Giáo trình Năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng (Nghề: Thí nghiệm điện - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Giáo trình Năng lượng mặt trời lý thuyết và ứng dụng (Nghề: Thí nghiệm điện - Cao đẳng) nhằm trang bị cho học sinh sinh viên, học viên nghề những kiến thức cơ bản về năng lượng mặt trời, pin mặt trời… với những kiến thức này có thể áp dụng thực tế trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất cũng như các công trình về điện nhà máy điện hay các công trình nhà ở.

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG NGHỀ: THÍ NGHIỆM ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:206/QĐ-CĐDK ngày tháng năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên 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 lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng nhằm trang bị cho học sinh sinh viên, học viên nghề kiến thức lượng mặt trời, pin mặt trời… với kiến thức áp dụng thực tế trực tiếp vào lĩnh vực sản xuất cơng trình điện nhà máy điện hay cơng trình nhà Để xây dựng giáo trình tham khảo sở thực tế nhà máy cơng trình điện khác nhằm rút kinh nghiệp thực tế áp dụng đưa vào giảng dạy cho học sinh sinh viên, học viên kiến thức Nội dung : gồm chương Chương 1: Mặt trời trái đất Chương 2: Năng lượng xạ mặt trời Chương 3: Pin mặt trời Chương 4: Thiết bị nhiệt mặt trời Trong trình biên soạn có điều sai sót mong đóng góp đồng nghiệp độc giả Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Chủ biên: Dương Tiến Trung Lê Thị Thu Hường Ninh Trọng Tuấn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MẶT TRỜI VÀ TRÁI ĐẤT CHƯƠNG 2: NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI 15 CHƯƠNG 3: PIN MẶT TRỜI 27 CHƯƠNG 4: PIN MẶT TRỜI 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Bên ngồi mặt trời Hình 2: Trái đất 11 Hình 3: Sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao tầng khí 12 Hình 4: Dải xạ điện từ 16 Hình 5: Góc nhìn mặt trời 17 Hình 6:Q trình truyền lượng qua lớp khí trái đất 18 Hình 7: Quan hệ góc hình học tia xạ mặt trời hệ mặt phẳng nghiêng 20 Hình 8: Sơ đồ phân bố thành phần xạ khuyếch tán 22 Hình 9: Các thành phần xạ lên bề mặt nghiêng 23 Hình 10: Quá trình hấp thu xạ mặt trời thu kiểu lồng kính 24 Hình 11: Xác định T t() 25 Hình 12: Đo cường độ xạ mặt trời 26 Hình 13: Thành phần cấu tạo pin lượng mặt trời 28 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG Tên mô đun: Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng Mã môn học: ELET55068 Thời gian thực mô đun: 90 giờ; ; (Lý thuyết: 56 giờ; Thực hành: 29 giờ; kiểm tra giờ) Số tín chỉ: 05 Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí học học kỳ 2, năm học thứ 2, sau môn học lý thuyết sở chương trình đào tạo - Tính chất: Là mô đun đào tạo chuyên môn nghề bắt buộc Mục tiêu mô đun: - - Về kiến thức:  Trình bày tổng quan cấu trúc mặt trời phản ứng hạt nhân, nượng xạ mặt trời  Hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động pin mặt trời  Thiết kế lắp đặt hệ thống pin mặt trời  Trình bày sở lý thuyết, ứng dụng thiết bị nhiệt mặt trời Về lực tự chủ trách nhiệm:  Rèn luyện tính cẩn thận, chủ ̣ng, tư khoa ho ̣c, nghiêm túc công việc Nội dung mơ đun: 5.1 Chương trình khung Thời gian đào tạo (giờ) TT Mã MH, MĐ I Thực Kiểm hành, tra Lý thí nghiệm, thuyết thảo luận, LT TH tập Tên mơn học, mơ đun Tín Các mơn học chung/đại cương 23 465 180 260 17 Tổng số COMP64002 Giáo dục trị 75 41 29 COMP62004 Pháp luật 30 18 10 COMP62008 Giáo dục thể chất 60 51 4 COMP64010 75 36 35 2 COMP63006 Tin học 75 15 58 Giáo dục quốc phòng an ninh FORL66001 Tiếng anh 120 42 72 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 30 23 82 2055 491 1471 34 59 14 285 126 143 II II.1 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun sở ELET5201 An toàn điện 30 28 ELET51165 Vẽ điện 30 29 10 ELET62064 Vật liệu điện 30 28 11 ELET5308 Điện kỹ thuật 45 42 Khí cụ điện 75 14 58 Thực tập điện 75 14 56 68 1770 365 1328 25 52 150 28 116 12 ELEI53117 13 ELEO53149 II.2 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Máy điện 14 ELEI56135 15 ELET55068 Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng 90 56 29 16 ELET5316 Bảo vệ rơ le 75 14 58 17 ELEI53115 Đo lường điện 75 14 58 18 ELET55157 Trang bị điện 120 28 87 19 ELET52137 45 14 29 1 20 ELET65142 120 28 87 21 ELET55141 Thí nghiệm khí cụ điện 120 28 87 22 ELET55143 Thí nghiệm máy cắt điện 120 28 87 23 ELET66146 150 28 116 24 ELET66147 150 28 116 25 ELET65144 Thí nghiệm rơ le bảo vệ 120 28 87 26 ELET55145 Thí nghiệm thiết bị điện quay 120 28 87 27 ELET54251 Thực tập sản xuất 180 15 155 10 28 ELET63218 Khóa luận tốt nghiệp 135 129 105 2520 671 1731 51 67 Phần điện nhà máy điện trạm biến áp Thí nghiệm mạch nguồn, mạch dịng, mạch áp mạch tín hiệu Thí nghiệm thiết bị đo lường điện Thí nghiệm thiết bị trạm biến áp Tổng cộng 5.2 Chương trình chi tiết mơn học Số TT Nội dung tổng quát Chương 1: Mặt trời trái đất Chương 2: Năng lượng xạ mặt trời Chương 3: Pin mặt trời Chương 4: Thiết bị nhiệt mặt trời Cộng Tổng số Thời gian (giờ) Thực hành, Lý thí nghiệm, thuyết thảo luận, tập Kiểm tra LT 11 41 15 24 29 25 2 90 56 29 TH 1 Điều kiện thực mơn học: 6.1 Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng thí nghiệm điện 6.2 Trang thiết bị máy móc: Máy tính, máy chiếu 6.3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Giáo trình, giáo án Phiếu thực hành, phiếu học tập (nếu có) 6.4 Các điều kiện khác: Nội dung phương pháp đánh giá 7.1 Nội dung Về kiến thức: Chương 1, 2, 3, Về kỹ năng: Về lực tự chủ trách nhiệm  Nghiêm túc học tập  Rèn luyện tính kiên nhẫn, xác tỉ mỉ cơng việc 7.2 Phương pháp đánh giá kết thúc mô học theo hình thức sau: Kiểm tra thường xuyên  Số lượng bài: 02  Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực thời điểm q trình học thơng qua việc kiểm tra vấn đáp học, kiểm tra viết với thời gian làm 30 phút, kiểm tra số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm tập Kiểm tra định kỳ: Thiết kế nội dung kiểm tra dạng lý thuyết đánh giá hình thức trắc nghiệm  Số lượng bài: 04  Stt Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực theo theo số kiểm tra quy định chương trình mơn học mục III hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm tập lớn, tiểu luận, làm thực hành, thực tập Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo biểu mẫu qui định, đó: Bài kiểm tra Hình thức kiểm tra Nội dung Thời gian Bài kiểm tra số Lý thuyết Chương 1, Chương 45÷60 phút Bài kiểm tra số Thực hành Chương 45÷60 phút Bài kiểm tra số Lý thuyết Chương i 45÷60 phút Bài kiểm tra số Thực hành Chương 45÷60 phút - Thi kết thúc mơn học: Thi thực hành,  Hình thức thi: Thực hành  Thời gian thi: 45÷60 phút Hướng dẫn thực môn học 8.1 Phạm vi áp dụng chương trình Chương trình mơ đun áp dụng cho nghề Thí nghiệm điện, hệ Cao đẳng/ Trung cấp 8.2 Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập môn học: Đối với giáo viên, giảng viên:  Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết tích hợp thực hành phù hợp với học Giáo án soạn theo buổi dạy  Tổ chức giảng dạy: (mơ tả chia ca, nhóm )  Thiết kế phiếu học tập (nếu có) Đối với người học:  Tài liệu, dụng cụ học tập, ghi đầy đủ  Hoàn thành thực hành kỹ  Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập  Tuân thủ qui định an toàn, giấc 8.3 Những trọng tâm chương trình cần ý: 8.4 Tài liệu cần tham khảo: [1] Võ Đình Hiệp, Nguyễn Thiện Tống (1984), Khoa học kỹ thuật phục vụ nông thôn – Năng lượng, Nhà xuất Thành phố Hồ Chí Minh [2] Phạm Thanh Minh, (1998) Hệ mặt trời hành tinh, Nhà xuất Trẻ [3] Nguyễn Dương Hùng, Nguyễn Bốn (2004) Giáo trình chuyên đề lượng mặt trời, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [4] Đặng Đình Thống, (2005) Pin mặt trời ứng dụng, Nhà xuất banr khoa học ky thuật [5] A A Mohamad, (1997) High Efficiency Solar Air Heater, Solar Energy Vol 60 No 2, Pergamon Điện mặt trời hệ thống đại phức tạp, vậy, trình thiết kế phải trải qua bước chặt chẽ sau Mơ hình hệ thống điện mặt trời hòa lưới  Xác định lượng điện tiêu thụ hàng tháng Đầu tiên, người dùng cần tính lượng điện tiêu thụ trung bình hàng tháng để tính cơng suất phù hợp Tránh trường hợp lắp đặt hệ thống có cơng suất q nhỏ, cung cấp lượng điện Hoặc lắp đặt hệ thống có cơng suất q lớn, lượng điện sản xuất nhiều, không sử dụng hết gây lãng phí mà chi phí đầu tư lại cao Cần tính tổng lượng điện tiêu thụ năm chia cho 12, lấy số làm tròn gần Đơn giản hơn, bạn nhờ tư vấn đơn vị lắp đặt điện mặt trời uy tín Tính tổng lượng điện hệ thống điện mặt trời tạo Lượng điện hệ thống tạo nên chiếm khoảng 80% tổng lượng điện tiêu thụ Như chi phí đầu tư khơng q lớn, thời gian hoàn vốn nhanh Nếu thay hồn tồn điện lưới bạn cần dùng acquy/pin lưu trữ vào ban đêm Chi phí đầu tư acquy/pin cao Cần tính đến yếu tố thời tiết (nắng, mưa, âm u…), thời gian (ban ngày, ban đêm), vị trí pin ảnh hưởng đến cơng suất hệ thống  Tính số lượng pin mặt trời Từ tổng công suất hệ thống chia cho công suất pin số lượng pin cần lắp Từ kích thước pin người dùng ước tính diện tích cần lắp Người dùng tránh tượng thiếu, cần mua để bổ sung thêm hay mua thừa gây lãng phí  Tính số lượng inverter Hệ thống lớn cần số lượng inverter nhiều để truyền tải điện tốt Với hệ thống ĐMT hòa lưới, người dùng không cần battery Nhưng phải đảm bảo công suất inverter đủ lớn để đáp ứng tất tải bật lên  Thiết kế điều khiển sạc pin mặt trời Bộ điều khiển sạc pin mặt trời có tác dụng nhận điện từ pin mặt trời chỉnh dòng cho phù hợp để dẫn hệ thống điện lưới sạc vào ắc quy Chính thế, điều khiển cần có đầu vào phù hợp với điện pin điện đầu tương đương với điện điện lưới Trường hợp hệ thống điện mặt trời có nhiều dãy pin khác dãy pin cần có điều khiển sạc riêng Thiết kế điều khiển sạc phù hợp, đảm bảo yếu tố giúp hệ thống hoạt động suôn sẻ  Thiết kế sơ đồ hệ thống điện mặt trời Sau xác định số thiết bị hệ thống, bạn cần thiết kế sơ đồ lắp đặt hệ thống Sơ đồ phải thể rõ thiết bị cần dùng, vị trí lắp đặt, khoảng cách liên kết thiết bị hệ thống Đây sở để bạn lắp đặt hệ thống kỹ thuật hoạt động hiệu Tài liệu tham khảo Trang 30  Thiết kế hệ thống khung đỡ pin Khung đỡ pin thường cấu tạo từ xà gồ thép/nhơm, bu lơng, ốc vít…Bộ phận có tác dụng nâng đỡ pin mặt trời nên cần có chắn, vững chãi Nên lựa chọn khung đỡ chắn, độ bền cao để tránh rỉ sét phải thay nhiều lần  Hướng dẫn tính toán thiết kế hệ thống Tương ứng với bước thiết kế bên có cơng thức tính tốn cụ thể sau: Cơng thức tính lượng điện tiêu thụ hàng tháng Lượng điện tiêu thụ hàng tháng tổng lượng điện tiêu thụ tất thiết bị điện đèn, quạt, máy tính, tủ lạnh, máy móc… Cơng thức tính sau: Lượng điện tiêu thụ hàng tháng = Tổng lượng điện tiêu thụ trung bình thiết bị ngày x 30 ngày Cơng thức tính số lượng pin mặt trời Số lượng pin mặt trời = Tổng công suất hệ thống pin mặt trời/công suất pin Ví dụ: Gia đình lắp hệ thống 8kWp Tấm pin có cơng suất 440W Số pin cần dùng là: 8.000/440 = 19 pin  Cơng thức tính số lượng inverter Số lượng inverter = Công suất hệ thống/cơng suất inverter Ví dụ: Nếu bạn định sử dụng inverter có cơng suất 5kW cho hệ thống điện mặt trời 8kWp số inverter phải sử dụng là: 8/5 = 1.6 (nên dùng inverter) Ứng dụng pin mặt trời  Trạm sạc lượng mặt trời: Trạm sạc lượng mặt trời thiết kế dùng để sạc pin cho smartphone, có sẵn dây kết nối microUSB hay Lightning cho thiết bị Android iPhone với tốc độ sạc tương đương sạc nguồn điện lưới quốc gia  Balo lượng mặt trời: Balo tích hợp pin lượng mặt trời có khả chuyển đổi lượng xạ mặt trời thành lượng điện dùng để sạc cho thiết bị điện tử smartphone, iphone, ipad, sạc dự phòng…rất tiện lợi cho doanh nhân thường xuyên công tác hay bạn trẻ tham quan, du lịch, phượt…  Thùng rác lượng mặt trời: Những thùng rác thơng minh có chức lọc nước thải để ni xanh đặc biệt sạc pin điện thoại lượng mặt trời vô tiện lợi có Đà Nẵng  Tích hợp vào thiết bị an ninh Tài liệu tham khảo Trang 31 Hiện có giải pháp giám sát khơng dây camera lượng mặt trời G/4G/Wifi cho nông trại, giao thông đường phố, sân vườn, cảnh báo đột nhập, cảnh báo sạt lở đất, cơng trình xây dựng cao…, lắp đặt nơi khó dây điện Câu hỏi ơn tập: Trình bày nguyên lý hoạt động cấu tạo pin mặt trời? Nêu bước thiết kế lắp đặt hệ thống pin mặt trời? Trình bày ứng dụng pin mặt trời? Tài liệu tham khảo Trang 32 CHƯƠNG 4: PIN MẶT TRỜI  GIỚI THIỆU CHƯƠNG 4: Chương chương giới thiệu pin mặt trời  MỤC TIÊU CHƯƠNG - Trình bày sở lý thuyết tính thiết bị nhiệt mặt trời - Trình bày cấu tạo nguyên lý chung thiết bị nhiệt mặt trời - Thái độ nghiêm túc học - Tuân thủ nghiêm túc bước sử dụng thiết bị đo điện trở  PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP CHƯƠNG - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập chương 4(cá nhân nhóm) - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (chương 4) trước buổi học; hồn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập tình chương theo cá nhân nhóm nộp lại cho người dạy thời gian quy định  ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG - Phòng học chuyên mơn hóa/nhà xưởng: Phịng thí nghiệm điện - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có  KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ  Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập Tài liệu tham khảo Trang 33 - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: điểm kiểm tra  NỘI DUNG CHƯƠNG Cơ sở lý thuyết tính thiết bị nhiệt mặt trời Định luật Planck miêu tả xạ điện từ phát từ vật đen trạng thái cân nhiệt nhiệt độ xác định Định luật đặt tên theo Max Planck, nhà vật lý nêu vào năm 1900 Định luật bước tiên phong vật lý đại học lượng tử Đối với tần số ν, bước sóng λ, định luật Planck viết dạng: Trong B ký hiệu cường độ xạ (spectral radiance), T nhiệt độ tuyệt đối, kB số Boltzmann, h số Planck, c tốc độ ánh sáng môi trường chân khơng.[1][2][3] Đơn vị SI phương trình W·sr−1·m−2·Hz−1 Bν(T) W·sr−1·m−3 B λ(T) Định luật biểu diễn theo cách khác, số lượng photon phát bước sóng xác định, mật độ lượng Tài liệu tham khảo Trang 34 thể tích chứa xạ Trong giới hạn tần số nhỏ (hay bước sóng dài), định luật Planck tương đương với định luật Rayleigh–Jeans, tần số lớn (bước sóng nhỏ) định luật tương đương với xấp xỉ Wien định luật dịch chuyển Wien Định luật dịch chuyển Wien: Định luật dịch chuyển Wien nói đường cong xạ vật đen nhiệt độ khác đạt cực đại bước sóng khác tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Sự dịch chuyển giá trị cực đại hệ trực tiếp định luật xạ Planck, mô tả độ sáng phổ xạ vật đen hàm bước sóng nhiệt độ Tuy nhiên, Wilhelm Wien tìm định luật vài năm trước Max Planck phát triển phương trình tổng qt hơn, mơ tả tồn dịch chuyển phổ xạ vật đen sang bước sóng ngắn nhiệt độ tăng Định luật dịch chuyển Wien phát biểu xạ quang phổ xạ vật đen bước sóng đơn vị, cực đại bước sóng λ max cho bởi: Trong T nhiệt độ tuyệt đối đo kelvin b số tỷ lệ gọi số dịch chuyển Wien, 2,897771955 ×10−3 m⋅K,[1] để thu bước sóng tính micromet, b ≈ 2898 μm⋅K Nếu xem xét mức phát xạ thể đen tần số đơn vị băng thơng tỷ lệ, phải sử dụng số tỷ lệ khác Tuy nhiên, hình thức định luật giống nhau: bước sóng cực đại tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tần số cực đại tỷ lệ thuận với nhiệt độ Định luật dịch chuyển Wien gọi "định luật Wien", thuật ngữ sử dụng cho phương pháp tính gần Wien Định luật Stefan–Boltzmann mô tả lượng xạ từ vật đen tương ứng nhiệt độ cho trước Tài liệu tham khảo Trang 35 Bếp nấu dùng lượng mặt trời Bếp lượng Mặt Trời thiết bị giữ tia nắng dùng lượng để đun nấu loại thực phẩm đun nước sôi Một thiết kế gồm thau nhôm, cách ly tốt đặt hộp gỗ Một kiếng đậy miệng thau có gắn với phản chiếu phía sau Các thiết kế dùng gương hay thấu kính Fresnel để hội tụ ánh nắng vào điểm cần đun nấu dùng Các bếp đạt cơng suất vài trăm Watt nhiệt độ tới 200°C Bếp lượng Mặt Trời: đem lại nhiều lợi ích mơi sinh, kinh tế, sức khỏe sau: Dùng ánh nắng đun nấu thay củi, trấu, than, dầu lửa, đốt, giúp giữ oxy tránh thải thêm dioxide cacbon vào khí Bếp điện đơi dùng điện sản xuất từ nhà máy nhiệt điện đốt than đá dầu hỏa, góp phần làm nhiễm khí làm đất nóng thêm Nếu loại bếp thay đa số bếp củi, chặn phần nạn phá rừng, tiến trình sa mạc hóa nhiều vùng đất Ánh nắng nguồn sức nóng miễn phí Có hay vài bếp lượng mặt trời nhà nhẹ khoản chi tiêu dành để mua nhiên liệu, để trả tiền điện, thời gian kiếm củi hàng ngày Các tổ chức hoạt động từ thiện tổ chức bảo vệ môi sinh đẩy mạnh cố gắng năm 2008 để giới thiệu dẫn cách làm, cách dùng bếp lượng mặt trời khắp nơi Nhiều kiểu bếp cần mua vật liệu khoảng đô la Mỹ làm Một Tài liệu tham khảo Trang 36 kiểu không đắt tiền dùng đến 10 năm.[1] Các kiểu bếp nhanh chóng trở thành nguồn công ăn việc làm quan trọng cho thủ công nghệ tiểu công nghệ, xứ nóng Bếp lượng mặt trời: khơng thải khói, nên đỡ cay mắt hại phổi Tổ chức Y tế Thế giới cho biết đun bếp củi cho hai bữa ăn hàng ngày gây thiệt hại cho phổi tương đương hút hai gói thuốc Các kiểu bếp thùng, hộp cac-tông không gây cho trẻ em sờ mó lúc đun Các kiểu này, khơng có lửa ngọn, khó phát cháy bị quên trông chừng Hệ thống cung cấp nước nóng dùng lượng mặt trời NLMT nguồn lượng dồi dào, loài người thực quan tâm Do việc nghiên cứu nâng cao hiệu thiết bị sử dụng NLMT triển khai ứng dụng chúng vào thực tế vấn đề có tính cấp thiết Trong ứng dụng NLMT đun nước nóng sử dụng NLMT phổ biến Thiết kế thiết bị đơn giản với chi phí thấp giúp cho việc sử dụng NLMT nước ta trở lên rộng rãi hơn, giúp giảm phụ thuộc vào lượng điện Đồng thời, giúp người dân tiết kiệm chi phí sinh hoạt giá leo thang Hệ thống sấy dùng lượng mặt trời Máy sấy lượng mặt trời thiết bị ứng dụng công nghệ sấy sử dụng lượng mặt trời để sấy khô đa dạng loại nông sản cà phê, ngô, khoai, sắn, lúa,… Năng lượng xạ ánh sáng mặt trời chiếu xuyên qua Poly Twinlite đến vật màu đen có nhà sấy Do tính phản xạ ánh sáng màu tối nên lượng xạ không phản chiếu ngược lại được, lúc chuyển thành nhiệt Sau đó, buồng thu nhiệt thu nguồn nhiệt mặt trời giúp tăng nhiệt độ khơng khí sấy lên cao so với môi trường nhà sấy Mức nhiệt lên đến 50 – 70 độ C Trong lúc này, hệ thống quạt đối lưu liên tục thổi khí nóng từ buồng thu nhiệt sang buồng sấy, đồng thời hút ẩm liên tục đưa khơng khí ẩm bên ngồi lị sấy lượng mặt trời Dịng khơng khí sấy đối lưu tiếp xúc với sản phẩm sấy nên sản phẩm sấy có độ khơ đồng đều, đồng thời nhờ kiểm soát nhiệt ẩm nên độ ẩm cuối sản phẩm đồng đều, ổn định màu sắc đạt yêu cầu Cấu tạo Máy sấy lượng mặt trời Nhà kính sấy nơng sản có cấu tạo đơn giản, bao gồm phận: Tấp kính hấp thụ ánh sáng: Là Poly Twinlite với nhiệm vụ hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời, có khả hấp thụ nhiệt đồng thời giữ nhiệt tốt bên nhà sấy Tài liệu tham khảo Trang 37 Giàn khung: Được làm tôn kẽm để đảm bảo chắn cho nhà sấy nơng sản Có kết cấu dạng vịm parabol để tăng diện tích tiếp xúc với ánh sáng, giúp thu nhiệt tốt Quạt gió: Làm nhiệm vụ thổi khí nóng từ buồng thu nhiệt qua buồng sấy hút hết khí ấm nhà sấy nơng sản bên ngồi Xe đẩy khay sấy: Tùy vào quy mơ nhà sấy số xe đẩy khay sấy khác Tuy nhiên điểm chung tất chúng làm inox 304, có khả chống gỉ chịu nhiệt tốt → Đảm bảo an toàn thực phẩm giúp dễ dàng vệ sinh lau chùi Bảng điều khiển: Cài đặt tự động, bao gồm điều khiển quạt gió hệ thống điện trở Khi trời mưa, bão ánh sáng mặt trời bạn bật hệ thống điện trở lên để gia nhiệt cho nhà sấy hiệu ứng nhà kính Chất liệu Chất liệu nhà sấy chất liệu inox 304, có khả chống gỉ chịu nhiệt tốt → Đảm bảo an tồn thực phẩm cho nơng sản sấy bạn Ngồi ra, inox 304 có độ sáng bóng, dễ dàng vệ sinh, lau chùi sau sấy tiện lợi Cách sử dụng máy sấy lượng mặt trời Bước 1: Sơ chế nông sản để chuẩn bị đưa vào máy sấy nông sản lượng mặt trời Bước 2: Xếp nông sản lên khay sấy theo thứ tự Khơng để chúng chồng lên nông sản sấy không màu Lưu ý: Mỗi loại nơng sản có nhiệt độ thời gian sấy khác Do bạn khơng nên sấy nhiều loại lần Bước 3: Tiến hành bật hệ thống quạt Lúc quạt đối lưu thổi luồng khí nóng từ buồng thu nhiệt sang buồng sấy Đồng thời quạt hút hết khơng khí ẩm nhà máy sấy mang Bước 4: Với loại nông sản khác nhau, bạn chỉnh thời gian hợp lý để thu nông sản vào Tuy nhiên, bạn cần thường xuyên kiểm tra hệ thống sấy máy sấy lượng mặt trời để tránh trường hợp nông sản bị sấy khô Hệ thống chưng cất nước dùng lượng mặt trời Nước nhu cầu cho sống người, Liên hiệp quốc cho biết giới có tỷ người dân không cung cấp đủ nước cho mục đích sinh hoạt Do vậy, với vấn đề thiếu hụt lượng vấn đề nước ngày chiến lược giới quan tâm để tăng trình hấp thu xạ mặt trời, nước xem suốt việc truyền xạ sóng ngắn từ mặt trời Bề mặt hấp thụ nhận nhiệt xạ mặt trời truyền Tài liệu tham khảo Trang 38 nhiệt cho nước Khi nhiệt độ tăng, chuyển động phân tử nước trở nên mạnh chúng tách khỏi bề mặt mặt thoáng số lượng tăng dần Đối lưu khơng khí phía bề mặt mang theo nước ta có q trình bay Sự bốc lên dịng khơng khí chứa đầy ẩm, làm mát bề mặt phủ khơng khí đối lưu bên ngồi làm cho phần tử nước ngưng tụ lại chảy xuống máng chứa góc Khơng khí lạnh chuyển động xuống tạo thành dịng khí đối lưu Để đạt hiệu ngưng tụ cao nước phải ngưng tụ bên phủ Tấm phủ có độ dốc đủ lớn giọt nước chảy xuống dễ dàng Điều cho thấy thời điểm khoảng phân nửa bề mặt phủ chứa đầy giọt nước Quá trình ngưng tụ nước phủ q trình ngưng giọt hay ngưng màng, điều phụ thuộc vào quan hệ sức căng bề mặt nước phủ Hiện người ta thường dùng phủ kính thuận lợi cho trình ngưng giọt Người ta thấy vùng khí hậu nhiệt đới, hệ thống chưng cất nước sản xuất lượng nước ngưng tương đương với lượng mưa 0,5cm/ngày Trên trái đất chúng ta, nơi có nhiều nắng thường nơi nước uống bị khan Bởi lượng mặt trời sử dụng từ lâu để thu nước uống phương pháp chưng cất từ nguồn nước bẩn nhiễm mặn Động stirling dùng lượng mặt trời Ðộng Stirling tính tốn thiết kế dựa lý thuyết Schmidt Từ lý thuyết người ta xây dựng nên mơ hình tính tốn cho động Stirling nhiệt độ cao, nhiệt độ trung bình Ðộng Stirling nhiệt độ thấp sử dụng lượng mặt trời đến chưa có tính tốn lý thuyết kết thực nghiệm công bố Dựa vào cấu trúc động Stirling mà người ta chia động Stirling thành kiểu Các kiểu có điểm chung có buồng làm việc buồng nén buồng giãn nở mơi chất khí cơng tác điền kín Năng lượng mặt trời nguồn lượng vô tận Tuy nhiên đặc điểm NLMT phân bố không tập trung cường độ lượng mặt trời phụ thuộc vào ngày thay đổi theo mùa Cường độ xạ mặt trời đến bề mặt mặt đất cao khoảng 1000W/m2 Thiết bị lạnh dùng lượng mặt trời Tủ lạnh dùng pin mặt trời Trong số ứng dụng NLMT làm lạnh điều hồ khơng khí ứng dụng hấp dẫn nơi khí hậu nóng nơi có nhu cầu làm lạnh lớn nhất, đặc biệt vùng xa xôi héo lánh thuộc nước phát triển khơng có lưới điện quốc gia giá nhiên liệu đắt so với thu nhập trung bình người dân Với máy lạnh làm việc nguyên lý biến đổi NLMT thành Tài liệu tham khảo Trang 39 điện nhờ pin mặt trời (photovoltaic) thuận tiện nhất, giai đoạn giá thành pin mặt trời q cao Ngồi hệ thống lạnh cịn sử dụng NLMT dạng nhiệt để chạy máy lạnh hấp thụ, loại thiết bị ngày ứng dụng nhiều thực tế, nhiên hệ thống chưa thương mại hóa sử dụng rộng rãi giá thành cịn cao thu dùng hệ thống chủ yếu thu phẳng với hiệu suất cịn thấp (dưới 45%) nên diện tích lắp đặt thu cần lớn chưa phù hợp với yêu cầu thực tế Ở Việt Nam có số nhà khoa học nghiên cứu tối ưu hoá thu lượng mặt trời kiểu hộp phẳng mỏng cố định có gương phản xạ để ứng dụng kỹ thuật lạnh, với loại thu tạo nhiệt độ cao để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ, diện tích mặt cần lắp đặt hệ thống cần phải rộng Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu lượng ngày tăng Trong nguồn nhiên liệu dự trữ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên thủy điện có hạn khiến cho nhân loại đứng trước nguy thiếu hụt lượng Việc tìm kiếm khai thác nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng địa nhiệt, lượng gió lượng mặt trời hướng quan trọng kế hoạch phát triển lượng, nước phát triển mà với nước phát triển Năng lượng mặt trời (NLMT)- nguồn lượng tiềm tàng - loài người thực đặc biệt quan tâm Do việc nghiên cứu nâng cao hiệu thiết bị sử dụng lượng mặt trời triển khai ứng dụng chúng vào thực tế vấn đề có tính thời Việt Nam nước có tiềm NLMT, trải dài từ vĩ độ 8” Bắc đến 23” Bắc, nằm khu vực có cường độ xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm (4,2 -7,3GJ/m2.năm) việc sử dụng NLMT nước ta đem lại hiệu kinh tế lớn Việt Nam chủ yếu hệ thống cung cấp điện dùng pin mặt trời, hệ thống nấu cơm có gương phản xạ đặc biệt hệ thống cung cấp nước nóng kiểu phẳng hay kiểu ống có cánh nhận nhiệt Nhưng nhìn chung thiết bị giá thành cao, hiệu suất thấp nên chưa người dân sử dụng rộng rãi Hơn nữa, đặc điểm phân tán phụ thuộc vào mùa năm NLMT, ví dụ: mùa đơng cần nước nóng NLMT ít, cịn mùa hè khơng cần nước nóng nhiều NLMT thiết bị sử dụng NLMT chưa có tính thuyết phục Sự mâu thuẫn địi hỏi cần chuyển hướng nghiên cứu dùng NLMT vào mục đích khác thiết thực như: chưng cất nước dùng NLMT, dùng NLMT chạy động nhiệt (động Stirling), nghiên cứu hệ thống điều hịa khơng khí dùng NLMT Hệ thống Tài liệu tham khảo Trang 40 lạnh hấp thụ sử dụng NLMT đề tài hấp dẫn có tính thời nhiều nhà khoa học nước nghiên cứu, vấn đề sử dụng thu NLMT cho hiệu thực tế cịn đề tài cần phải nghiên cứu, với thu kiểu phẳng sử dụng nhiệt độ cao 80 100oC hiệu suất thấp (