Công Nghệ Thông Tin, it, phầm mềm, website, web, mobile app, trí tuệ nhân tạo, blockchain, AI, machine learning - Công nghệ - Môi trường - Công nghệ thông tin TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH -------- TRẦN THANH TRÀ ỨNG DỤNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG TUYẾN ĐƯỜNG LÊ LỢI – TP. TAM KỲ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tam kỳ, tháng 07 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH -------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG TUYẾN ĐƯỜNG LÊ LỢI – TP. TAM KỲ Sinh viên thực hiện TRẦN THANH TRÀ MSSV: 2116020156 CHUYÊN NGHÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ KHÓA: 2016 – 2020 Cán bộ hướng dẫn Th.S NGÔ THỊ HỒNG NGA MSCB:................ Tam kỳ, tháng 07 năm 2020 LỜI CẢM ƠN Bài luận văn này là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của tôi tại trường Đại Học Quảng Nam. Với tình cảm chân thành tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các quý thầy cô giáo trong trường Đại Học Quảng Nam đã quan tâm và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này. Tôi cũng chân thành cảm ơn tới cô giáo Th.s Ngô Thị Hồng Nga. Mặc dù rất nhiều công việc nhưng cô vẫn quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình làm khóa luận. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong khoa Lý – Hóa – Sinh nói chung và bộ môn Vật Lý nói riêng đã dành thời gian quý bấu để đọc, nhận xét, tham gia hội đồng chấm khóa luận này, giúp cho việc nghiên cứu luận văn tốt nghiệp của tôi hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn người thân trong gia đình và mọi người xung quanh tôi đã động viên tôi về mặt tinh thần và vật chất trong suốt quá trình nghiên cứu khóa luận. Do kiến thức còn hạn chế và đây là lần đầu tiên tôi đi sâu vào nghiên cứu một đề tài khoa học nên tôi không thể tránh khỏi sự thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo cùng các bạn sinh viên để đề tài khóa luận của tôi được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn Người thực hiện Trần Thanh Trà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong bài khóa luận này là trung thực. Người thực hiện Trần Thanh Trà DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC DOD : Mức xả sâu EVN : Tập đoàn điện lực Việt Nam NLMT : Năng lượng mặt trời PV : Mảng pin năng lượng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH TRẦN THANH TRÀ ỨNG DỤNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG TUYẾN ĐƯỜNG LÊ LỢI – TP TAM KỲ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tam kỳ, tháng 07 năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG TUYẾN ĐƯỜNG LÊ LỢI – TP TAM KỲ Sinh viên thực hiện TRẦN THANH TRÀ MSSV: 2116020156 CHUYÊN NGHÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÝ KHÓA: 2016 – 2020 Cán bộ hướng dẫn Th.S NGÔ THỊ HỒNG NGA MSCB: Tam kỳ, tháng 07 năm 2020 LỜI CẢM ƠN Bài luận văn này là kết quả của quá trình học tập và nghiên cứu của tôi tại trường Đại Học Quảng Nam Với tình cảm chân thành tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các quý thầy cô giáo trong trường Đại Học Quảng Nam đã quan tâm và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài này Tôi cũng chân thành cảm ơn tới cô giáo Th.s Ngô Thị Hồng Nga Mặc dù rất nhiều công việc nhưng cô vẫn quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình làm khóa luận Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong khoa Lý – Hóa – Sinh nói chung và bộ môn Vật Lý nói riêng đã dành thời gian quý bấu để đọc, nhận xét, tham gia hội đồng chấm khóa luận này, giúp cho việc nghiên cứu luận văn tốt nghiệp của tôi hoàn chỉnh hơn Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn người thân trong gia đình và mọi người xung quanh tôi đã động viên tôi về mặt tinh thần và vật chất trong suốt quá trình nghiên cứu khóa luận Do kiến thức còn hạn chế và đây là lần đầu tiên tôi đi sâu vào nghiên cứu một đề tài khoa học nên tôi không thể tránh khỏi sự thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo cùng các bạn sinh viên để đề tài khóa luận của tôi được hoàn chỉnh hơn Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện Trần Thanh Trà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu và kết quả nêu trong bài khóa luận này là trung thực Người thực hiện Trần Thanh Trà DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC DOD : Mức xả sâu EVN : Tập đoàn điện lực Việt Nam NLMT : Năng lượng mặt trời PV : Mảng pin năng lượng 𝐼𝑆𝐶 : Dòng ngắn mạch MỤC LỤC PHẦN 1.PHẦN MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Mục tiêu đề tài 2 3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 3.1 Đối tượng nghiên cứu 2 3.2 Phạm vi nghiên cứu 2 4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2 5 Phương pháp nghiên cứu 2 6 Cấu trúc tổng quan của đề tài 2 PHẦN 1.PHẦN NỘI DUNG .4 CHƯƠNG 1 ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÁC ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 4 1.1 Năng lượng mặt trời 4 1.2 Bức xạ mặt trời 4 1.3 Tính toán bức xạ năng lượng mặt trời 7 1.3.1 Tính toán góc tới của bức xạ trực 7 1.3.2 Bức xạ mặt trời ngoài khí quyển lên bề mặt nằm ngang 7 1.3.3 Cường độ bức xạ mặt trời lên bề mặt trái đất 8 1.4 Các ứng dụng năng lượng mặt trời 10 1.4.1 Hệ thống bếp nấu dùng năng lượng mặt trời 10 1.4.2 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng năng lượng mặt trời 12 1.4.3 Hệ thống sấy dùng năng lượng mặt trời 12 1.4.4 Thiết bị lạnh dùng năng lượng mặt trời cho các trạm y tế 13 Kết luận chương 1 14 CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA LƯỚI ĐIỆN MẶT TRỜI 15 2.1 Pin năng lượng Mặt Trời 15 2.1.1 Khái niệm pin năng lượng Mặt Trời 15 2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời 15 2.1.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động pin mặt trời 15 2.1.2.2 Hiệu ứng quang điện 17 2.1.3 Đặc tính làm việc pin năng lượng 20 2.1.4 Mảng pin năng lượng 22 2.2 Phân tích các thành phần của hệ thống điện năng lượng mặt trời 23 2.2.1 Bộ điều khiển sạc 23 2.2.2 Bộ biến đổi dòng AC/DC 24 2.2.3 Bộ lưu trữ năng lượng 25 2.2.3.1 Khái niệm ac-quy 25 2.2.3.2 Cấu tạo bình Ac-quy 25 2.2.3.3 Quá trình hóa học của Acquy 27 2.3 Các bước tính toán hệ thống đèn chiếu sáng ứng dụng điện năng lượng Mặt Trời 28 2.3.1 Các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện NLMT 28 2.3.1.1 Tính công suất phụ tải 28 2.3.1.2 Vị trí và hướng lắp đặt dàn pin NLMT 28 2.3.2 Các bước thiết kế hệ thống điện NLMT 29 Kết luận chương 2 34 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG 35 3.1 Khảo sát vị trí và cách bố trí lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng ứng dụng điện năng lượng Mặt Trời 35 3.2 Tính toán hệ thống đèn chiếu sáng đường Lê Lợi thành phố Tam Kỳ bằng năng lượng Mặt Trời 36 3.3 Tính toán chi phí lắp đặt và thời gian hoàn vốn 38 3.4 Mô hình thực tế hệ thống đèn chiếu sáng tuyến đường Lê Lợi - TP Tam Kỳ ứng dụng điện năng lượng mặt trờ 39 Kết luận chương 3 41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 4.1 Kết luận 42 4.2 Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang Bảng 3.1 Tỉ số chiều cao và khoảng cách giữa hai cột đèn 35 37 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của pin năng lượng 38 Bảng 3.3 Chi phí đầu tư hệ thống năng lượng Mặt Trời 40 Bảng 3.4 Các linh kiện được sử dụng trong mô hình DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình Trang Hình 1.1 Bên ngoài Mặt Trời 4 Hình 1.2 Cấu trúc bên trong Mặt Trời 4 Hình 1.3 Dãi bức xạ điện từ 5 Hình 1.4 Góc nhìn Mặt Trời 6 Hình 1.5 Quá trình bức xạ Mặt Trời qua khí quyển của Trái Đất 6 Quan hệ các góc hình học của tia bức xạ Mặt Trời trên Hình 1.6 mặt phẳng nghiêng 7 Sơ đồ phân bố các thành phần bức xạ khuếch tán Hình 1.7 Các thành phần bức xạ lên mặt phẳng nghiêng 8 Hình 1.8 Bức xạ trực xạ lên bề mặt nằm ngang và nằm nghiêng 9 Hình 1.9 Đầu đo bức xạ 10 Hình 1.10 Trực xạ kế 10 Hình 1.11 Nguyên lý cấu tạo bếp hình hộp 10 Hình 1.12 Cấu tạo bếp Parabol 11 Hình 1.13 Hệ thống cung cấp nước nóng năng lượng Mặt Trời 12 Hình 1.14 Tủ sấy năng lượng Mặt Trời 12 Hình 1.15 Tủ lạng năng lượng Mặt Trời 200W sử dung cho trạm y 13 tế Hình 1.16 Cấu tạo pin năng lượng Mặt Trời 13 Cấu tạo tế bào quang điện Hình 2.1 Quá trình hiệu ứng quang điện 17 Hình 2.2 Sơ đồ thay thế modul PV 17 Hình 2.3 Quan hệ I(U) và P(U) của PV 20 Hình 2.4 Mắc nối tiếp các modul năng lượng Mặt Trời 20 Hình 2.5 Mắc song song các modul năng lượng Mặt Trời 21 Hình 2.6 Mắc hỗn hợp các modul năng lượng Mặt Trời 22 Hình 2.7 Sơ đồ mạch bộ nghịch lưu DC/AC 22 Hình 2.8 23 Hình 2.9 25 Hình 2.10 Cấu tạo bình ac-quy 27 Hình 2.11 Góc nghiêng 𝛽 so với mặt phẳng nằm ngang 29 Hình 2.12 Hướng lắp đặt dàn pin năng lượng Mặt Trời 29 Hình 2.13 Sơ đồ khối hệ thống điện năng lượng Mặt trời 29 Bảng số liệu cường độ bức xạ mặt trời qua các tháng 39 Hình 2.14 trong năm Hình 3.1 Cách bố trí cột đèn 35 Hình 3.2 Đèn led cao áp 36 Hình 3.3 Tấm pin năng lượng mặt trời 37 Hình 3.4 Ac-quy viễn thông 12V, dòng 100ah 38 Hình 3.5 Bộ điều khiển sạc 35 Hình 3.6 Cách bố trí cột đèn 44 Hình 3.7 Mô hình đèn chiếu sáng ứng dụng điện năng lượng mặt 40 trời