Giáo trình Năng lượng xanh trình bày những kiến thức về: Mô phỏng hệ thống tubin gió trên Matlab; thi công lắp ráp 1 hệ thống năng lượng gió công suất nhỏ; hệ thống năng lượng mặt trời; thi công lắp ráp 1 hệ pin mặt trời phục vụ chiếu sáng. Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm nội dung chi tiết.
BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG VINATEX TP.HCM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NĂNG LƯỢNG XANH NGÀNH: CN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày …tháng năm… ……… ………………………………… TP.HCM, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình giảng dạy có ý nghĩa thiết thực cho hoạt động giảng dạy học tập sinh viên hệ cao đẳng ngành CNKT điện - điện tử - Giáo trính giảng dạy Năng lượng xanh phù hợp chương trình mơn học, đáp ứng chất lượng đào tạo, phù hợp với trình độ sinh viên Xin cám ơn tất giáo viên khoa điện góp ý giúp tơi hồn thiện giáo trình TP.HCM, ngày……tháng……năm 2020 Tham gia biên soạn Ths Lữ Thái Hòa ………… MỤC LỤC Trang Lời giới thiệu CHƯƠNG I- NĂNG LƯỢNG GIÓ .1 I TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ 1 Khái niệm Lịch sử phát triển Nguồn tài nguyên gió 3.1 Sự hình thành lượng gió 3.2 Bản chất gió Năng Lượng gió giới 4.1 Thống kê tổng công suất lượng gió tồn giới 4.2 Sự tăng trưởng điện gió từ năm 2020 đến 2024 theo GWEC Năng lượng gió Việt Nam Triển vọng phát triển 5.1 Tình hình cung- cầu điện Việt Nam 5.2 Tiềm điện gió Việt Nam 5.3 Phân bố lượng gió lãnh thổ Việt Nam II HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ Cấu trúc nguyên lý hoạt động tuốc bin lượng gió 1.1 Cấu tạo tuốc bin gió thơng thường 1.2 Nguyên lý hoạt động tuốc bin gió …… III THI CÔNG LẮP ĐẶT 01 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIĨ CƠNG SUẤT NHỎ Bài tập Bài tập 10 Bài tập 10 CHƯƠNG II- NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 11 I TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 11 Các khái niệm 11 Lịch sử phát triển pin mặt trời 11 Năng lượng mặt trời giới 11 Tiềm năng lượng mặt trời Việt Nam 12 II PIN MẶT TRỜI 13 Cấu tạo 13 Các công nghệ chế tạo pin lượng mặt trời 14 2.1 Silic tinh thể (Crytalline silicon solar cell) 14 2.2 Pin màng mỏng (Thin-Film CIGS and CdTe Photovoltaic Technologies) 15 2.3 Nguyên lý hoạt động … 15 Tấm dãy lượng mặt trời 16 Đặc điểm pin mặt trời 17 4.1 Mạch điện tương đương 17 4.2 Điện áp hở mạch dòng ngắn mạch .19 III BỨC XẠ MẶT TRỜI 19 Năng lượng từ mặt trời 19 Một số khái niệm 20 Đo cường độ xạ mặt trời 23 IV TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 24 Lựa chọn sơ đồ cho hệ thống điện mặt trời 26 Tính tốn hệ nguồn điện Pin mặt trời 27 2.1 Tính phụ tải theo yêu cầu 28 2.2 Tính tốn lượng mặt trời cần thiết 29 2.3 Dung lượng acquy tính theo ampe-giờ (AH) 30 IV THI CÔNG LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG SUẤT NHỎ 34 Bài tập 34 Bài tập 34 Bài tập 34 Tài liệu tham khảo 35 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: NĂNG LƯỢNG XANH Mã môn học: MH28 Thời gian thực môn học: 60 giờ; (Lý thuyết: giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 58 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học học sau mơn học chun mơn khác, bố trí vào học kỳ cuối chương trình đào tạo - Tính chất: Là mơn học chun mơn thay khóa luận tốt nghiệp, thuộc mơn học bắt buộc chương trình đào tạo II Mục tiêu mơn học: - Về kiến thức: Trình bày hệ thống lượng gió mặt trời - Về kỹ năng: Thi công, lắp đặt hệ thống lượng gió mặt trời cơng suất nhỏ - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Nhận thức ý nghĩa, giá trị khoa học mơn học + Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực hành, Kiểm TT số thuyết thí nghiệm, tra thảo luận, tập Chương 1: Năng lượng gió 40 Mơ hệ thống tubin gió 10 Matlab Thi công lắp ráp 01 hệ thống 29 lượng gió cơng suất nhỏ Chương 2: Năng lượng mặt trời 20 Hệ thống lượng mặt trời 2 Thi công lắp ráp 01 hệ pin mặt trời 17 phục vụ chiếu sáng Tổng cộng 60 58 2 Nội dung chi tiết: Chương 1: Năng lượng gió Thời gian: 40 Mục tiêu chương: - Trình bày nguyên lý làm việc hệ thống lượng gió - Chạy mơ hệ thống tubin gió Matlab - Thi cơng 01 hệ thống lượng gió cơng suất nhỏ - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Tổng quan lượng gió Thời gian: 02 2.2 Mơ hệ thống tuabin gió matlab Thời gian: 10 2.3 Thi cơng 01 hệ thống lượng gió cơng suất nhỏ Thời gian: 27 Kiểm tra Thời gian: 01 Chương 2: Năng lượng mặt trời Thời gian: 20 Mục tiêu chương: - Trình bày nguyên lý làm việc hệ thống lượng mặt trời - Thiết kế thi công hệ thống lượng mặt trời - Rèn tính cẩn thận, phương pháp học tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo học tập Nội dung chương: 2.1 Tổng quan lượng mặt trời Thời gian: 02 2.2 Thi công lắp ráp pin mặt trời phục vụ chiếu sáng Thời gian: 17 Kiểm tra Thời gian: 01 IV Điều kiện thực môn học: Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học thực hành Trang thiết bị máy móc: Máy tính, bảng biểu minh họa, hình LCD, bảng phấn, pin mặt trời, thiết bị gia công 01 hệ thống điện gió Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Tài liệu giảng dạy, giáo trình mơn học, sách tham khảo Các điều kiện khác: Không V Nội dung phương pháp đánh giá: Nội dung đánh giá: - Các hệ thống lượng gió mặt trời - Thi cơng, lắp đặt hệ thống lượng gió mặt trời công suất nhỏ - Chấp hành nội qui, qui chế nhà trường - Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập - Chuẩn bị đầy đủ nội dung tự học, tự nghiên cứu - Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học, tích cực học Phương pháp đánh giá: - Điểm kiểm tra thường xuyên gồm: Kiểm tra vấn đáp, kiểm tra viết với thời gian làm 30 phút, kiểm tra số nội dung thực hành, thực tập, tự nghiên cứu, chấm điểm tập - Điểm kiểm tra định kỳ: Kiểm tra viết từ 45 phút đến 60 phút, chấm điểm tập lớn, tiểu luận, làm thực hành, thực tập - Điểm trung bình kiểm tra = (Điểm trung bình kiểm tra thường xuyên x hệ số + Điểm trung bình kiểm tra định kỳ x hệ số 2)/3 - Điểm môn học = Điểm trung bình kiểm tra x 0.4 + Điểm thi kết thúc mơn học x 0.6 - Hình thức, thời gian kiểm tra môn học: Thi thực hành (Thời gian: 45 ÷ 60 phút) ? ? ? ? VI Hướng dẫn thực môn học: Phạm vi áp dụng mơn học: Chương trình mơn học sử dụng để giảng dạy trình độ cao đẳng Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy mơn học: - Đối với giảng viên: + Trước giảng dạy, giảng viên cần chuẩn bị đầy đủ điều kiện giảng dạy thực hành, hồ sơ giảng, phương tiện hỗ trợ, trọng sử dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm đảm bảo chất lượng giảng dạy + Hướng dẫn sinh viên phương pháp học tập, tự học, tự nghiên cứu - Đối với sinh viên: + Tham dự 70% thời gian học lý thuyết làm đầy đủ tập, yêu cầu mơn học quy định chương trình mơn học + Chuẩn bị nội dung thảo luận nhóm, nội dung tự học tự nghiên cứu tới lớp + Xây dựng kế hoạch tự học, tự nghiên cứu cho cá nhân Những trọng tâm cần ý: + Thi công lắp ráp 01 hệ thống lượng gió cơng suất nhỏ + Thi cơng lắp ráp 01 hệ thống lượng mặt trời Tài liệu tham khảo: [1] Đề cương giảng Công nghệ ứng dụng, Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Vinatex Tp.HCM, 2015 [2] ThS Trần Công Binh, Bài giảng lượng tái tạo, Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2012 [3] TS Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời – lý thuyết ứng dụng, NXB Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 2011 ? ? Chương 1: Năng lượng gió CHƯƠNG 1: NĂNG LƯỢNG GIÓ I TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIĨ Khái niệm Nguồn lượng gió biến đổi lượng gió thành loại lượng hữu dụng điện sử dụng tuốc bin gió, nguồn lượng sản xuất từ tuốc bin gió nguồn lượng xanh, không gây ô nhiễm môi trường không gây hiệu ứng nhà kính Lịch sử phát triển Năng lượng gió người sử dụng cách 5.000 năm Nó người Hy lạp cổ đại ứng dụng để chạy thuyền buồm dịng sơng Nile Sau người Châu Âu ứng dụng lượng gió lĩnh vực giao thông vận tải mục đích khác Vào năm 1700 1800 ứng dụng để xay ngũ cốc, máy bơm nước… Tuốc bin gió lắp đặt để tạo điện sử dụng cho vùng nông thôn Mỹ vào năm 1890 sau liên tiếp thử nghiệm nối lưới hệ thống tuốc bin gió lắp đặt Một thử nghiệm lắp đặt tuốc bin gió có công suất 2MW lắp đặt Howard Knob năm 1979, tuốc bin gió 3MW lắp đặt Scốt Len vào năm 1988 Ngày khoa học công nghệ ngày phát triển, nhu cầu cung cấp điện nguồn lượng hóa thạch ngày cạn kiệt Những tuốc bin gió lớn lắp đặt ngày nhiều, mang lại lợi ích kinh tế môi trường to lớn Dung lượng trung bình tuốc bin gió vào khoảng 300 kW năm 1990 Những tuốc bin gió lắp đặt từ năm 1990 đến nằm phạm vi 1MW đến 3MW Những tuốc bin gió có cơng suất 5MW lắp đặt số quốc gia Việt Nam, Đức, Mỹ, Hy Lạp, Trung Quốc Nguồn tài nguyên gió 3.1 Sự hình thành lượng gió Bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất không đồng làm cho bầu khí quyển, nước khơng khí nóng khơng Một nửa bề mặt trái đất, mặt ban đêm bị che khuất không nhận xạ mặt trời thêm vào xạ mặt trời vùng gần xích đạo nhiều cực, có khác nhiệt độ khác áp suất mà khơng khí xích đạo hai cực khơng khí mặt ban ngày mặt ban đêm trái đất di chuyển tạo thành gió Trái đất xoay trịn góp phần vào việc làm xốy khơng khí trục quay trái đất nghiêng Chương 2: Năng lượng mặt trời 22 (β > 900 nghĩa bề mặt nhận xạ hướng xuống phía dưới) - Góc phương vị bề mặt ϒ: góc lệch hình chiếu pháp tuyến bề mặt mặt phẳng nằm ngang so với đường kinh tuyến, góc ϒ lấy dấu (+) bề mặt quay phía tây lấy dấu (-) bề mặt quay phía đơng -1800 ≤ Φ ≤ 1800 - Góc ω: góc chuyển động vị trí mặt trời phía đơng phía tây kinh tuyến địa phương trình quay trái đất quanh trục lấy giá trị 150 cho đồng hồ, buổi sáng lấy dấu (-), buổi chiều lấy dấu (+) - Góc tới θ : góc tia xạ truyền tới bề mặt pháp tuyến bề mặt - Góc thiên đỉnh θz: góc phương thẳng đứng (thiên đỉnh) tia xạ tới Trong trường hợp bề mặt nằm ngang góc thiên đỉnh góc tới θ - Góc cao mặt trời α: góc phương nằm ngang tia xạ truyền tới, tức góc phụ góc thiên đỉnh - Góc phương vị mặt trời ϒs: góc lệch so với phương nam hình chiếu tia xạ mặt trời truyền tới mặt phẳng phía đơng lấy dấu dương (+) hình chiếu lệch phía tây - Góc lệch σ: vị trí góc mặt trời tương ứng với mặt trời 12 (tức mặt trời qua kinh tuyến địa phương) so với mặt phẳng xích đạo trái đất, với hướng phía bắc hướng dương -23,450 ≤ σ ≤ 23,450 - Góc lệch σ tính tốn theo phương trình cooper (tính theo radian) Trong đó: n thứ tự ngày năm Quan hệ loại góc đặc trưng biểu diễn phương trình góc tới Φ góc khác sau: cosθ = sinδ.sinϕ.cosβ-sinδ.cosϕ.sinβ.cosϒ+cosδ.cosϕ.cosβ cosϒ+ cosδ.sinϕ.sinβ cos cosϒ+ cosδ.sinϕ.sinβ.sinϒ Và: cosθ =cosθz cosθ +sinθz sinθ cos(ϒs - ϒ ) Đối với bề mặt năm ngang góc tới Φ góc thiên đỉnh mặt trời Φz, giá trị phải nằm khoảng 00 900 từ mặt mọc đến mặt trời thiên đỉnh (β = 0) cosθ =cosΦ.cosϒ.cosω +sinΦ.sinσ Đo cường độ xạ mặt trời Ngoài phương pháp xác định cường độ xạ mặt trời điểm dựa vị trí địa lý (độ cao mặt trời) trên, thực tế người ta chế tạo dụng Chương 2: Năng lượng mặt trời 23 cụ đo cường độ xạ mặt trời trực tiếp điểm cần đo Thiết bị đo xạ mặt trời thường có hai loại Đo trực xạ (pyrheliometer, actinometer) đo tổng xạ (pyranometer, Solarimeter) Ngày với kỹ thuật vi xử lý đại người ta dùng đầu đo (sensor) xạ để đo tự động cường độ xạ mặt trời nơi khoảng thời gian kết lưu lại máy tính Hình 2.8 Trực xạ kế Hình 2.9 Đầu đo xạ Chương 2: Năng lượng mặt trời 24 Hình 2.10 Thiết bị đo xạ mặt trời kỹ thuật số IV TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Hệ thống điện mặt trời hệ thống bao gồm số thành phần như: pin mặt trời (máy phát điện), tải tiêu thụ điện thiết bị tích trữ lượng (bình ắc quy), thiết bị biến đổi điện, thiết bị sạc số phận điều khiển (hình 2.11) Thiết kế hệ thống điện mặt trời xây dựng quan hệ tương thích thành phần hệ mặt định tính định lượng, để đảm bảo truyền tải lượng hiệu cao từ máy phát–pin mặt trời đến tải tiêu thụ Không hệ lượng khác nhiên liệu máy phát điện xạ mặt trời, ln thay đổi phức tạp theo thời gian, vùng phụ thuộc lớn vào điều kiện thời tiết… nên với tải điện yêu cầu, có số thiết kế khác tùy theo thông số riêng hệ khơng nên áp dụng thiết kế mẫu cho tất hệ thống điện mặt trời Chương 2: Năng lượng mặt trời 25 Chương 2: Năng lượng mặt trời 26 Hình 2.11 Các hệ thống lượng mặt trời sử dụng Thiết kế hệ thống điện mặt trời bao gồm nhiều công đoạn từ việc lựa chọn sơ đồ khối, tính tốn dung lượng pin mặt trời ắc quy Hiện có nhiều nhà nghiên cứu thiết kế tinh toán hệ thống pin mặt trời có nhiều phương pháp để tính tốn tối ưu hóa dung lượng ắc quy pin mặt trời Trong tính tốn thiết kế hệ thống pin lượng mặt trời có hai phần pin mặt trời bình ắc quy Cùng phụ tải ta có nhiều phương án thiết kế cho đạt hiệu tối ưu nhất, ví dụ ta tăng số lương bình ắc quy số lương pin mặt trời giảm xuống ngược lại Tuy nhiên chọn dung lượng dàn pin mặt trời nhỏ ác quy bị phóng kiệt ln ln khơng sạc đầy Ngược lại dàn pin mặt trời với dung lượng q lớn gây lãng phí Do cần phải có lưa chọn cho hợp lý để hệ thống hoạt đông hiệu kinh tế lẫn kỹ thuật Trong thực tế hệ thống pin lượng mặt trời thường nằm tổ hợp hệ thống bao gồm, tuốc bin gió, diesel hi-đrơ điện sản xuất pin mặt trời hòa chung vào lưới điện chung hệ thống Lựa chọn sơ đồ cho hệ thống điện mặt trời Từ phân tích yêu cầu đặc trưng phụ tải điện ta chọn sơ đồ khối thích hợp Hình 2.12 sơ đồ khối thường dùng cho hệ thống điện mặt trời Chương 2: Năng lượng mặt trời 27 Các khối đưa vào hệ thống có tổn hao lượng cần lựa chọn sơ đồ khối cho phần tử Hình 2.12 Sơ đồ khối hệ thống lượng mặt trời Tính tốn hệ nguồn điện Pin mặt trời Có nhiều phương pháp tính tốn thiết kế hệ nguồn điện pin mặc trời Ở nêu phương pháp thông dụng chủ yếu dựa cân điện trung bình ngày Theo phương pháp tính tốn tiến hành qua nhiều bước theo trình tự sau Hình 2.13 Tấm pin mặt trời 2.1 Tính phụ tải theo yêu cầu Đối với tính tốn cung cấp điện sử dung lượng mặt trời phục vụ cho sinh hoạt gia đình trước tiên cần phải tính tốn tổng điện tiêu thụ hay gọi Chương 2: Năng lượng mặt trời 28 phụ tải Để tính tốn điện tiêu thụ W/h ngày cho hệ thống lượng mặt trời người thiết kế cần liệt kê tất thiết bị dùng điện thiết bị dùng điện cần phải tìm cơng suất số hoạt động ngày Phụ tải tính theo hàng ngày sau tính theo tháng năm Giả sử ta cần cấp điện cho tải L1 L2 L3… Ln tương ứng với công suất P1, P2, P3… Pn, thời gian làm việc chúng t1,t2,t3 …tn Như tổng điện cần phải cấp cho tải hàng ngày tổng tất điện tải (4.1) Nếu phụ tải làm việc hàng ngày giống tháng ta lấy Ep nhân cho số ngày tháng ta tính nhu cầu điện cho tháng tương tự cho năm Nếu phụ tải làm việc hàng ngày không giống thay đổi theo phải tính theo nguồn lượng cung cấp trung bình ngày tính theo công thức sau Ettpd= Ep1+ Ep1+……… Ep24 (4.2) Trong Ettpd : Tổng điện ngày Ep1 : Tổng điện khoảng thời gian từ 0h tới 1h Ep2: Tổng điện khoảng thời gian từ 1h tới 2h Ep24 : Tổng điện khoảng thời gian từ 23h tới 24h Tương tự ta có cơng thức tính cho tháng năm Ettpm= Ep1+ Ep1+……… Ep768 Ettpy= Ep1+ Ep1+……… Ep8640 Trong đó: Ettpm : Tổng điện tháng Ettpy: Tổng điện cho năm (4.3) (4.4) Chương 2: Năng lượng mặt trời 29 Ví dụ 1: Tổng số điện tiêu thụ ngày hộ gia đình bảng 4.1 Bảng 4.1 Tổng điện tiêu thụ ngày hộ gia đình Thiết bị Cơng Suất (W) Số sử dụng Tổng công suất ngày (h) tiêu thụ ngày (W) Đèn huỳnh quang (20w) 80 240 Đèn huỳnh quang (40 w) 80 240 Máy nghe nhạc 20 Quạt bàn 50 300 Ti Vi màu 50 200 Tủ Lạnh 120 10 1200 Bàn Ủi 1000 0.25 250 Nồi Cơm Điện 3000 3000 Ấm đun nước 1000 0.5 500 5.900 Bảng 4.1 ví dụ tổng điện tiêu thụ ngày hộ gia đình bình thường với tổng số điện tiêu thụ ngày 5.900W/ngày Với tổng công suất khơng q đắt để lắp đặt hệ thống lượng mặt trời Ngày với khoa học kỹ thuật ngày tiên tiến, công nghệ sản xuất pin lượng mặt trời cải tiến nên pin lượng mặt trời khơng cịn q đắt Tấm pin lượng mặt trời có dãy cơng suất từ 350W – 500W Ở Việt Nam pin lượng mặt trời có cơng suất 450W giá khoảng 150 USD 2.2 Tính tốn lượng mặt trời cần thiết Cơng suất dàn pin mặt trời tính theo điều kiện chuẩn cần thiết để cung cấp cho hệ thống tính cơng thức: Ppeak (4.5) Trong đó: Ppeak: Công suất dàn pin mặt trời [W/peak] G: xạ mặt trời trung bình địa phương [Wh/m2] Từ Ppeak ta tính số lượng pin mặt trời dựa vào Wp (Watts peak) để tính Chương 2: Năng lượng mặt trời 30 Trong Wp (Watts peak) đơn vị đo lượng lượng sinh ra, thường sử dụng cho thiết bị lượng mặt trời Đối với pin lượng mặt trời Wp cơng suất tối đa pin sản xuất điều kiện tối ưu (thông số kỹ thuật pin mặt trời nhà sản xuất công bố) Số pin = Ppeak / Wp 2.3 Dung lượng ắc quy tính theo ampe-giờ (Ah) Dung lượng ắc quy tính Ah phụ thuộc vào hiệu điện làm việc hệ Vᵪ, số ngày cần dự trữ lượng (số ngày khơng có nắng) D, hiệu suất nạp phóng điện ắc quy Cb độ sâu phóng điện thích hợp DOS (khoảng 0.6 đến 0.7) tính theo cơng thức sau: Ppeak (4.6) Trong đó: Ettpd : Tổng cơng suất tiêu thụ thiết bị tính theo ngày Vᵪ : Hiệu điện hệ Ví dụ 2: Tổng điện tiêu thụ hệ bảng 4.1 ( 5.900 W), số ngày dự trữ khơng có nắng ngày bỏ qua hiệu suất nạp phóng điện ắc quy tính dung lượng ắc quy hệ thống Giải : Theo công thức 4.6 Chọn hiệu điện hệ 12V ta tính dung lượng ắc quy sau : C= 5.900 x 4/12x0.7 = 23.600/8.4 = 2.809,5 [Ah] Nếu Vᵪ hiệu điện làm việc hệ thống nguồn, cịn v hiệu bình ắc quy, số bình mắc nối tiếp : Nnt = Vᵪ /v (4.7) Số dãy bình mắc song song nss= C/Cb (4.8) Trong bình có dung lượng Cb tính Ah Tổng số bình ắc quy xác định sau : (4.9) N= Trong cơng thức D số ngày dự phịng khơng có nắng lựa chọn dựa số liệu khí tượng số ngày khơng có nắng trung bình tháng nói Chương 2: Năng lượng mặt trời 31 vào yêu cầu thực tế tải tiêu thụ Tuy nhiên không nên chọn D lớn, ví dụ >10 ngày, dung lượng ắc quy lớn, vừa tốn chi phí lại làm cho ắc quy không nạp đầy, gây hư hỏng cho ắc quy Thông thường D chọn khoảng từ đến 10 ngày Bài tập 1: Cho bảng thông số xạ mặt trời sau: Tháng Bức xạ mặt trời trung bình (kWh/m2/d) 3.179 4.356 3.896 4.391 5.475 4.531 6.005 4.139 5.175 10 4.476 11 3.647 12 3.811 a Vẽ biễu đồ xạ mặt trời theo tháng b Tính xạ mặt trời trung bình theo năm Cho bảng thơng số xạ mặt trời sau: Tháng Bức xạ mặt trời trung bình (kWh/m2/d) 3.179 4.356 3.896 4.391 5.475 4.531 6.005 Chương 2: Năng lượng mặt trời 32 4.139 5.175 10 4.476 11 3.647 12 3.811 Bảng thông số thiết bị: Thiết bị Công Suất Số sử dụng Tổng công suất (W) ngày (h) Đèn huỳnh quang (20w) 80 tiêu thụ ngày (W) 240 Đèn huỳnh quang (40 w) 80 240 Máy nghe nhạc 20 Quạt bàn 50 300 Ti Vi màu 50 200 a Dựa vào công thức học tính tốn lựa chọn thiết bị cho hệ thống (pin mặt trời, ắc quy ) b Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống (sơ đồ dây, cách kết nối pin mặt trời, cách kết nối bình ắc quy) c Xây dựng chương trình tính tốn lựa chọn thiết bị phần mềm lập trình kỹ thuật (Matlab, VB, excel…) Với điều kiện ràng buộc sau: - Số ngày khơng có nắng nhập từ đến 10 ngày - Nhập điện áp hệ thống ắc qui để tính tốn lựa chọn số lượng ắc quy Bài tập 2: Cho thông số thiết bị dùng điện thông số xạ mặt trời trung bình hai bảng sau: a Bảng xạ mặt trời trung bình Tháng Bức xạ mặt trời trung bình Tốc độ gió trung bình (m/s) (kWh/m2/d) 2.179 2.079 3.356 1.646 Chương 2: Năng lượng mặt trời 33 3.896 1.792 4.491 1.727 5.775 1.671 4.531 2.002 6.005 2.148 4.139 2.113 5.175 1.728 10 4.476 1.915 11 3.647 2.053 12 3.811 1.831 b Bảng thông số thiết bị Thiết bị Công Suất (W) Số sử dụng Tổng công suất ngày (h) tiêu thụ ngày (W) 10 đèn compact 80 240 Đèn huỳnh quang (40 W) 80 240 Máy sét 20 Quạt bàn 70 300 Ti Vi màu 50 200 a Vẽ biểu đồ xạ mặt trời tốc độ gió theo tháng Từ hai biểu đồ phân tích xạ mặt trời tốc độ gió theo mùa ? (mùa có xạ mặt trời, tốc độ gió tốt, sao? kết hợp thành hệ thống lai NLMT- Gió - Ắc qui có khả thi không? Tại sao?) b Dựa vào công thức học tính tốn lựa chọn thiết bị cho hệ thống lượng mặt trời (pin mặt trời, ắc qui ) c Vẽ sơ đồ kết nối thiết bị hệ thống (sơ đồ dây, cách kết nối pin mặt trời, cách kết nối bình ắc qui) Chương 2: Năng lượng mặt trời 34 d Xây dựng chương trình tính tốn lựa chọn thiết bị phần mềm lập trình kỹ thuật (Matlab, VB, excel…) Với điều kiện ràng buộc sau: - Số ngày khơng có nắng nhập từ đến 10 ngày - Nhập điện áp hệ thống ắc quy để tính tốn lựa chọn số lượng ắc quy V THI CÔNG LẮP ĐẶT HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG SUẤT NHỎ Bài tập 1: Lắp đặt hoàn chỉnh 01 hệ thống pin mặt trời (không lưu trữ) cung cấp cho tải xoay chiều 2kW tải chiều 500W Bài tập 2: Lắp đặt hoàn chỉnh 01 hệ thống pin mặt trời (có lưu trữ thời gian tiếng) cung cấp cho tải xoay chiều 1,5kW tải chiều 500W Bài tập 3: Lắp đặt pin mặt trời để cung cấp điện cho động xe đạp điện sạc bình điện xe, để xe hoạt động liên tục Tài liệu tham khảo 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đàm Quang Minh, Vũ Thành Tự Anh, Năng lượng gió Việt Nam tiềm triển vọng – Chương trình giảng dạy kinh tế Fulbright, Trường đại học khoa học tự nhiên Hà Nội, 2006 [2] Đặng Đình Thống, Lê Danh Liên, Cơ sở lượng tạo, Đại học bách khoa Hà Nội, 2006 [3] Tạ Văn Đa, Tài nguyên lượng gió lãnh thổ Việt Nam, Viện khoa học khí tượng thủy văn mơi trường, 2006 [4] Hồng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng, Đại học bách khoa Đà Nẵng, 2014 [5] Mukund R.Patel, Wind and Solar Power Systems Design, Analysis, and operation Taylor & Francis group [6] J.F Manwell, J.G.Mc Gowan, A.I.Roger, Wind energy explain theory, design and application, Wiley, University of Massachusetts, Amherst, US [7] Mukund R.Patel, Wind and Solar Power Systems Design, Analysis, and Operation, second edition [8] Tsang-Jung Chang, Yu-Ting Wu, Assessment of wind characteristics and wind turbine characteristics in Taiwan, 2003, Renewable energy [9] Tamas Markvart, Solar electricity, john Wiley & Sons [10] Paul Gipe, Wind energy basics a guide to small and Micro Wind systems, 1999, chelsea green publishing company [11] Hongxing Yang, Lin Lu, Wei Zhou, A novel optimization sizing model for hybrid solar-wind power generation system [12] Jose´ L Bernal-Agustı´n, Rodolfo Dufo-Lo´ pez, Simulation and optimization of stand-alone hybrid renewable energy systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009), PP 2111–2118 Trang web [1] Global Wind Energy council (GWEC),www.gwec.net [2] EWEA http://awea.org [3] Tom Lambert ,Manual Homer, www.nrel.gov [4] http://www.wwindea.org/technology/ch01/en/1_2.html [5] www.explainthatstuff.com/windturbines.html [6] www.brighthub.com/environment/renewable-energy [7] www.sunlightgi.com Tài liệu tham khảo 36 ... GIỚI THIỆU Giáo trình giảng dạy có ý nghĩa thiết thực cho hoạt động giảng dạy học tập sinh viên hệ cao đẳng ngành CNKT điện - điện tử - Giáo trính giảng dạy Năng lượng xanh phù hợp chương trình mơn... Thi công lắp ráp 01 hệ thống lượng gió cơng suất nhỏ + Thi cơng lắp ráp 01 hệ thống lượng mặt trời Tài liệu tham khảo: [1] Đề cương giảng Công nghệ ứng dụng, Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Vinatex. .. Chương 1: Năng lượng gió CHƯƠNG 1: NĂNG LƯỢNG GIĨ I TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ Khái niệm Nguồn lượng gió biến đổi lượng gió thành loại lượng hữu dụng điện sử dụng tuốc bin gió, nguồn lượng sản