Báo cáo thực tập năng lượng tái tạo

Chúng được tạo ra từ các nguồn hình thành liên tục, có thể coi là vô hạn như gió, mưa, ánh sáng mặt trời, sóng biển, thủy triều...Câu 2: Vòng đời CO2 là gì?Chu trình carbon là một chu tr

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINHKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO THỰC TẬP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO GVHD: TS NGUYỄN NHÂN BỔN

SVTH: NGUYỄN HOÀNG KHÔI VĨ20142449

TP Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2023

Trang 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Câu 1: Năng lượng tái tạo là gì?

Năng lượng tái tạo (Renewable energy) trái ngược với năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch Chúng được tạo ra từ các nguồn hình thành liên tục, có thể coi là vô hạn như gió, mưa, ánh sáng mặt trời, sóng biển, thủy triều

Câu 2: Vòng đời CO2 là gì?

Chu trình carbon là một chu trình sinh địa hóa học, trong đó carbon được trao đổi

một trong các chu trình quan trọng nhất của Trái Đất và cho phép carbon được tái chế và tái sử dụng trong khắp sinh quyển và bởi tất cả các sinh vật của nó.

Câu 3: Lý giải tại sao phải sử dụng năng lượng tái tạo?

Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường, ít gây ô

Nhiều ứng dụng từ nguồn năng lượng này rất hữu ích, giúp tiết kiệm điện năng cho các hộ gia đình, nhà máy, xí nghiệp.

Đó là nguồn năng lượng lớn không sợ cạn kiệt, có thể sử dụng cho nhiều nhu cầu, và địa điểm khác nhau.

Là nguồn năng lượng từ thiên nhiên nên chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, cũng như độ bền cao hơn gấp nhiều lần.

Câu 4: Năng lượng tái tạo (cụ thể mặt trời và gió) ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống điện?

Năng lượng tái tạo, bao gồm năng lượng mặt trời và năng lượng gió, đã có một ảnh hưởng lớn đến hệ thống điện trên toàn cầu Dưới đây là một số cách chúng ảnh hưởng:

Giảm phát thải khí nhà kính: Năng lượng tái tạo giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính so với sử dụng nhiên liệu hoá thạch truyền thống như than, dầu và khí đốt Điều này đóng góp đáng kể vào việc kiểm soát biến đổi khí hậu và làm cho nguồn cung cấp năng lượng sạch hơn.

Năng lượng tái tạo giúp đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng, giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hoá thạch và làm cho hệ thống điện trở nên ổn định

Trang 3

hơn Điều này có thể giúp ngăn ngừa sự gián đoạn trong cung cấp năng lượng do tình hình thị trường hoặc sự cố vận hành.

Tích hợp lưới lưới điện thông minh (Smart Grid Integration): Năng lượng tái tạo thường phát ra theo biến động tự nhiên như mặt trời mọc và lặn hoặc sức gió biến đổi Để tận dụng hiệu quả nguồn năng lượng này, hệ thống điện cần phải được cải tiến và linh hoạt hơn Lưới điện thông minh giúp tối ưu hóa sự tích hợp và phân phối năng lượng từ các nguồn tái tạo.

Tạo việc làm và tăng sự cạnh tranh: Các ngành công nghiệp năng lượng tái tạo, như công nghiệp điện mặt trời và gió, đã tạo ra hàng triệu công việc mới và thúc đẩy sự cạnh tranh trong ngành Điều này có thể có lợi cho nền kinh tế và xã hội Tăng sự độc lập năng lượng: Năng lượng tái tạo giúp nhiều quốc gia giảm sự phụ thuộc vào ngoại nhập nhiên liệu hoá thạch Điều này có thể giảm rủi ro về an ninh năng lượng và giúp các quốc gia duy trì sự độc lập về năng lượng.

Câu 5: Liệt kê các loại nhà máy điện không thải ra khí CO2?

-Nhà máy điện hạt nhân -Nhà máy điện mặt trời -Nhà máy điện gió -Nhà máy thủy điện,…

Câu 6: Nhà máy điện nguyên tử có phải là nhà máy điện năng lượng tái tạokhông?

Nhà máy điện nguyên tử cũng là nhà máy điện năng lượng tái tạo

Câu 7: Tại sao nói nhà máy địa nhiệt là nhà máy điện năng lượng tái tạo?

Cùng với sự tăng nhiệt độ khi đi sâu vào vỏ trái đất, nguồn nhiệt lượng liên tục từ lòng đất này được ước đoán tương đương với một khoảng năng lượng 42 triệu

Câu 8: Giải tích nguyên lý hoạt động của tháp mặt trời?

Tháp năng lượng mặt trời (Solar power tower) là một loại lò năng lượng mặt trời

sử dụng một cột (hoặc dàn) tháp để nhận được ánh sáng mặt trời tập trung Tháp

Trang 4

năng lượng mặt trời sử dụng những tấm gương phẳng, di chuyển được (gọi là kính định nhật) trải ra diện tích xung quanh để tập trung tia nắng mặt trời đến tháp (nơi tiếp nhận) Nhiệt năng mặt trời được tập trung lại có thể xem là một trong những giải pháp khả thi sản xuất năng lượng tái tạo, năng lượng không gây ô nhiễm với công nghệ hiện nay.

Trang 5

Các tấm pin tập trung năng lượng mặt trời, chuyển hướng ánh nắng tới lò phản ứng đặt trên đỉnh tháp Năng lượng sau đó được sử dụng để điều khiển chu trình oxy hóa khử-nhiệt hóa hai bước Nước và carbon dioxide (CO2) tinh khiết được đưa vào phản ứng oxy hóa khử dựa trên nguyên tố cerium để chuyển đổi thành hydro và carbon monoxide (CO), hoặc khí tổng hợp Vì tất cả đều được thực hiện trong một buồng duy nhất, nên tỷ lệ nước và CO2 có thể được điều chỉnh để quản lý chính xác thành phần của khí tổng hợp.

Khí tổng hợp này cuối cùng được đưa đến buồng hóa lỏng khí (GtL) ở dưới cùng của tháp, tạo ra một hỗn hợp lỏng chứa 16% dầu hỏa và 40% dầu diesel, cùng một hỗn hợp sáp với 7% dầu hỏa và 40% dầu diesel.

Trang 6

CHƯƠNG 2: ĐẶC TUYẾN CỦA PV THEO ĐIỆN ÁPPHẦN 2: PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

2.4 Bài tập 1 : Vẽ đạc tuyến PV của 1 tấm PV

2.4.1 Nhiệm vụ 1: Vẽ đặc tuyến PV theo các bức xạ mặt trời

Giao diện mô hình PV

Trang 7

Bài 2:

Bài tập 1: Thiết lập thông số cho mô hình hệ thống PV

Nhóm 7: Loại Pin

2.4 Bài tập 1 : Vẽ đạc tuyến PV của 1 tấm PV

Trang 8

Vẽ đặc tuyến I(V), P(V) tại nhiệt độ 25 C với các bức xạ mặt trời lần lượt là o

Lamda=1000W/m2; Lamda=750W/m ; Lamda=500W/m ; Lamda=250W/m khi điện áp222

ngõ ta tấm PV thay đổi từ 1 đến Voc với mỗi lần thay đổi là 1 V *Lamda = 1000W/m2

Đặc tuyến I(V)

Trang 9

Đặc tuyến P(V)

*Lamda = 750W/m2

Đặc tuyến I(V)

Trang 10

Đặc tuyến P(V)

*Lamda = 500W/m2

Đặc tuyến I(V)

Trang 11

Đặc tuyến P(V)

*Lamda = 250W/m2

Đặc tuyến I(V)

Trang 12

Đặc tuyến P(V)

2.4.2 Nhiệm vụ 2: Vẽ đặc tuyến PV theo các các mức nhiệt độ

Vẽ đặc tuyến I(V), P(V) tại nhiệt độ các mức nhiệt độ 20oC; 25oC; 30oC; 40oC với tại bức xạ mặt trời Lamda = 1000W/m2 khi điện áp ngõ ta tấm PV thay đổi từ 1 đến Voc với mỗi lần thay đổi là 1 V

*T= 20 Co

Đặc tuyến I(V)

Trang 13

Đặc tuyến P(V)

Trang 14

*T= 25 C

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Trang 15

*T= 30 C

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Trang 16

*T= 40 C

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Trang 17

2.4.2.1 Nhiệm vụ 3: Đánh giá công suất PV qua các điều kiện làm việc khác nhau

Cho biết công suất cực đại của tấm PV tại điện áp (V) và dòng điện (A) nào khi bức xạ và nhiệt độ tấm PV thay đổi

* Khi nhiệt độ thay đổi công suất cực đại nằm tại điểm V= [30-35] V * Khi bức xạ thay đổi thì công suất cực đại nằm tại điểm V= [35-40] V

2.5 Bài tập 2 : Vẽ đạc tuyến PV của các tấm PV mắc song song

Vẽ đặc tuyến I(V), P(V) của hệ thống PV tại nhiệt độ 25oC với các bức xạ mặt trời lần lượt là Lamda=1000W/m2; Lamda=750W/m2; Lamda=500W/m2;

Lamda=250W/m2 khi điện áp ngõ ta tấm PV thay đổi từ 1 đến Voc với mỗi lần thay đổi là 1 V.

*Lamda= 1000W/m2

Đặc tuyến I(V)

Trang 87

Cho bốn tấm PV mắc song song nhau (Hình 4.1) và có điều kiện làm việc được thể hiện như trong Bảng 4.3 Hãy vẽ đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống PV và của từng tấm PV.

*Đặc tuyến P(V), I(V) của cả hệ thống:

051015202530354045

Trang 90

4.1.3.4 Nhiệm vụ 4:

Dựa trên các kết quả mô phỏng thu được, hãy trả lời các câu hỏi sau:

Câu hỏi 1: Khi xuất hiện sự không đồng nhất giữa các giá trị cường độ bức xạ mặt trời, các thông số dòng điện, điện áp và công suất của các tấm PV sẽ có quan hệ như thế nào với nhau Bạn hãy giải thích nguyên nhân của các mối liên hệ này.

-Các thông số dòng điện, điện áp và công suất của tấm PV sẽ tăng dần đến điểm công suất cực đại sau đó giảm dần đến điểm công suất cực tiểu.

Câu hỏi 3: Bạn có nhận xét gì về mối quan hệ giữa cường độ bức xạ mặt trời và số đỉnh công suất cực đại của hệ thống PV.

- Công suất cực đại của hệ thốn PV tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ mặt trời.

4.1.4 Bài tập 2:Đặc tuyến bốn tấm PV mắc nối tiếp

Trang 91

4.1.4.1 Nhiệm vụ 1:

Cho bốn tấm PV mắc nối tiếp nhau (Hình 4.2) và có điều kiện làm việc được thể hiện như trong Bảng 4.4 Hãy vẽ đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống PV và của từng tấm PV.

*Đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống:

Trang 92

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Đặc tuyến I(V) và P(V) của từng tấm pin:

Trang 94

4.1.4.2 Nhiệm vụ 2:

Trang 95

Đặc tuyến I(V)

Trang 96

Đặc tuyến P(V)

*Đặc tuyến I(V) và P(V) của từng tấm pin:

Trang 98

4.1.4.3 Nhiệm vụ 3:

Trang 99

Đặc tuyến I(V)

Đặc tuyến P(V)

Trang 101

4.1.4.4 Nhiệm vụ 4:

Câu hỏi 1: Khi xuất hiện sự không đồng nhất giữa các giá trị cường độ bức xạ mặt

trời, các thông số dòng điện, điện áp và công suất của các tấm PV sẽ có quan hệ như thế nào với nhau Bạn hãy giải thích nguyên nhân của các mối liên hệ này

Dòng điện (I): Dòng điện sản xuất bởi một tấm pin PV phụ thuộc chặt chẽ vào cường độ bức xạ mặt trời Khi cường độ bức xạ mặt trời tăng, dòng điện thường cũng

Trang 102

tăng lên và ngược lại Điều này được mô tả bởi mối quan hệ tuyến tính giữa dòng điện và cường độ ánh sáng.

Điện áp (V): Điện áp của một tấm pin PV thường duy trì ổn định trong khoảng giá trị cố định, thường được gọi là điện áp hoạt động tối ưu (Voc) Nó phụ thuộc vào thiết kế của tấm pin và nhiệt độ hoạt động Điện áp của một tấm pin PV không thay đổi đáng kể dựa trên cường độ bức xạ mặt trời.

Công suất (P): Công suất sản xuất bởi một tấm pin PV được tính bằng công thức P = IV, trong đó I là dòng điện và V là điện áp Khi cường độ bức xạ mặt trời thay đổi, công suất của tấm pin PV sẽ thay đổi tương ứng Khi cường độ bức xạ mặt trời tăng, công suất cũng tăng, và khi nó giảm, công suất cũng giảm.

Kết quả chính là khi cường độ bức xạ mặt trời tăng, dòng điện và công suất của tấm pin PV thường tăng lên, trong khi điện áp vẫn duy trì ổn định Ngược lại, khi cường độ bức xạ mặt trời giảm, dòng điện và công suất sẽ giảm xuống Điều này giúp điều chỉnh công suất sản xuất của hệ thống PV theo biến đổi của ánh sáng mặt trời.

Câu hỏi 2: Xác định điểm công suất cực đại của hệ thống PV và điểm làm việc của từng

tấm PV tại điểm MPP này Hãy so sánh các điểm làm việc này với điểm MPP của từng tấm PV trên khi hoạt động độc lập với cùng điều kiện làm việc

Câu hỏi 3: Bạn có nhận xét gì về mối quan hệ giữa cường độ bức xạ mặt trời và số

đỉnh công suất cực đại của hệ thống PV.

Cường độ bức xạ mặt trời tỷ lệ thuận với công suất đỉnh của hệ thống PV

4.1.5 Bài tập 3:Đặc tuyến bốn tấm PV mắc nối tiếp có diode Bypass

Trang 103

4.1.5.1 Nhiệm vụ 1:

Cho bốn tấm PV mắc nối tiếp nhau (Hình 4.3) và có điều kiện làm việc được thể hiện như trong Bảng 4.7 Hãy vẽ đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống PV và của từng tấm PV Bảng 4.7 Điều kiện làm việc của các tấm PV

Đặc tuyến I(V)

Trang 104

Đặc tuyến P(V)

Trang 106

4.1.5.2 Nhiệm vụ 2:

Trang 107

Đặc tuyến I(V)

Trang 108

Đặc tuyến P(V)

Trang 110

4.1.5.3 Nhiệm vụ 3:

Cho bốn tấm PV mắc nối tiếp nhau (Hình 4.3) và có điều kiện làm việc được thể hiện như trong Bảng 4.9 Hãy vẽ đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống PV và của từng tấm PV

Đặc tuyến I(V)

Trang 111

Đặc tuyến P(V)

Trang 112

Trang 113

4.1.5.4 Nhiệm vụ 4:

Câu hỏi 1: Khi xuất hiện sự không đồng nhất giữa các giá trị cường độ bức xạ mặt trời, các thông số dòng điện, điện áp và công suất của các tấm PV sẽ có quan hệ như thế nào với nhau Bạn hãy giải thích nguyên nhân của các mối liên hệ này.

Câu hỏi 2: Xác định điểm công suất cực đại của hệ thống PV và điểm làm việc củatừng tấm PV tại điểm MPP này Hãy so sánh các điểm làm việc này với điểm MPPcủa từng tấm PV trên khi hoạt động độc lập với cùng điều kiện làm việc.Câu hỏi 3: Bạn có nhận xét gì về mối quan hệ giữa cường độ bức xạ mặt trời và số

Trang 114

đỉnh công suất cực đại của hệ thống PV.

Câu hỏi 4: Theo bạn, để giảm thiểu tác động của tác động hiện tượng bóng che, cấuhình nói tiếp hay song song là phù hợp hơn cho các tấm PV? Tại sao?

4.2 Bài thực hành 07 : Dò đường đặc tuyến dãy PV nối tiếp dựa trên bộ DC-DCBoost

4.2.1 Bài tập 1: Dò điểm làm việc khi giá trị điện trở tải là 80 Ω.

Một hệ thống PV kết nối với tải trở qua mạch chuyển đổi DC/DC Boost được cho như trong Hình 4.4 với các tấm PV được cung cấp cường độ bức xạ mặt trời và có nhiệt độ làm việc không đồng nhất Nhập giá trị điện trở tải là 80 Ω.

Trang 115

4.2.1.1 Nhiệm vụ 1:

Hãy vẽ đặc tuyến I(V) và P(V) của hệ thống PV và của từng tấm PV theo thông số cường độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ làm việc của từng tấm PV được cho trong bảng dưới.

Trang 116

Tấm Pin 1

Trang 117

Tấm Pin 2

Trang 118

Tấm Pin 3

Trang 119

Tấm Pin 4

Trang 120

4.2.1.2 Nhiệm vụ 2:

*Đặc tuyến I(V) và (V) của hệ thống:

Trang 122

Tấm Pin 1

*Đặc tuyến I(V) và (V) của từng tấm pin:

Trang 123

Tấm Pin 2

Trang 124

Tấm Pin 3

Trang 135

Tấm Pin 3

Trang 136

Tấm Pin 4

Trang 137

4.2.2.2 Nhiệm vụ 2:

Trang 138

Tấm Pin 1

Trang 139

Tấm Pin 2

Trang 140

Tấm Pin 3

Trang 141

Tấm Pin 4

Trang 142

4.2.2.3 Nhiệm vụ 3:

Trang 143

Tấm Pin 1

Trang 144

Tấm Pin 2

Trang 145

Tấm Pin 3

Trang 146

Tấm Pin 4

Trang 147

4.2.3 Bài tập 3:

‒ Câu hỏi 1: Nhận xét về tính tỉ lệ giữa giá trị tỉ số D và điện áp, dòng điện và

công suất của hệ thống PV (ví dụ như khi D tăng lên thì các giá trị này tăng lên hay giảm xuống) Bạn hãy giải thích nguyên nhân của hiện tượng này.

Tỉ số D tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ nghịch với dòng điện

‒ Câu hỏi 2: Nhận xét về mối liên hệ giữa số đỉnh công suất cực đại với số

lượng các mức bức xạ mặt trời chiếu vào các tấm PV?

Công suất cực đại tỷ lệ thuận với các bức xạ chiếu vào các tấm pin

‒ Câu hỏi 3: Tại điểm công suất cực đại toàn cục, nhận xét về mối liên hệ giữa

tỉ số điều chế D với giá trị điện trở tải ngõ ra.

Tại điểm công suất cực đại tỷ lệ nghịch với tỷ số điều chế xung D

Trang 148

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜIBài tập 1: Phân tích hệ thống PV độc lập thực tế.

Câu hỏi 1: Liệt kê các thiết bị chính trong hệ thống PV độc lập đã cho và nhiệm vụcủa các thiết bị này.

Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar Panels):Nhiệm vụ chuyển đổi ánh nắng mặt

trời thành điện năng DC thông qua hiệu ứng photovoltaic.

Bộ inverter :chuyển đổi điện năng DC từ bảng điện mặt trời thành điện năng

AC để sử dụng trong hệ thống điện gia đình hoặc gửi vào lưới điện công cộng.

Bộ điều khiển hệ thống (System Controller):Nhiệm vụ: quản lý hoạt động của hệ

thống PV bằng cách theo dõi và điều chỉnh công suất đầu ra của bảng điện mặt trời và bộ inverter để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Hệ thống lưu trữ (Battery Storage System):Nhiệm vụ: có vai trò lưu trữ lượng

điện năng từ bảng điện mặt trời trong thời gian năng lượng không được sử dụng (ví dụ: ban đêm hoặc trong thời tiết mây mù) Điều này cho phép sử dụng năng lượng mặt trời ngay cả khi không có ánh nắng mặt trời.

Hệ thống lưới điện (Grid Tie-in System):Nhiệm vụ: liên kết hệ thống PV với

lưới điện công cộng Nó cho phép bạn cung cấp năng lượng dư vào lưới điện và lấy năng lượng từ lưới điện khi hệ thống PV không đủ cung cấp (ví dụ: trong thời tiết mây mù hoặc vào ban đêm).

Bộ đo và giám sát (Monitoring and Metering):Nhiệm vụ theo dõi hiệu suất của

hệ thống PV bằng cách theo dõi sản lượng điện năng, tiêu thụ điện năng và năng lượng lưu trữ Điều này giúp người sử dụng theo dõi và tối ưu hóa sử dụng năng lượng mặt trời.

Dây dẫn và phụ kiện (Wiring and Accessories):Nhiệm vụ đảm bảo sự kết nối

đúng đắn giữa các thiết bị trong hệ thống PV và chuyển đến các thiết bị điện năng tiêu thụ hoặc lưới điện.

Các thiết bị bảo vệ (Protection Devices):Nhiệm vụ bộ ngắt mạch, ổ cắm bảo vệ,

và các thiết bị an toàn khác để đảm bảo an toàn trong hệ thống PV.