 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm dịng ngắn mạch Trục đèn vị trí 900, điều khiển cường độ sáng đặt chế độ cao Công tắc chuyển đổi đồng hồ đo đặt vị trí đo “DCV mA”, bao phủ tồn pin mặt trời với dạng che, đo dòng điện ngắn mạch Sơ đồ kết nối: Hình 3.6 Sơ đồ kết nối thí nghiệm dịng ngắn mạch Kết nhận xét: Điền giá trị đo lên biểu đồ sau nối điểm lại với Bảng 3.2 Bảng ghi giá trị thí nghiệm Mức độ che 25 50 100 48 phủ bề mặt Dòng điện ngắn mạch 0.31 5.02 22.95 (mV) Khi bị che bóng, giá trị dịng ngắn mạch pin bị giảm xuống, cụ thể bề mặt pin chiếu sáng hồn tồn dòng ngắn mạch đo lớn Khi pin bị che bóng hồn tồn bóng che giá trị dịng điện thu Hiệu ứng bóng che có ảnh hưởng lớn pin dịng điện cơng suất pin 49 Thí nghiệm 04: Giá trị dịng ngắn mạch với góc nghiêng khác Sơ đồ ngun lý: Hình 3.7 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm dịng ngắn mạch với góc nghiêng khác Kết nối đồng hồ đo ampe kế hình vẽ Cơng tắc chuyển đổi đặt vị trí “DCA mA” Trục đèn vị trí 900, điều khiển cường độ sáng đặt mức cao Đầu tiên điều chỉnh pin mặt trời vị trí “900” vng góc với mặt ngang, thí nghiệm dịng ngắn mạch điền giá trị đo vào bảng Sau điều chỉnh pin vị trí “00”, “150”, thực đo điền giá trị đo vào bảng Sơ đồ kết nối: Hình Sơ đồ ngun lý thí nghiệm dịng ngắn mạch Kết nhận xét: Lấy giá trị đo bảng điền vào biểu đồ nối điểm lại với Nêu mối quan hệ góc chiếu xạ ánh sáng mặt trời pin với dòng ngắn mạch đo 50 Bảng 3.3 Bảng ghi giá trị thí nghiệm Góc đo α [0] 90 75 60 45 25,32 23,35 20,3 18,32 30 15 8,85 2,35 Dòng ngắn mạch(mA) 13,9 Với góc quay khác khác pin, ta thu giá trị dòng điện tương ứng khác Tại thời điểm pin vng góc với nguồn xạ, giá trị dòng ngắn mạch pin thu cao nhất, tương ứng với pin ngồn xạ mặt trời thời điểm trưa Góc nghiêng pin giảm giá trị dòng thu giảm, tương ứng với góc chiếu nguồn xạ ngày thực tế Góc nghiêng pin có ảnh hưởng tới giá trị pin Do muốn lắp đặt hệ thống pin mặt trời ta cần phải xác định góc nghiêng pin lắp đặt để thu kết tốt 51 Thí nghiệm 05: Đo giá trị pin mắc nối tiếp có bóng che Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm nối tiếp cell Trục đèn vị trí 900 Bộ điều khiển cường độ sáng đặt chế độ cao Kết nối đồng hồ đo vạn Vôn kế theo mô tả hình vẽ Cơng tắc chuyển đổi thang đo phải đặt vị trí “DCV V” Thí nghiệm đo điện áp không tải cho pin từ - điền giá trị đo vào bảng Kết nối đồng hồ đo thứ Ampe kế theo mô tả Công tắc chuyển đổi thang đo đồng hồ phải đặt vị trí “DCA mA” Sơ đồ kết nối: Hình 3.10 Sơ đồ nối dây thí nghiệm nối tiếp cell Kết nhận xét: Bảng 3.4 Bảng ghi kết thí nghiệm trường hợp 52 Điện áp khơng tải [mV] Dịng ngắn mạch [mA] Tấm pin Tấm pin Tấm pin Tấm pin 5380 5750 5670 5740 7.15 19.24 22.92 16.17 Sau thiết lập chuỗi pin mặt trời lại với nối với 2, sau nối với pin thứ 3, nối tiếp với thứ hình vẽ mơ tả phía Tiến hành kết nối đồng hồ đo giống với thí nghiệm thứ nhất, thí nghiệm đo điện áp khơng tải dịng ngắn mạch sau điền giá trị đo vào bảng dưới: Bảng 3.5 Bảng ghi kết thí nghiệm trường hợp Series Solar cell connection Solar cell 1+2 Điện áp khơng tải [mV] Dịng ngắn mạch [mA] Series Series connection connection Solar cell Solar cell 1+2+3 1+2+3+4 5380 11060 16700 22400 6.48 7.8 9.13 8.98 Cuối dùng bóng che pin với dòng ngắn mạch thâp chuỗi nối tiếp pin sử dụng bóng che điền kết dịng điện áp đo vào bảng Bảng 3.6 Bảng ghi kết thí nghiệm trường hợp Điện áp khơng tải [mV] Dịng ngắn Complete No shading ¼ Shading ½ Shading 22.48 22 21.25 19.85 6.64 6.41 4.54 0.74 shading 53 mạch(mA) Nhận xét: Khi mắc nối tiếp pin lại với nhau, giá trị điện áp ta đo giá trị điện áp bốn pin cộng lại với Dòng ngắn mạch đo có giá trị xấp xỉ Khi mắc nối tiếp pin lại với điện áp tăng dịng qua pin xấp xỉ giá trị dòng điện cell pin ghép nối tiếp lại với Ở Bảng 3.8, chuỗi pin bị che bóng điện áp khơng tải dịng điện ngắn mạch bị giảm xuống Khi bị bóng che dịng điện điện áp pin bị ảnh hưởng 54 Thí nghiệm 06: Đo giá trị pin mắc song song có bóng che Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.11 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm song song cell Trục đèn vị trí 900, điều khiển cường độ sáng đặt chế độ cao Kết nối đồng hồ đo vạn Vơn kế theo mơ tả hình vẽ Cơng tắc chuyển đổi thang đo phải đặt vị trí “DCV V” Thí nghiệm đo điện áp khơng tải cho pin từ - điền giá trị đo vào bảng Kết nối đồng hồ đo thứ Ampe kế theo mô tả Công tắc chuyển đổi thang đo đồng hồ phải đặt vị trí “DCA mA” Thí nghiệm đo dịng ngắn mạch pin mặt trời theo thứ tự - Sơ đồ kết nối Hình 3.12 Sơ đồ nối dây thí nghiệm song song cell Kết nhận xét: Bảng 3.7 Bảng ghi kết thí nghiệm trường hợp Solar cell Solar cell Solar cell Solar cell 55 Điện áp không tải [mV] Dòng ngắn mạch [mA] 5180 5770 5780 5820 7.02 18.14 22.64 19.62 Sau nối song song pin mặt trời lại với nối với 2, sau nối với pin thứ 3, nối tiếp với thứ hình vẽ mơ tả phía Tiến hành kết nối đồng hồ đo giống với thí nghiệm thứ nhất, thí nghiệm đo điện áp khơng tải dịng ngắn mạch sau điền giá trị đo vào bảng Bảng 3.8 Bảng ghi kết thí nghiệm trường hợp Parallel Parallel Parallel connection connection connection Solar cell 1+2 Solar cell Solar cell 1+2+3 1+2+3+4 Solar cell Điện áp không tải [mV] Dòng ngắn mạch [mA] 5780 5600 5610 5690 18.65 24.58 48.2 68.2 Cuối dùng bóng che pin với dòng ngắn mạch cao kết nối song song pin sử dụng bóng che điền kết dịng điện áp đo vào bảng Bảng 3.9 Bảng ghi kt qu thớ nghim trng hp ẳ ẵ Complete Shading Shading shading 5710 5630 5570 5510 67.4 48.1 49.7 46.9 No shading Điện áp khơng tải [mV] Dịng ngắn mạch [mA] Nhận xét: 56 Khi mắc song song pin lại với nhau, giá trị dòng điện ta đo dòng bốn pin cộng lại với Điện áp không tải đo có giá trị xấp xỉ Khi mắc song song pin lại với dòng tăng điện áp pin xấp xỉ giá trị cell pin ghép nối song song với Ở Bảng 3.11, chuỗi pin bị che bóng điện áp khơng tải dòng điện ngắn mạch bị giảm xuống Khi bị bóng che dịng điện điện áp pin bị ảnh hưởng 57 Thí nghiệm 07: Đo dòng điện điện áp hệ thống với tải điện trở Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.13 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm đo dịng áp hệ thống với tải trở Kết nối đồng hồ đo điện áp với tải mô tả Thang đo đặt giá trị “DCV 20V” Nối ampe kế với tải hình vẽ, thang đo đặt vị trí “DCA mA” Trục đèn vị trí 900, pin đặt vị trí “900” Hai phép đo đươc ghi lại, điều khiển cường độ sáng đặt mức cao Xoay nút bấm tải bên phải vị trí cuối Sau xoay chậm nút bấm bên trái, đạt giá trị yêu cầu để thí nghiệm Sơ đồ kết nối: Hình 3.14 Sơ đồ nối dây thí nghiệm đo dịng áp hệ thống với tải trở Kết nhận xét: Điền giá trị đo vào bảng Chuyển giá trị bảng lên biểu đồ nối điểm lại với Bảng 3.10 Bảng ghi kết thí nghiệm 58 Votage [mV] 9500 8800 6800 Curent [mA] 8.85 9.25 4600 9.65 Votage [mV] 8000 6200 4600 Curent [mA] 7.2 7.5 7.8 1400 10 3000 200 10.15 600 8.25 Nhận xét: Mắc nối tiếp pin lại với nhau, chiếu sáng mức cao nhất, điều chỉnh biến trở, ta thu giá trị điện áp dòng điện vị trí khác Khi điện áp giảm dịng điện đo tăng lên 59 Thí nghiệm 08: Đo điểm công suất cực đại hệ thống pin mặt trời Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.15 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm điểm cơng suất cực đại Điểm công suất cực đại – MPP Hiệu suất Công suất vào tính cơng suất cực đại (MPP) Cơng suất vào xác định giá trị xạ, nhân với bề mặt tổng thể bốn pin mặt trời Để xác định xạ, nối chân cảm biến mơ tả hình Giữ cảm biến trực tiếp mặt sau, bề mặt pin kết nối Không tắt cảm biến bề mặt pin suốt trình đo Đơn vị đo W/m2 Sơ đồ kết nối: Hình 3.16 Sơ đồ nối dây thí nghiệm đo điểm cơng suất cực đại 60 Kết nhận xét: Tính cơng suất điền giá trị vào bảng Vẽ sơ đồ đặc tuyến với giá trị điện áp, cường độ dòng điện công suất Xác định điểm công suất cực đại Xác định hiệu suất pin Bảng 11 Bảng ghi kết thí nghiệm Voltage (mV) 9500 8800 6800 4600 1400 200 8.85 9.25 9.65 10 10.15 84.07 79.2 62.9 43.4 14 2.03 Current (mA) Calculated Power(mW) Đồ thị: 61 Thí nghiệm 09: Đo dịng điện ngắn mạch với góc xạ khác Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lý đo dịng ngắn mạch với góc xạ thay đổi Sơ đồ kết nối Hình 3.18 Sơ đồ nối dây thí nghiệm đo dịng ngắn mạch với góc xạ thay đổi Kết nhận xét Bảng 3.12 Bảng ghi kết thí nghiệm 9 7.5 40.2 47.6 53.9 64.2 63.3 56.1 48 4.27 Current [mA] Vẽ đồ thị 62 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Thư, "Chi Phí Sản Xuất Năng Lượng Tái Tạo Đang Giảm Đáng Kể," Forbes Việt Nam, 2018 [2] N M Hiền, "Tổng quan tiềm triển vọng phát triển lượng tái tạo Việt Nam," Năng Lượng Việt Nam, 2019 [3] N.D.Cuong, WB, MoIT, IE and EVN, "Renewable Energy in Vietnam – potential and current utilization," MOIT/GIZ Energy Support Programme, 2016 [4] S.O.Kasap, “Optoelectronics and Photonics: principles and Practices”, Second Edition, 2013, Pearson Education, USA [5] A D Rajapakse and D Muthumuni, "Simulation Tools for Photovoltaic System Grid Integration Studies," IEEE Electrical Power and Energy Conference, EPEC, 2009 [6] R Ramaprabha and B L Mathur, “A Comprehensive Review and Analysis of Solar Photovoltaic Array Configurations under Partial Shaded Conditions,” International Journal of Photoenergy, 2012 [7] R Ramaprabha and B L Mathur, “Effect of Shading on Series and Parallel Connected Solar PV Modules,” Modern Applied Science, Vol.3, No.10, October 2009 [8] R Ramaprabha and B L Mathur, “Impact of Partial Shading on Solar PV Module Containing Series Connected Cells,” International Journal of Recent Trends in Engineering, Vol 2, No 7, November 2009 64 PHẦN III PHỤ LỤC ĐÍNH KÈM (tất văn có sẵn, chủ nhiệm cần photo đính kèm sau nội dung trên, sử dụng lý hợp đồng với phòng kế toán Khi lý, báo cáo in thành 03 cuốn, đó, 01 đóng bìa mạ vàng, 02 đóng bìa cứng thường) Hợp đồng thực đề tài nghiên cứu khoa học Thuyết minh đề tài phê duyệt Quyết định nghiệm thu Hồ sơ nghiệm thu (biên họp, phiếu đánh giá, bảng tổng hợp điểm, giải trình, phiếu phản biện) Sản phẩm nghiên cứu (bài báo, vẽ, mơ hình .) 65 ... bị giảm xuống Tấm pin lượng Mặt trời làm việc chuyển đổi lượng 45 Thí nghiệm 02: Đo điện áp khơng tải pin Mặt trời bị bóng che Sơ đồ ngun lý: Hình 3. 3 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm khơng tải Trục... động lớn tới điện áp không tải pin mặt trời chiếu xạ 47 Thí nghiệm 03: Đo dòng điện ngắn mạch pin mặt trời bị bóng che Sơ đồ ngun lý: Hình 3. 5 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm dịng ngắn mạch Trục đèn vị... với dòng ngắn mạch đo 50 Bảng 3. 3 Bảng ghi giá trị thí nghiệm Góc đo α [0] 90 75 60 45 25 ,32 23, 35 20 ,3 18 ,32 30 15 8,85 2 ,35 Dịng ngắn mạch(mA) 13, 9 Với góc quay khác khác pin, ta thu giá trị dòng