bài báo cáo cuối kì năng lượng tái tạo

Nhờ có năng lượng tái tạo mà các hiệu ứng nhà kính được giảm xuống, hao tổn điện năng giảm đáng kể và hiệu suất hoạt động của các hệ thống cung cấp điện cũng tăng lên góp phần thúc đẩy c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCMKHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

 -NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

BÁO CÁO CUỐI KÌ

LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng tái tạo đang dần đóng một vai trò hết sức quan trọng Nó là nguồn năng lượng thay thế cực kì sạch và vô hạn đối với sản xuất và đời sống Nhờ có năng lượng tái tạo mà các hiệu ứng nhà kính được giảm xuống, hao tổn điện năng giảm đáng kể và hiệu suất hoạt động của các hệ thống cung cấp điện cũng tăng lên góp phần thúc đẩy cách mạng khoa học kĩ thuật phát triển mẽ.

Chính vì tầm quan trọng của năng lượng tái tạo nên việc đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng trở thành mối quan tâm hàng đầu của ngành công nghiệp điện hiện nay Vấn đề đặt ra là phải thiết kế một hệ thống năng lượng sạch đảm bảo cấp đủ điện năng theo yêu cầu của các hộ phụ tải đồng thời phải thoả mãn các chỉ tiêu về kinh tế và kĩ thuật Quá trình học lý thuyết trên lớp và đồng thời tập thiết kế một hệ thống năng lượng tái tạo trên mặt bằng thực tế tực chọn giúp chúng em có thêm cơ hội vận dụng kiến thức đã học và thực tiễn, hiểu rõ hơn các khía cạnh của năng lượng sạch trong đời sống hiện đại với nhu cầu cung cấp điện vơi độ tin cậy cao.

Nghiên cứu, tìm hiểu về các nguồn năng lượng tái tạo là bài tập lớn giúp chúng em làm quen với công việc thiết kế các hệ thống điện sử dụng nguồn năng lượng sạch, biết vận dụng các kiến thức lý thuyết đã học để tiến hành thiết kế cho một công trình thực tế.

Trong quá trình làm báo cáo, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ dạy tận tình của thầy Nguyễn Nhân Bổn tuy nhiên do chúng em kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những sai lầm thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp chân thành của thầy để đồ án được hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN

Họ và tên sinh viên thực hiện:

Chuyên ngành: CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Nội dung: BÀI BÁO CÁO CUỐI KÌ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠOGV hướng dẫn và đánh giá: TS NGUYỄN NHÂN BỔN

NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ:

1 Nội dung và khối lượng bài tập:

1.2 Giới thiệu về năng lượng mặt trời: 2

1.3 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Thành phố Hồ Chí Minh 2

1.4 Các phương pháp khai thác năng lượng mặt trời: 3

1.5 Tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời: 3

1.6 Mục tiêu của đề tài 4

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRONG 5

HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 5

2.1 Panel mặt trời 5

2.2 Bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter) 5

2.2.1 Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter) 5

2.2.2 Phân loại bộ hòa lưới điện mặt trời 6

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 7

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 7

3.1 Mặt bằng lựa chọn 7

3.2 Tính toán phụ tải điện 7

3.2.1 Tính toán công suất tiêu thụ trong ngày và trong tháng 9

3.2.2 Lựa chọn sơ đồ khối 10

3.2.3 Số tấm pin tính toán 10

3.2.4 Xác định cách ghép nối các tấm pin 11

3.2.5 Tính toán công suất của bộ inverter: 11

3.2.6 Lựa chọn hãng sản xuất, công suất và công nghệ tấm pin 12

3.2.7 Lựa chọn inverter 13

3.2.8 Lựa chọn dây dẫn 14

3.3 Tính toán và nhận xét về tính kinh tế,mức độ hoàn vốn của đề tài 16

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 19

4.1 Tổng quan năng lượng gió 19

4.2 Các thành phần của hệ thống phát điện gió 21

4.3.2 Thông số đầu vào 27

CHƯƠNG 5: NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN 31

5.1 Tổng quan về năng lượng gió và sóng biển 31

5.2 Khái niệm 31

5.3 Khai thác năng lượng từ sóng biển 31

CHƯƠNG 6: THỦY ĐIỆN 35

6.3.3 Hệ thống truyền tải và phân phối 37

6.4 Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường của thủy điện 37

6.4.1 Hiệu quả kinh tế từ thủy điện 37

6.4.2 Tác động môi trường 37

6.5 Thủy điện tại Việt Nam 37

6.5.1 Tình hình năng lượng thủy điện tại Việt Nam 37

6.5.2 Các khó khăn trong việc khai thác nguồn năng lượng thủy điện tại Việt Nam 39

6.5.3 Tiềm năng của năng lượng thủy điện trong tương lai 40

CHƯƠNG 7: NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT 42

7.1 Tổng quan 42

7.2 Công nghệ khai thác các nguồn địa nhiệt 43

7.2.1 Nhà máy điện hơi khô – Dry steam ( Nhà máy phát điện trực tiếp) 43

7.2.2 Nhà máy điện đèn flash hơi ( Nhà máy phát điện gián tiếp ) 43

7.2.3 Nhà máy điện chu trình kép 44

7.3 Các ứng dụng khác của địa nhiệt 45

7.3.1 Năng lượng địa nhiệt tự dùng 45

7.3.3 Đồng phát nhiệt – điện từ địa nhiệt 46

7.4 Hiệu quả kinh tế và tác động môi trường 46

7.4.1 Hiệu quả kinh tế 46

7.4.2 Tác động môi trường 47

7.5 Tiềm năng và cơ hội khai thác địa nhiệt ở Việt Nam 47

7.5.1 Tiềm năng địa nhiệt ở Việt Nam 47

7.5.2 Lợi ích của năng lượng địa nhiệt tại Việt Nam 48

7.5.3 Khó khăn trong việc khai thác năng lượng địa nhiệt 48

CHƯƠNG 8: NĂNG LƯỢNG SINH KHỐI 50

8.1 Tổng quan 50

8.2 Hiện trạng đóng góp của năng lượng sinh khối của Việt Nam 51

8.2.1 Năng lượng sinh khối tại Việt Nam 51

8.2.2 Lợi ích của năng lượng sinh khối tại Việt Nam 53

8.2.3 Các khó khăn trong việc khai thác nguồn năng lượng sinh khối ở Việt Nam 54

8.3 Các sản phẩm nhiên liệu từ sinh khối 55

8.3.1 Các sản phẩm nhiên liệu khí từ sinh khối 55

8.3.2 Những sản phẩm nhiên liệu lỏng từ sinh khối 56

8.4 Ví dụ về việc tính toán, khai thác năng lượng từ sinh khối 57

8.4.1 Cách tính toán xây dựng hầm biogas 57

8.4.2 Nhà máy phát điện trấu và bã mía 57

CHƯƠNG 9 : ĐÁNH GIÁ KHÍ THẢI VÒNG ĐỜI 61

9.8 Ma trận tính toán 67

9.9 Giao tiếp với người ra quyết định 67

9.10 LCA đối với khí thải nhà kính 67

CHƯƠNG 10: CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH 70

10.1 Tổng quan 70

10.2 Tổng quan nghị định thư Kyoto 70

10.2.1 Tình trạng khí thải CO2 trên thế giới 70

10.2.2 Sự gia tăng của mực nước biển 71

10.3 Cơ chế phát triển sạch (CDM) 71

10.3.1 Tình hình CDM trên thế giới 71

10.3.2 Quy trình chung của các dự án CDM ở Việt Nam 73

KẾT LUẬN 75

Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đang đặt ra những thách thức to lớn cho hệ thống năng lượng quốc gia Nguồn năng lượng hóa thạch đang dần suy giảm do trữ lượng có hạn, đồng thời việc khai thác và sử dụng chúng gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Trong bối cảnh đó, năng lượng tái tạo nổi lên như một giải pháp thiết yếu cho tương lai năng lượng bền vững của Việt Nam.

Việc khai thác nguồn điện từ các nguồn năng lượng tái tạo là giải pháp tối ưu nhằm giải quyết bài toán thiếu hụt điện năng Không chỉ góp phần đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng, giải pháp này còn hỗ trợ giảm thiểu rủi ro, đồng thời củng cố và bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia.

Hình TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KH&CN TP.HCM

1.1.2 Tiềm năng

Với vị trí địa lý thuận lợi, đường bờ biển dài và khí hậu nhiệt đới gió mùa cộng với nền kinh tế nông nghiệp phát triển, Việt Nam được biết đến là một quốc gia có nguồn năng lượng tái tạo phong phú và đa dạng Các nguồn năng lượng tái tạo như thủy điện,

pg 9 TS Nguyễn Nhân Bổn Năng lượng tái tạo

điện gió, điện mặt trời, sinh khối, địa nhiệt, và nhiên liệu sinh học có thể được khai thác và sử dụng để sản xuất năng lượng, từ đó góp phần vào việc đảm bảo cung cấp năng

lượng đáng tin cậy và bền vững cho quốc gia Nguồn năng lượng mặt trời phong phú với bức xạ nắng trung bình là 5 kWh/m2 /ngày Bên cạnh đó, với vị trí địa lý hơn 3.400 km đường bờ biển giúp Việt Nam có tiềm năng rất lớn về năng lượng gió ước tính khoảng 500-1000 kWh/m2/năm Những nguồn năng lượng tái tạo này được sử dụng sẽ đáp ứng được nhu cầu năng lượng ngày càng tăng nhanh.

1.2 Giới thiệu về năng lượng mặt trời:

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tiềm năng lớn được tạo ra từ ánh sáng mặt trời và được biến đổi thành điện năng hoặc nhiệt năng để sử dụng trong các mục đích sinh hoạt và sản xuất công nghiệp Việc sử dụng công nghệ phù hợp có thể chuyển đổi năng lượng này thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời, hoặc thành nhiệt năng thông qua các bộ tản nhiệt hoặc hệ thống thu nhiệt Năng lượng mặt trời không chỉ là một nguồn năng lượng sạch và không gây ô nhiễm môi trường mà còn có tính ổn định và bền vững, với tiềm năng sử dụng không giới hạn trong suốt quãng thời gian mặt trời hoạt động hàng ngày Điều này làm cho năng lượng mặt trời trở thành một phần quan trọng trong cuộc cách mạng năng lượng và đóng góp tích cực vào việc giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm lượng khí thải carbon ra môi trường.

1.3 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Thành phố Hồ Chí Minh:

TP.HCM có tiềm năng lớn nhất về điện mặt trời, cụ thể là điện mặt trời mái nhà (ĐMTMN) Bởi vì TP.HCM là một siêu đô thị, hiện có hơn 12 triệu dân với mật độ xây dựng tương đối dày và có điều kiện thiên nhiên, khí hậu ưu đãi cho việc phát triển điện ĐMTMN Trung bình mỗi tháng ở TP.HCM có 100-300 giờ nắng, đặc biệt vào mùa khô số giờ nắng lên đến 300 giờ/tháng Tổng tiềm năng kỹ thuật điện mặt trời mái nhà tại TP.HCM lên đến hơn 5.000 MWp, trong đó 1 MWp ĐMTMN được phát triển tại TP.HCM có thể giúp giảm phát thải trung bình được khoảng 1.000 tấn CO2/năm Do đó,

pg 10 TS Nguyễn Nhân Bổn Năng lượng tái tạo

phát triển ĐMTMN sẽ giúp bảo vệ môi trường và tăng khả năng cạnh tranh của một đô thị xanh, đô thị phát triển bền vững

Tính đến nay, Thành phố có 14.210 dự án/hệ thống ĐMTMN với tổng công suất là 358,38 MWp, chiếm tỉ lệ 3,71%/ĐMTMN của cả nước và chiếm 7,82% so với công suất đỉnh năm 2021 (4.580 MW) của lưới điện Thành phố

Hiện nay, theo Kế hoạch triển khai thực hiện Nghị quyết số 98/2023 của Quốc hội, Ủy ban nhân dân Thành phố đã giao Sở Công thương xây dựng Đề án sử dụng các mái nhà là tài sản công để lắp đặt hệ thống điện mặt trời.

https://vovgiaothong.vn/newsaudio/tphcm-quy-hoach-nang-luong-moi-nang-luong-tai-tao-dat-15-cong-suat-he-thong-d34625.html

1.4 Các phương pháp khai thác năng lượng mặt trời:

Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo với trữ lượng phong phú, có thể được coi là không hạn chế, đặc biệt là sạch và thân thiện với môi trường Trong lịch sử khai thác năng lượng mặt trời, con người đã phát triển hai phương pháp chính là phương pháp khai thác chủ động và phương pháp thụ động.

Phương pháp khai thác chủ động: Phương pháp này bao gồm việc sử dụng các thiết bị và công nghệ để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng sử dụng cho các mục đích khác nhau Ví dụ điển hình là hệ thống điện mặt trời (solar PV systems) và hệ thống nhiệt năng mặt trời (solar thermal systems) Trong phương pháp này, các thiết bị như tấm pin mặt trời hoặc tấm hấp thụ nhiệt mặt trời được sử dụng để thu thập ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành năng lượng điện hoặc nhiệt.

Phương pháp thụ động: Phương pháp này tập trung vào việc sử dụng cấu trúc và vật liệu để tận dụng và tăng cường việc hấp thụ và lưu trữ nhiệt từ ánh sáng mặt trời mà không cần sử dụng các thiết bị chuyển đổi năng lượng Ví dụ điển hình là việc sử dụng các cấu trúc kiến trúc như nhà kính hay các vật liệu cách nhiệt để hấp thụ và giữ nhiệt từ ánh sáng mặt trời nhằm sưởi ấm không gian bên trong

1.5 Tìm hiểu về điện năng lượng mặt trời:

Để khai thác được điện từ năng lượng mặt trời Người ta tiến hành ghép nối từ nhiều tấm pin mặt trời (hay còn gọi là pin quang điện vì nó sản xuất dựa trên các tế bào quang điện) Các tấm pin được sản xuất từ silic đa tinh thể, đơn tinh thể hay màng mỏng Nó có hiệu suất khác nhau từ 15% đến 18% và tuổi thọ trung bình của các tấm pin mặt trời từ 25 đến 35 năm.

Các tấm pin mặt trời sẽ trực tiếp biến đổi từ năng lượng mặt trời thành điện năng Dòng điện pin mặt trời tạo ra là dòng điện một chiều Nó sẽ được bộ sạc năng lượng mặt trời điều chỉnh và sạc đầy cho hệ thống ắc quy lưu trữ Để dòng điện nay phù hợp với các thiết bị điện thường dùng Hệ thống sẽ sử dụng thêm thiết bị inverter chuyển đổi nguồn điện Thiết bị này sẽ trực tiếp chuyển đổi dòng điện từ ắc quy lưu trữ thành dòng điện xoay

chiều 220V Và cung cấp điện cho các trải tiêu thụ phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất, kinh doanh.

1.6 Mục tiêu của đề tài

- Tìm hiểu sơ lược về tiềm năng và nguồn lực của các nguồn năng lượng tái tạo ở Việt Nam - Hiểu thêm về tầm quan trọng cũng như tầm nhìn của ngành năng lượng tái tạo ở Việt Nam và trên thế giới

- Đánh giá tính khả thi, tính kinh tế của đề tài

- Thu thập số liệu, thiết kế hệ thống, tính toán kinh tế cho các hệ thống năng lượng tái tạo có thể áp dụng vào mặt bằng thực tế

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

2.1 Panel mặt trời

Panel mặt trời là phần cốt lõi của hệ thống điện mặt trời Panel mặt trời chính xác là panel quang điện mặt trời, nó tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời năng lượng mặt trời càng manh thì công suất nhận được càng cao Hầu hết các panel mặt trời đều gồm các tế bào (pin) quang điện ghép lại với nhau Pin mặt trời thông dụng hiện nay chỉ tạo ra điện khoảng 0.5V, do đó phải ghép chúng lại với nhau bên trong panel để tạo ra điện áp hữu dụng.

Nối các panel lại với nhau có thể tạo ra 1 mảng panel mặt trời nối nhiều panel như vậy với nhau sẽ giuups ta tạo ra dòng điện cường độ cao hơn ( mắc song song) hoặc tạo ra điện áp cao hơn (mắc nối tiếp) Bất kể mắc nối tiếp hay song song hoặc kết hợp cả hai thì đều cho công suất toàn hệ thống tăng.

2.2 Bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter)

Khi các tấm pin năng lượng mặt trời tiếp nhận ánh sáng mặt trời và chuyển thành dòng điện một chiều Dòng điện này sẽ được chuyển trực tiếp xuống bộ chuyển đổi điện hòa lưới (inverter hòa lưới) Tại đây dòng điện một chiều được inverter chuyển thành dòng điện xoay chiều và cung cấp nguồn điện cho các tải tiêu thụ.

Với hệ thống Bộ hòa lưới điện mặt trời này giúp chuyển đổi toàn bộ năng lượng thu được từ pin mặt trời Từ đó tối ưu hóa nguồn điện mặt trời và cung cấp điện cho các mục đích sinh hoạt.

Hệ thống Inverter còn có chế độ thông minh Nó tự tìm và đồng bộ pha để kết nối điện mặt trời và điện lưới lại làm một.

2.2.1 Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời (Inverter)

Nguyên lý hoạt động của bộ hòa lưới điện mặt trời khá đơn giản Khi pin mặt trời chuyển đổi từ quan năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng một chiều Dòng điện DC

này sẽ được bộ inverter chuyển thành AC Sau khi dòng điện đã cùng pha, cùng tần số thì sẽ tự động hòa vào nguồn điện lưới.

Trong quá trình sử dụng điện mặt trời hòa lưới có 3 trường hợp xảy ra:

 Khi nguồn điện mặt trời tạo ra bằng với điện tiêu thụ của các tải Lúc này tải sẽ tiêu thụ 100% từ điện năng lượng mặt trời.

 Khi nguồn điện mặt trời tạo ra nhỏ hơn tải tiêu thụ Lúc này hệ thống sẽ tự động lấy thêm điện từ điện lưới để cung cấp đủ cho các tải tiêu thụ.

 Khi nguồn điện mặt trời tạo ra lớn hơn các tải tiêu thụ Lúc này nguồn điện dư ra từ điện mặt trời sẽ được trả ra điện lưới (Nhà nước sẽ mua lại số điện dư thừa và hòa vào điện lưới của bạn).

2.2.2 Phân loại bộ hòa lưới điện mặt trời

Có 2 loại chính là bộ hòa lưới có lưu trữ và bộ hòa lưới không lưu trữ:  Bộ hòa lưới có dự trữ đi kèm với hệ thống là bình ắc quy dự trữ Khi pin mặt trời

hoạt động và tạo ra năng lượng sẽ được ưu tiên nạp đầy ắc quy dự trữ Sau đó mới hòa vào điện lưới và cung cấp điện bình thường Khi mất điện tất cả các tải điện ưu tiên sẽ chuyển sang sử dụng nguồn điện từ ắc quy dự trữ Lúc này hệ thống pin mặt trời sẽ cung cấp điện để sạc ắc quy tạo ra nguồn điện liên tục Khi có điện trở lại pin mặt trời sẽ sạc đầy ắc quy và hòa vào điện lưới như bình thường.

 Bộ hòa lưới điện mặt trời không có lưu trữ sẽ không có hệ thống ắc quy đi kèm Khi pin mặt trời tạo ra nguồn điện dư nó sẽ chuyển thẳng lên điện lưới mà không được lưu trữ Chính vì vậy mà khi điện lưới bị cắt hệ thống cũng sẽ ngừng cung cấp điện cho các tải.

Hướng lắp: mái hướng Đông Nam của căn nhà.

3.2 Tính toán phụ tải điện

 Bảng kê khai công suất:

 Hóa đơn tiền điện

 Bảng phân tích hóa đơn tiền điện theo giá điện bậc thang

4 100 2536 278960

Lượng dùng điện ban ngày (kWh):

360.6884 1125469.78 3120.338

 Đồ thị phụ tải

3.2.1 Tính toán công suất tiêu thụ trong ngày và trong

tháng Điện năng tiêu thụ trong một ngày (Ang) của tải được xác

𝑨 = ∑ 𝑷𝒕 [𝒌𝑾𝒉]]

𝒊=𝟏

Aday = 69x3x3 + 130x1x24 +410x1x1+ 36x15x5 + 1200x4x12 + 67x3x8 + 160x2x3 + 5,4x2x24 + 600x1x1 + 15x4x24 = 69,078(kWh).

Điện năng tiêu thụ trong một tháng

3.2.2 Lựa chọn sơ đồ khối

Do tình hình tài chính của khách hàng và diện tích lắp đặt của mặt bằng chỉ có 60 m2 nên chỉ lắp được tối đa 30 tấm pin Từ những lý do trên chúng em quyết định lắp hệ mặt trời hòa lưới có lưu trữ

= 75 module.

Điện áp định mức đầu vào của inverter từ 320-800v và dự định lắp đặt 30 tấm pin mỗi tấm có điện áp đỉnh là 37.5V Nhưng ta sẽ chọn giá trị điện áp thấp hơn giá trị nhà sản xuất đưa ra Nên điện áp làm việc của module sẽ chọn là 36V

Số tấm pin nối tiếp= 540/36=15 (module)

Số dãy tấm pin mắc song song

𝑁𝑠𝑠 = 𝑁𝑝𝑣 = 30 = 2 (𝑑ã𝑦)

Tính toán bộ pin lưu trữ

Cbat=Ang.Nd/D.ninv= 2072.346 x2/50% x85%=9752.616(kWh) Cbat(Ah)=Cbat(kWh)/V lvsys= 9752.616/540=18Ah

3.2.5 Tính toán công suất của bộinverter: Ta có công suất đỉnh của phụ tải là:

Pmax=69.3+130+410+36.15+1200.4+3.67+160.2+5,4.2+600+15.4 =3682.8(W)

Công suất của bộ inveter được tính như sau:

𝑃𝑖𝑛𝑣 = 𝑛𝑑𝑝 𝑃𝑚𝑎𝑥.𝑙𝑜𝑎𝑑 𝜂𝑠𝑦𝑠

=8283.115 ) (𝑊) 1,3 = 0,8.0,85.0,85

3.2.6 Lựa chọn hãng sản xuất, công suất và công nghệ tấm pin

Công nghệ tấm pin lựa chọn: Đa tinh thể (polycristaline) Hãng sản xuất: AE solar.

Đặc điểm tấm pin: 72 cell, công suất đỉnh: 320 W Đặc tính kĩ thuật tấm pin

3.2.7 Lựa chọn inverter

Chọn Inverter hòa lưới TRIO-8.5-TL-OUTD công suất 8.7kW 3 pha.

3.2.8 Lựa chọn dây dẫn

Nguồn điện sử dụng trong hệ thống điện là nguồn 1 pha Lựa chọn dây dẫn/ cáp theo điều kiện phát nóng./ cáp theo điều kiện phát nóng.

Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ day dẫn đạt đến chỉ số nguy hiểm cho cách điện của day, điều này dk thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của day phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong day dẫn.

Đối với dây / cáp trên không:

 𝐾1 : Thể hiện ảnh hưởng của cách lắp đặt.

 𝐾2 : Thể hiện ảnh hưởng tương hổ của hai mạch đặt liền kề nhau  𝐾3 : Thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tương ứng với dạng cách điện  Dây nối giữa các pin trong chuỗi:

Dựa theo điều kiện lắp đặt và cách đi dây cho hệ thống, các hệ số K được chọn như sau (Theo giáo trình Cung cấp điện của PGS TS Quyền Huy Ánh):

 K1=0.95 (Cáp treo trần nhà)

 K2=0.82 (Hàng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng)  K3=0.93 (Nhiệt độ môi trường 35oC)

 K=K1.K2.K3=0.72 Công suất tiêu thụ: Ptt = 24686W

Dòng điện tính toán: I = 𝑃 = 24686 = 112,209A

– J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm2) – S: là tiết diện dây dẫn (mm²)

+ Đối với dây đồng: Mật độ dòng điện cho phép JCu = 6 A/mm² + Đối với dây nhôm: Mật độ dòng điện cho phép JAl = 4,5 A/mm²

 Vậy tiết diện tối thiểu của dây điện đường trục chính trong gia đình là 25,8mm² Để dự phòng phát triển phụ tải nên sử dụng cỡ dây 35mm²

 Chọn dây kết nối từ inverter đến các chuỗi song song

 K1=0.95 (Cáp treo trần nhà)

 K2=0.82 (Hàng đơn nằm ngang hoặc trên máng đứng)  K3=0.93 (Nhiệt độ môi trường 35oC)

𝐾 0,72

Theo sách Giáo trình Cung cấp điện của PGS.TS Quyền Huy Ánh về thiết kế và tính chọn dây dẫn, ta chọn cáp điện lực CV ruột dẫn bằng đồng nhiều sợi xoắn, cách điện PVC 660V do công ty CADIVI sản xuất với các thông số tương ứng cho từng tủ phân phối như  Cường độ tối đa (A): 75

 Điện áp rơi (V/A/km): 3,1

Tính toán chọn dây dẫn và CB trên phần mềm Etap

3.3 Tính toán và nhận xét về tính kinh tế,mức độ hoàn vốn của đề tài

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG GIÓ

4.1 Tổng quan năng lượng gió

Việt Nam là nước có vị trí địa lí đặc biệt với đường bờ biển dài và nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên được đánh giá là có tiềm nang lớn để phát triển năng lượng gió.

Nguồn dữ liệu tiềm năng gió của Việt Nam được thu thập từ 150 trạm khí tượng thủy văn Tốc độ gió hàng năm đo được tại các trạm này là tương đối thấp, trong khoảng từ 2 đến 3 m/s trong đất liền (Hình 3) Khu vực ven biển tốc độ gió cao hơn, trong khoảng từ 3 đến 5 m/s Ở khu vực đảo, tốc độ gió trung bình lên tới 5 đến 8 𝑚/𝑠4 Hơn 39% tổng diện tích của Việt Nam được ước tính là có tốc độ gió trung bình hàng năm lớn hơn 6 m/s ở độ cao 65 m, tương đương với tổng công suất 512 GW Đặc biệt, hơn 8% diện tích Việt Nam được xếp hạng có tiềm năng gió rất tốt.

Tuy nhiên, bản đồ gió của Ngân hàng Thế giới được nhiều chuyên gia đánh giá là quá lạc quan và có thể mắc một số lỗi trầm trọng do tiềm năng gió được đánh giá dựa trên chương trình mô phỏng Thực vậy, so sánh ở bảng 6 ở dưới cho thấy số liệu đo gió thực tế do Tập đoàn Điện lực Việt nam EVN thực hiện nhìn chung thấp hơn nhiều số liệu tương ứng từ bản đồ gió của Ngân hàng Thế giới.

Ngoài nhà máy điện gió của công ty REVN tại tỉnh Bình Thuận với 20 tua-bin đã được lắp đặt thành công trong đó 12 tua-bin đã được đưa vào vận hành, còn rất nhiều dự án điện gió khác đang được triển khai ở những giai đoạn khác nhau Tại Ninh Thuận, hiện đang có 9 nhà đầu tư, cả trong nước và nước ngoài, đã đăng ký phát triển hơn 1.000 MW điện gió Bảng bên dưới mô tả tình hình phát triển các dự án điện gió ở từng tỉnh ở thời điểm tháng 7/2010.

Nếu nhìn ra thế giới thì việc phát triển điện gió đang là một xu thế lớn, thể hiện ở mức tăng trưởng cao nhất so với các nguồn năng lượng khác Khác với điện hạt nhân vốn cần một quy trình kỹ thuật và giám sát hết sức nghiêm ngặt, việc xây lắp điện gió không đòi hỏi quy trình khắt khe đó Với kinh nghiệm phát triển điện gió thành công của Ấn Độ, Trung Quốc và Philippin, và với những lợi thế về mặt địa lý của Việt Nam, chúng ta hoàn toàn có thể phát triển năng lượng điện gió để đóng góp vào sự phát triển chung của nền kinh tế.

4.2 Các thành phần của hệ thống phát điện gió4.2.1 Turbin gió

(1) - Cánh quạt (Blades): Là thành phần hấp thụ năng lượng gió chuyển thành cơ

năng quay máy phát điện Cánh quạt thường được thiết kế dạng khí động học, có tính chịu lực cao Chiều dài cánh ảnh hưởng đến công suất của turbine gió Công suất turbine gió

càng lớn thì chiều dài cánh càng lớn Thông thường các turbine gió có công suất từ 2,0 đến 3,0 MW thường có chiều dài 40 m - 50 m.

(2) – Máy phát điện ( Alernator): Máy phát làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng

cơ học của rotor thành năng lượng điện Người ta sử dụng các máy phát đồng bộ lẫn máy phát không đồng bộ Máy phát công suất nhỏ một vài kW thường dùng là máy tự kích 1 pha hay 3 pha Còn các máy phát công suất dưới 1 kW thường dùng là máy phát nam châm vĩnh cửu điện áp xoay chiều 1 pha.

(3) – Miếng chụp (spinner): Dùng để che chắn phần liên kết giữa máy phát và

cánh quạt Có cấu tạo khí động học để làm giảm áp lực gió đặt lên turbine và do yếu tố thẩm mỹ.

(4) – Trục đế (tower mount): Phần liên kết giữa trụ đỡ và turbine gió.

(5) – Vỏ turbine (Nacelle): có nhiệm vụ bảo vệ máy phát và các thành phần bên

trong turbine gió.

(6) –Đuôi hướng gió (Tail): Đuôi huớng gió được đặt phía sau có nhiệm vụ đặt

turbine xoay hướng trực diện với hướng gió Ngoài ra khi có gió lớn thì đuôi hướng gió sẽ được đặt lêch 1 góc so với trục quay của roto nhằm đưa cánh turbine lệch 1 góc so với hướng gió Điều này làm giảm áp lực gió đặt lên cánh quạt, giảm thiểu sự hư hỏng cánh quạt và tránh cho turbine quay quá nhanh dẫn đến hư hỏng trục máy phát.

*Đặc điểm turbine gió:

- Turbine bắt đầu tăng tốc chậm , 3 hoặc 5 lưỡi quạt gió tùy chọn cho các khu vực tốc

độ gió khác nhau, nhu cầu sử dụng năng lượng gió cao hay thấp.

- Dễ dàng cài đặt, ống hoặc mặt bích kết nối tùy chọn

- Lưỡi quạt gió sử dụng công nghệ mới ép phun chính xác, phù hợp với hình dạng khí

động học tối ưu hóa và cấu trúc, trong đó tăng cường sử dụng năng lượng gió và sản lượng hàng năm.

- Cấu trúc đúc hợp kim nhôm, với 2 vòng bi xoay, làm cho sản phẩm chịu được sức gió mạnh hơn và chạy một cách an toàn hơn

- Được cấp bằng sáng chế máy phát điện xoay chiều nam châm vĩnh cửu với stato đặc biệt, có hiệu quả giảm mô-men xoắn, cũng phù hợp với bánh xe gió và máy phát điện, và đảm bảo hiệu suất của toàn bộ hệ thống.

- Điều khiển, biến tần có thể được thay đổi dòng điện tùy theo nhu cầu cụ thể của

Hầu hết hệ thống điện gió cho hộ gia đình thường sử dụng loại giăng cáp Trụ loại giăng cáp có giá rẻ hơn, có thể bao gồm các phần giàn khung, ống (ống lớn hoặc nhỏ tùy thiết kế) và cáp Các hệ thống treo dễ lắp đặt hơn hệ thống tự đứng.

Hệ thống trụ có thể nghiêng xuống được cũng có thể hạ trụ xuống mặt đất khi thời tiết xấu như bão Trụ nhôm dễ bị gãy và nên tránh sử dụng Hầu hết các nhà sản xuất turbine đều cung cấp gói hệ thống năng lượng gió bao gồm cả trụ Không khuyến khích gắn turbine trên nóc mái nhà Tất cả các turbine đều rung và chuyển lực rung đến kết cấu mà turbine gắn vào Điều này có thể tạo ra tiếng ồn và ảnh hưởng đến kết cấu nhà và mái nhà có thể tạo ra luồng xoáy lớn làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của turbine.

4.2.3 Hệ thống điều khiển

Bộ điều khiển (controller or regulator) thực chất là bộ chỉnh lưu biến dòng điện xoay chiều của turbine gió thành dòng điện 1 chiều để nạp cho acquy, có chức năng kiểm soát tự động các quá trình nạp và phóng điện của bộ acquy Bộ điều khiển theo dõi trạng thái của acquy thông qua hiệu điện thế trên các điện cực của nó.

Khi gió quá lớn hay acquy đã được nạp đầy thì bộ điều khiển có chức năng cắt toàn bộ tải ra khỏi máy phát để bảo vệ acquy tránh nạp quá no và chuyển toàn bộ năng lượng sang bộ tiêu tán năng lượng (DumpLoad).

Ngoài ra trong trường hợp gió quá lớn vượt mức an toàn, với các turbine gió loại nhỏ không có chế độ tự điều chỉnh trục cánh, bộ điều khiển có chức năng hãm điện từ làm cho turbine gió quay chậm lại hay ngừng quay, bảo vệ cho turbine tránh hư hỏng.

4.2.4.Hệ thống hòa lưới

Chọn loại mô hình phát điện gió cho hộ gia đình Sử dụng kết hợp máy phát gió công suất 150W đến 300 W cùng với dàn năng lượng mặt trời Điện phát ra được tích vào ắc

quy, sau đó thông qua bộ rung biến điện một chiều 12V hoặc 24V thành điện xoay chiều 220V để thắp sáng, chạy máy thu thanh, thu hình và chạy quạt công suất nhỏ.

Sử dung Tuabin gió 3 cánh có thể bằng gỗ hoặc Composite, cột tháp 3, 4 chân, cột đơn có dây néo, máy phát không cần hộp số, điên ra một chiều nạp Acquy Hộ gia đình tiêu thụ 4 đến 6 bộ đèn (7W đến 20 W), Tivi, Radio

4.2.5 Hệ thống dự trữ năng lượng

Gồm nhiều bình acquy khô nối tiếp nhau dùng để dự trữ nguồn điện 1 chiều Mổi khi turbine gió không hoạt động hay hoạt động yếu, hệ thống này sẽ cung cấp điện cho bộ phận chuyển đổi điện 1 chiều (DC) ra điện xoay chiều (AC) Bình acquy thường dùng loại acquy khô dễ bảo quản, bảo trì, an toàn hơn mặc dù giá trị bình nhiều hơn acquy nước Số bình acquy phụ thuộc vào bộ chuyển đổi điện DC ra AC Dung lượng bình ắc quy thông

Năng lượng do turbine gió phát ra sẽ được nạp vào acquy để dự trữ, khi acquy đầy thì controller sẽ tự động chuyển toàn bộ năng lượng sang dumpload (tải tiêu thụ dự phòng) để tránh acquy nạp no quá sẽ gây hư hỏng acquy.

Ưu điểm: mô hình này thường được sử dụng phổ biến hiện nay do dễ lắp đặt, thích hợp cho những vùng đồi núi, vùng xa không có lưới điện truyền tới.

 Nhược điểm: gây ô nhiễm môi trường (dùng acquy)  Phải có chế độ bảo quản tốt nếu không sẽ dẫn đến cháy nổ.

Lưu đồ khối:

Wind Turbin (tua bin gió): sẽ chuyển phong năng thành điện năng dưới dạng dòng

điện AC Dòng điện AC sẽ được chỉnh lưu thành dòng DC và được điều khiển bởi khối Controller.

Controller: (bộ điều khiển) Cung cấp dòng DC nạp cho Acquy hoặc ngắt dòng nạp cho Acquy để chuyển qua bộ tiêu tán năng lượng khi Acquy đã nạp đầy.

Inverter: Khối Inverter sẽ nghịch lưu dòng DC nhận từ Controller thành dòng AC với tần số thích hợp để cung cấp cho tải.

4.3.2 Thông số đầu vào

 Tốc độ gió trung bình theo tháng tại Tp.HCM

Với hiệu suất 40%, điều kiện không khí tiêu chuẩn, cánh quạt rotor có đường kính 7m (m), năng lượng tính được: