(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy điện năng lượng mặt trời tại tỉnh Ninh Thuận

Lời cam đoan Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Hoài Bão i Lời cảm ơn Sau thời gian học tập nghiên cứu trường, học viên hoàn thành đề tài tốt nghiệp cao học Để có thành này, học viên nhận nhiều hỗ trợ giúp đỡ tận tình từ thầy cơ, gia đình, quan bạn bè Học viên xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành đến Thầy TS Lê Chí Kiên, người tận tình trực tiếp hướng dẫn học viên thực hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn đến tất q Thầy Cơ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh trang bị cho học viên lượng kiến thức bổ ích, đặc biệt xin chân thành cảm ơn quí Thầy Cô Khoa Điện – Điện Tử tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ cho học viên nhiều trình học tập thời gian làm luận văn Học viên xin gởi lời cảm ơn chân thành đến đồng nghiệp, gia đình, bạn bè giúp đỡ cho học viên nhiều, tạo cho học viên niềm tin nỗ lực cố gắng để hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn ! ii Tóm tắt luận văn Ngày nhu cầu lượng giới Việt Nam khơng ngừng tăng cao Trong nguồn lượng hóa thạch lại ngày cạn kiệt Do cần có sách phát triển lượng bền vững, sử dụng nguồn lượng mặt trời, sinh khối, thủy triều vv Ninh Thuận tỉnh thành có điều kiện thuận lợi để phát triển lượng mặt trời với số ngày nắng trung bình năm, nhiệt độ trung bình năm cường độ xạ mặt trời cao nước Công nghệ điện mặt trời bao gồm hai lĩnh vực quang điện nhiệt điện Luận văn trình bày phương pháp tính tốn, đo đạc cường độ xạ mặt trời chiếu tới mặt đất thu Khái quát công nghệ xây dựng nhà máy nhiệt điện mặt trời tỉnh Ninh Thuận, tính tốn thông số hệ thống ứng với công nghệ khác Các công nghệ đề xuất bao gồm dùng hệ thống gương parapol trụ để tập trung, phản xạ lượng mặt trời, dùng dầu tổng hợp làm dung môi truyền nhiệt, hỗn hợp muối NaNO3, KNO3 làm chất trữ nhiệt vào ban đêm, công nghệ dùng hỗn hợp muối nóng chảy làm dung mơi truyền nhiệt cuối dùng hệ thống gương phẳng để tập trung, phản xạ lượng mặt trời So sánh công nghệ lựa chọn công nghệ phù hợp iii Abstract Today, energy demand of the world and Viet Nam continuous rise Meanwhile, the fossil energy sources increasingly exhausted Therefore we need to have a policy of sustainable energy development, use of clean energy sources such as solar, biomass, tidal and so on Ninh Thuan is one of the provinces with the most favorable conditions for the development of solar energy with the average number of sunny days per year, the average temperature per year and intensity of solar radiation is highest in country Solar Power Technology includes two fields are photovoltaic and thermoelectric This project presents calculation methods, measurement of solar radiation intensity projection to ground and the collector Generalize technologies to build solar thermal power plants in Ninh Thuan province, calculate of system parameters for each different technology The proposed technology includes use parapol cylindrical mirror system to concentrate, reflect solar energy, synthetic oil as a solvent heat transfer, salt mixture NaNO3, KNO3 are used to storage heat at night, technology using molten salt mixture as solvent heat transfer and final using flat mirror system to focus, reflect solar energy Compare technologies and select the most appropriate technology iv Mục lục Tựa Quyết định giao đề tài luận văn tốt nghiệp Lý lịch khoa học Xác nhận cán hướng dẫn Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Tóm tắt luận văn iii Abstract iv Mục lục .v Danh sách hình viii Danh sách bảng ix Chương I: Tổng quan .1 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu 1.3 Nhu cầu lượng giới 1.4 Các kết nghiên cứu nước 1.4.1 Kết nghiên cứu ứng dụng giới 1.4.2 Kết nghiên cứu ứng dụng Việt Nam .5 1.5 Mục tiêu giới hạn đề tài 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Nội dung luận văn .6 Chương II: Cơ sở lý thuyết 2.1 Mặt trời, cấu tạo mặt trời 2.2 Các phản ứng hạt nhân mặt trời 10 2.2.1 Phản ứng tổng hợp hạt nhân Hêli .10 2.2.2 Phản ứng tổng hợp Cácbon nguyên tố khác 11 2.3 Bản chất xạ mặt trời .12 2.3.1 Bức xạ mặt trời tới bề mặt trái đất - ảnh hưởng lớp khí 13 v 2.3.2 Bức xạ mặt trời tới bề mặt trái đất - ảnh hưởng chuyển động đất – mặt trời .13 2.4 Các thành phần xạ mặt trời tới thu 14 2.5 Công nghệ điện mặt trời 14 2.5.1 Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ thấp 14 2.5.2 Công nghệ nhiệt mặt trời nhiệt độ cao .15 2.6 Tuabin nước 16 2.6.1 Sơ lược tuabin .16 2.6.2 Nguyên lý làm việc tuabin 17 2.7 Chu trình Rankine 18 Chương III: Bức xạ mặt trời thu xạ mặt trời 20 3.1 Năng lượng xạ mặt trời 20 3.2 Tổng cường độ xạ mặt trời lên bề mặt Trái đất 24 3.3 Bức xạ mặt trời truyền qua kính .26 3.4 Đo cường độ xạ mặt trời .27 3.5 Các loại gương phản xạ lượng mặt trời 27 Chương IV: Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời 32 4.1 Đánh giá chung thuận lợi tỉnh Ninh Thuận việc lắp đặt nhà máy điện mặt trời 32 4.1.1 Giải thích số thuật ngữ, nội dung phương pháp tính số tiêu thống kê khí hậu .32 4.1.2 Điều kiện thuận lợi phát triển lượng mặt trời Ninh Thuận .33 4.2 Lựa chọn vị trí lắp đặt, cơng suất nhà máy .35 4.2.1 Lựa chọn vị trí lắp đặt .35 4.2.2 Lựa chọn công suất nhà máy 35 4.2.3.Tính tốn lượng cần thiết để cung cấp cho tuabin 36 4.3 Công nghệ nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời dùng gương parapol trụ, dầu tổng hợp làm dung môi truyền nhiệt .38 4.3.1 Nguyên lý hoạt động nhà máy 38 vi 4.3.2 Năng lượng hóa lít nước .39 4.3.3 Thông số, thành phần thu 40 4.3.4 Hệ thống dự trữ nhiệt vào ban đêm 42 4.4 Công nghệ nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời dùng gương parapol trụ làm thu, hỗn hợp muối nóng chảy làm dung môi truyền nhiệt 44 4.5 Công nghệ nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời dùng gương phẳng .47 4.5.1 Nguyên lý hoạt động 47 4.5.2 Năng lượng mặt trời thu hấp thụ 47 Chương 5: Kết luận hướng phát triển đề tài 50 5.1 Kết luận 50 5.1.1 Các kết đạt đề tài 50 5.1.2 Các hạn chế đề tài 50 5.2 Hướng phát triển đề tài 50 Tài liệu tham khảo .51 Phụ lục .52 vii Danh sách hình Hình 1.1: Tỉ lệ nguồn lượng giới năm 2006 (nguồn IEA, 2008) Hình 1.2 Nhu cầu lượng giới từ 1980 dự báo đến năm2030 Hình 2.1 Bề ngồi mặt trời Hình 2.2 Cấu trúc mặt trời Hình 2.3 Ảnh hưởng chuyển động đất lên xạ mặt trời tới trái đất 13 Hình 2.4 Các thành phần xạ mặt trời tới thu 14 Hình 2.5 : Hộp thu lượng mặt trời hiệu ứng nhà kính 15 Hình 2.6 : Nhà máy nhiệt điện mặt trời sử dụng đĩa parapol 16 Hình 2.7: Nhà máy nhiệt điện mặt trời sử máng parapol 16 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý làm việc tuabin 17 Hình 2.9: Chu trình Rankine .18 Hình 3.1 Dãi xạ điện từ 20 Hình 3.2 Góc nhìn mặt trời 21 Hình 3.3 Quá trình truyền lượng xạ mặt trời qua lớp khí trái đất .23 Hình 3.4 Phân bố E0λλ mặt trời 23 Hình 3.5 Sơ đồ phân bố thành phần xạ khếch tán 25 Hình 3.6 Hiệu ứng lồng kính 26 Hình 3.7 a: Máy đo xạ nhiệt SL 200 27 Hình 3.7 b: Máy đo xạ nhiệt G-3202-18 27 Hình 3.8 Hệ gương mặt thu 29 Hình 3.9 Gương phẳng 30 Hình 3.10 Gương parabol trụ - khai triển tính tốn 31 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý chu trình Rankine 36 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời sử dụng máng parapol trụ .38 Hình 4.3 Collector parapol trụ 39 Hình 4.4 Lắp đặt máng parapol trụ 44 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời sử dụng gương phẳng 47 viii Danh sách bảng Bảng 1.1: Tình hình phát triển điện mặt trời giới .5 Bảng 4.1 Thống kê số nắng tháng năm từ 2008 – 2012 33 Bảng 4.2 Thống kê nhiệt độ khơng khí trung bình tháng năm từ 2008 - 2012 33 ix Tổng quan Chương I Tổng quan 1.1 Đặt vấn đề Sự tăng trưởng mạnh kinh tế kéo theo nhu cầu lượng tăng tồn cầu nói chung Việt Nam nói riêng Các nguồn lượng khai thác than đá, khí, dầu nguồn lượng chủ yếu, nguồn lượng dần cạn kiệt đắt đỏ, xu hướng chung toàn giới năm qua tương lai tăng cường khai thác nguồn lượng có tiềm lớn dồi tự nhiên lượng mặt trời, lượng địa nhiệt, lượng sóng biển, lượng gió, biogas Năng lượng mặt trời lượng tạo từ ánh sáng mặt trời Nguồn lượng tái tạo gần vô tận người, không gây ô nhiễm môi trường Trong dạng lượng truyền thống ngày cạn kiệt khủng hoảng lượng diễn ngày nặng nề, việc nghiên cứu nhằm khai thác nguồn lượng tái tạo ý phát triển Các dạng lượng tái tạo nghiên cứu phát triển lượng mặt trời, lượng sinh khối (chất đốt thực vật, khí biogas…), lượng gió, lượng nước (thuỷ năng),vv Về thực chất, dạng lượng tái tạo có xuất xứ từ lượng mặt trời Đến nay, lượng tái tạo phát triển nhanh giới có ứng dụng hiệu vào đời sống điện mặt trời với tốc độ tăng trưởng bình quân năm 60% chủ yếu Nhật Bản, Đức Mỹ Tại Việt Nam, theo nhà nghiên cứu giới, Việt Nam có tiềm lớn lượng mặt trời Cường độ xạ mặt trời trung bình ngày năm phía Bắc 3,69KWh/1m2 phía Nam 5,9KWh/1m2, số giờ nắng năm miền Bắc khoảng 1.600h miền Nam khoảng 2.600h Điện lưới quốc gia ngày Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời chứa chất giữ nhiệt trung gian hỗn hợp muối NaNO3 KNO3 với khối lượng đủ để cấp nhiệt cho hệ thống vào ban đêm Nhiệt lượng dầu tải nhiệt cấp cho thiết bị nhà máy lò hơi, nhiệt, gia nhiệt cao áp Chu trình nhiệt nước lị tua bin hoàn toàn giống nhà máy nhiệt điện bình thường Hệ thống máng parapol điều khiển quay ln ln hướng phía mặt trời cho tia nắng ln chiếu vng góc với mặt thu, tồn ánh sáng mặt trời phản xạ, tập trung tiêu điểm F parapol Hình 4.3 Collector parapol trụ 4.3.2 Năng lượng hóa lít nước Năng lượng hóa lít nước lượng cần thiết để làm lít nước hóa hoàn toàn từ nhiệt độ ban đầu Năng lượng bao gồm nhiệt lượng làm nước sơi cộng với nhiệt lượng làm hóa hồn tồn lượng nước sơi (nhiệt hóa hơi) Đối với nước, nhiệt hóa L = 2.3*106 J/kg Vậy để làm hóa hồn tồn lit nước có nhiệt độ ban đầu 50 oC ta cần cung cấp lượng nhiệt là: 39 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời 𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑡 + 𝐿 = 1.4200.50 + 2.3 ∗ 106 = 2.51 (𝑀𝐽) (4.13) Trong đó: - Q: Năng lượng cần thiết làm hóa kg nước - m: khối lượng nước - c: nhiệt dung riêng nước - t: độ biến thiên nhiệt độ - L: nhiệt hóa nước Vậy lượng cần thiết làm hóa lít nước là: 2.51 MJ (4.14) 4.3.3 Thơng số, thành phần thu Sử dụng thu với dầu truyền nhiệt có thơng số sau: - Khối lượng riêng: 0.875 kg/lít - Nhiệt dung riêng: 1.86 kJ/kg.K - Nhiệt độ sôi: 387oC Sử dụng hệ thống gương phản xạ parapol trụ có hệ số phản xạ R=0.95 Sử dụng ống dẫn dầu đồng có bề dày 2mm, đường kính d Với cường độ xạ lượng mặt trời trung bình huyện Thuận Nam là: 7.31 kWh/m2/ngày, tương đương 26.28 MJ/m2/ngày Vậy cường độ xạ mặt trời trung bình chiếu tới bề mặt gương phản xạ lượng lượng là: W=1.095 MJ/m2 (4.15) Toàn lượng hội tụ tiêu điểm F gương, nơi ta đặt ống dẫn dầu truyền nhiệt Xét gương parapol trụ làm từ vật liệu phản xạ có chiều m, chiều rộng 1m, hấp thụ lượng xạ mặt trời là: WSD= 1.095 x = 2.19 MJ (4.16) 40 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời Toàn lượng tập trung ống chứa dầu truyền nhiệt đặt tiêu điểm gương, hệ số phản xạ gương 0.95 nên lượng truyền tới tiêu điểm gương là: W’ = 2.19 x 0.95 = 2.08 MJ (4.17) Với W’=2.08 MJ, làm tăng nhiệt độ ống kim loại, nhiệt độ dầu truyền nhiệt chứa ống Chọn ống kim loại chứa dầu có đường kính d, bề dày 2mm Phương trình cân nhiệt là: 𝑄đơ𝑛𝑔 + 𝑄𝑑â𝑢 = 𝑊′ (4.18) Trong Qđơng: nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ ống đồng từ 100oC đến 380oC: π π Q đông = mđông Cđông 280 = d2 − d − 0.004 8890.390.280 4 o - Qdâu: nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ dầu từ 100 C đến 380oC: - - Để đảm bảo cho lượng dầu ống dễ dàng di chuyển ống, ta chọn khối dầu có đường kính d - 0.006 (m) Q dâu = mdâu Cdâu 280 = d − 0.006 π 875.1860.280 Giải phương trình (4.18) ta có: - d =7.4 cm - Q đơng = 0.42 MJ (4.19) - Q dâu = 1.66 MJ (4.20) Vậy ta sử dụng ống dẫn dầu đồng có bề dày mm, đường kính d = 7.4 cm Khối lượng dầu chứa ống dài 1m là: mdau = d − 0.006 π 875 = 3.177kg Lượng dầu cần thiết ống dài 1m là: 𝑉𝑑𝑎𝑢 = 3.177 = 3.63 𝑙í𝑡 0.875 (4.21) 41 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời Vậy với hệ thống gương làm cho 3.63 lít dầu tăng nhiệt độ từ 100oC đến 380oC khoảng thời gian Lượng dầu đưa tới lò cung cấp lượng làm hóa hơi nước Theo (4.13) lượng cần cung cấp để làm hóa lít nước từ 50oC là: 2.51 MJ Với hệ thống truyền lượng nhiệt 1.66 MJ, làm hóa lượng nước là: 𝑉𝑛𝑢𝑜𝑐 = 1.66 = 0.66 𝑙𝑖𝑡 2.51 Vậy với lượng dầu làm hóa 0.66 lít nước Lượng tiêu thụ cần thiết cho tuabin 𝐷 = 27024 (𝑘𝑔/𝑕) Với hệ thống gương có chiều dài 1m làm hóa lượng nước 0.66 lít, để cung cấp đủ lượng nước làm cho tuabin quay cần hệ thống gương với chiều dài 𝑙𝑡𝑜𝑛𝑔 = 27024 = 40945 m 0.66 (4.22) Vậy để cung cấp đủ nhiệt, ta cần hệ thống gương parapol có diện tích mặt hứng nắng có chiều dài 40945 m, chiều rộng 2m Tổng diện tích mặt hứng nắng là: 𝑆𝑡𝑜𝑛𝑔 = 40945 ∗ = 81890 m2 4.3.4 Hệ thống dự trữ nhiệt vào ban đêm Để hệ thống nhà máy hoạt động vào ban đêm, dùng bình chứa chất giữ nhiệt trung gian hỗn hợp muối NaNO3 KNO3, có thơng số sau: - Thành phần muối: 60% NANO3 - 40% KNO3 - Khối lượng riêng: 1840 kg/m3 - Nhiệt dung riêng: 2.660 kJ/kg.K 42 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời - Nhiệt độ nóng chảy: 222oC - Nhiệt độ tối đa: 550 oC Theo (4.12), (4.13) ta có tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ thống làm việc vào ban đêm (12 giờ) là: 𝑄 = 27024 ∗ 12 ∗ 2.51 = 813962.88 𝑀𝐽 Khối lượng hỗn hợp muối NaNO3 KNO3 cần thiết để lưu trữ nhiệt tuân theo phương trình sau: 𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑡 Trong đó: - Q: Tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ thống làm việc vào ban đêm - c: Nhiệt dung riêng hỗn hợp muối - m: Khối lượng hỗn hợp muối cần thiết - t: Độ biến thiên nhiệt độ hỗn hợp muối nóng chảy (222 C – 550 C) 0 Do ta xác định khối lượng hỗn hợp muối cần thiết để dự trữ nhiệt vào ban đêm là: 𝑚 = 933 (𝑡ấ𝑛) Với thể tích là: 𝑉= 933000 = 507 (𝑚3 ) 1840 Ta lắp đặt máng parapol trụ hình 4.4 43 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời Hình 4.4 Lắp đặt máng parapol trụ Cơng nghệ nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời dùng gương parapol 4.4 trụ làm thu, hỗn hợp muối nóng chảy làm dung môi truyền nhiệt Sử dụng hỗn hợp muối truyền nhiệt có thơng số sau: - Thành phần muối: 60% NANO3 - 40% KNO3 - Khối lượng riêng: 1840 kg/m3 - Nhiệt dung riêng: 2.660 kJ/kg.K - Nhiệt độ nóng chảy: 222oC - Nhiệt độ tối đa: 550oC Sử dụng hệ thống gương phản xạ phẳng có hệ số phản xạ R=0.95 Với công nghệ nguyên lý hoạt động nhà máy hoàn toàn giống trên, khác lượng mặt trời thu hấp thụ Theo (4.17) Ta có phương trình cân nhiệt thu là: 𝑄đơ𝑛𝑔 + 𝑄𝑚𝑢 ơ𝑖 = 𝑊′ (4.23) Trong - Qđơng: nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ ống đồng từ 222oC đến 550oC: 44 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời π Q đông = mđông Cđông 280 = d2 − d − 0.004 - π 8890.390.328 Qmuôi: nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ muối nóng chảy từ 222oC đến 550oC: Q mu ôi = mmu ôi Cmu ôi 328 = d − 0.006 π 1840.2660.328 Giải phương trình (4.23) ta có: - d = 4.4 cm - Q đông = 0.297 MJ - Q mu ôi = 1.7825 MJ Vậy ta sử dụng ống dẫn muối đồng có bề dày mm, đường kính d = 4.4 cm Khối lượng muối chứa ống dài 1m là: mmuoi = d − 0.006 2π 1840 = 2.087 kg Lượng muối nóng chảy chứa ống dài 1m là: 𝑉𝑚𝑢𝑜𝑖 = 2.087 ∗ 1000 = 1.134 𝑙í𝑡 1840 (4.24) Vậy với hệ thống gương làm cho 1.134 lít muối nóng chảy tăng nhiệt độ từ 222oC đến 550oC khoảng thời gian Lượng muối nóng chảy đưa tới lò cung cấp lượng làm hóa hơi nước Với hệ thống truyền lượng nhiệt 1.7825 MJ, làm hóa lượng nước là: 𝑉′𝑛𝑢𝑜𝑐 = 1.7825 = 0.71 𝑙𝑖𝑡 2.51 Lượng tiêu thụ cần thiết cho tuabin 𝐷 = 27024 (𝑘𝑔/𝑕) Với hệ thống gương có chiều dài 1m làm hóa lượng nước 0.71 lít, để cung cấp đủ lượng nước làm cho tuabin quay cần hệ thống gương với chiều dài 45 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời 𝑙′𝑡𝑜𝑛𝑔 = 27024 = 38062 m 0.71 (4.25) Tổng diện tích mặt hứng nắng 𝑆′𝑡𝑜𝑛𝑔 = 38062 ∗ = 76124 m2 Theo (4.24) (4.25) ta có, tổng thể tích hỗn hợp muối nóng chảy chứa ống là: Vmi tơng = 38062 * 1.134 = 43162.308 lít (4.26) Tổng khối lượng hỗn hợp muối nóng chảy chứa ống 𝑀𝑚𝑢𝑜𝑖 𝑡𝑜𝑛𝑔 = 43162.308 ∗ 1840 = 79418.65 𝑘𝑔 (4.27) 1000 Với công nghệ ta dùng hệ thống dự trữ nhiệt vào ban đêm với thông số giống hệ thống dùng dầu truyền nhiệt 4.5 So sánh công nghệ nhà máy nhiệt điện mặt trời dùng gương parapol trụ làm thu, dùng dầu tổng hợp, hỗn hợp muối nóng chảy làm dung mơi truyền nhiệt So sánh hai công nghệ ta nhận thấy với hệ thống nhau, công suất tuabin, nguyên tắc vận hành nhưng: - Với công nghệ dùng dầu tổng hợp làm dung mơi truyền nhiệt tổng diện tích mặt hứng nắng 81890 m2, với cơng nghệ dùng hỗn hợp muối nóng chảy làm dung mơi truyền nhiệt tổng diện tích mặt hứng nắng 76124 m2 - Với công nghệ dùng dầu tổng hợp làm dung mơi truyền nhiệt đường kính ống chứa dầu dẫn nhiệt 7.4 cm , với cơng nghệ dùng hỗn hợp muối nóng chảy làm dung mơi truyền nhiệt đường kính ống chứa hỗn hợp muối tổng hợp dẫn nhiệt 4.4 cm Do với hệ thống dùng hỗn hợp muối nóng chảy làm dung mơi truyền nhiệt tiết kiệm chi phí so với hệ thống dùng dầu tổng hợp làm dung môi truyền 46 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời nhiệt giảm diện tích mặt hứng nắng, giảm đường kính ống chứa dung mơi truyền nhiệt đồng thời giảm thể tích dung mơi truyền nhiệt chứa ống 4.6 Công nghệ nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời dùng gương phẳng 4.6.1 Nguyên lý hoạt động Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời sử dụng gương phẳng Với hệ thống lượng mặt trời hội tụ hệ thống gương phản xạ phẳng nung nóng hỗn hợp muối nóng chảy, muối nóng chảy chứa bình dẫn nung nóng nước thành lò Hệ thống gương phẳng điều khiển quay cho toàn ánh sáng mặt trời phản xạ tập trung lên hấp thụ cấp nhiệt cho hỗn hợp muối nóng chảy 4.6.2 Năng lượng mặt trời thu hấp thụ Vẫn sử dụng hỗn hợp muối NANO3 - KNO3 truyền nhiệt với thông số Sử dụng hệ thống gương phản xạ phẳng có hệ số phản xạ R=0.95 47 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời Nếu dùng kg hỗn hợp muối nóng chảy ta truyền lượng nhiệt là: 𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑡 = 1.2660 550 − 222 = 872480 𝐽 = 0.87248 (𝑀𝐽) Theo (4.14), để hóa hồn tồn 27024 lít nước cần lượng: Wtong = 27024 * 2.51 = 67830.24 MJ Do cần tổng khối lượng muối truyền nhiệt sau: 𝑀= 67830.24 = 77744,2 𝑘𝑔 0.87248 (4.28) Hỗn hợp muối tích là: 𝑉𝑚𝑢 ô𝑖 = 77744.2 = 42 𝑚3 1840 (4.29) Xét gương phẳng S có diện tích 1m2, dựa vào (4.15), ta có lượng mặt trời truyền tới S có hệ số phản xạ 0.95, sau truyền tới bồn chứa muối là: WSM = 1.095 * 0.95 = 1.04 MJ (4.30) Với lượng nhiệt làm tăng khối lượng muối nóng chảy từ 222o C đến 550oC sau: 𝑄 = 𝑚 𝑐 ∆𝑡 = 𝑚 2660 550 − 222 = 1.04 ∗ 106  𝑚 = 1.19 𝑘𝑔 (4.31) Từ (4.28) (4.31) ta có tổng diện tích gương phẳng cần lắp đặt cho hệ thống là: 𝑆= 77744.2 = 65331 𝑚2 1.19 (4.32) 4.6.3 Đánh giá kết luận - Theo (4.28), (4.29), với khối lượng muối thể tích muối tập trung bồn chứa 77744.2 kg tương ứng 42 m3, ta nhận thấy công nghệ nhà máy nhiệt điện lượng mặt trời dùng gương phẳng theo dạng tháp lượng khó thực hiện, khối lượng thể tích hỗn hợp muối tập trung bồn chứa lớn gây khó lắp đặt, vận hành 48 Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời - Theo (4.32) dùng gương phẳng với diện tích m2 phải dùng tới 65331 gương, việc điều khiển tất gương chuyển động để phản xạ toàn lượng mặt trời tập trung bồn chứa hỗn hợp muối nóng chảy khó khăn Kết luận: Để hạn chế chi phí, vận hành, lắp đặt hệ thống đơn giản, dễ thực hiện, ta chọn công nghệ nhà máy nhiệt điện mặt trời dùng gương paraol trụ kết hợp dùng hỗn hợp muối nóng chảy NaNO3 KNO3 làm dung môi dẫn nhiệt 49 Kết luận hướng phát triển đề tài Chương Kết luận hướng phát triển đề tài 5.1 Kết luận Mục đích luận văn khảo sát, đánh giá tiềm phát triển lượng mặt trời tỉnh Ninh Thuận nghiên cứu công nghệ xây dựng nhà máy nhiệt lượng mặt trời phù hợp 5.1.1 Các kết đạt đề tài Qua thời gian nghiên cứu tác giả đạt số kết sau: - Đánh giá tiềm phát triển lượng mặt trời tỉnh Ninh Thuận - Tính tốn, lựa chọn cơng suất nhà máy điện phục vụ nhu cầu điện cho người dân huyện Thuận Nam tỉnh Ninh Thuận - Tính tốn thơng số hệ thống ứng với ba công nghệ nhà máy khác nhau, so sánh, lựa chọn công nghệ phù hợp 5.1.2 Các hạn chế đề tài Bên cạnh kết đạt được, đề tài có hạn chế sau: - Chưa tính tốn cụ thể chi phí sản xuất, vận hành nhà máy ứng với công nghệ khác để từ lựa chọn cơng nghệ phù hợp cách tổng thể - Mới tính tốn nhà máy điện phục vụ cho dân số huyện Thuận Nam Hướng phát triển đề tài 5.2 Đề tài “Nghiên cứu công nghệ nhà máy điện lượng mặt trời Ninh Thuận” phát triển thêm sau: - Tính tốn cụ thể chi phí sản xuất, vận hành nhà máy - Tính tốn nhà máy với công suất lớn 50 Tài liệu tham khảo [1] Trịnh Quang Dũng, Điện mặt trời, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1992 [2] Nguyễn Duy Thiện, Kỹ thuật sử dụng lượng mặt trời, Nhà xuất xây dựng, 2001 [3] Nguyễn Công Vân, Năng lượng mặt trời – Quá trình nhiệt ứng dựng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [4] A A Mohamad, High Efficiency Solar Air Heater, Solar Energy Vol 60 No 2, Pergamon, 1997 [5] A K Athienitis and Y Chen, The Effect of Solar Radiation on Dynamic Thermal Performance of Floor Hreating Systems, Solar Energy Vol 69 No 3, Pergamon, 2000 [6] Amilca Fasulo, Jorge Follari and Jorge Barral, Comparition Between a Simple Solar Collector Accumulator and a Conventional Accumulator, Solar Energy Vol 71 No 6, Pergamon, 2001 [7] Brian Norton Solar Energy Thermal Technology, Springer-Verlag, 1992 Daniels Farrington Direct use of the suns Energy, Yale University Prees, LonDon, 1972 [8] P Stumpf, A Balzar, W Eisenmann, S Wendt, H Ackermann and Vajen Comparative Mearsurements and Theoretical Modelling of Single and DoubleStage Heat Pipe Coupled Solar Cooking Systems for High Temperatures, Solar Energy Vol 71 No 1, Pergamon, 2001 [8] R J Fuller, Heating Commercial Greenhouses with Solar Energy, Energy Victoria, 1990 [9] Selahattin Goktun and Ismail Deha Er, The optimum Ferformance of a SolarAssisted Combined Absorption-Vapor Compression System for Air Conditioning and Space Heating, Solar Energy Vol 61 No 5, Pergamon 2001 [10] Sol Wieder, An Introduction to Solar Energy for Scientists and Engineers, John Wiley & Sons, 1982 51 Phụ lục - Bảng tra nước nước bão hịa theo - Bảng tra nước chưa sơi nhiệt 52 ... chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời Chương trình bày điều kiện thuận lợi tỉnh Ninh Thuận để xây dựng nhà máy nhiệt điện mặt trời Lựa chọn vị trí lắp đặt, công nghệ nhà máy nhiệt điện mặt trời. .. lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời Chương IV Khảo sát, đánh giá lựa chọn công nghệ nhà máy điện mặt trời 4.1 Đánh giá chung thuận lợi tỉnh Ninh Thuận việc lắp đặt nhà máy điện mặt trời 4.1.1... dụng lượng mặt trời Số tháng nắng năm: tháng/năm (tương đương 200 ngày nắng/năm) Vì vậy, tỉnh Ninh Thuận tỉnh có tiềm năng lượng mặt trời lớn, thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy điện lượng mặt trời