NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI công nghệ điện & nhiệt mặt trời Đặng Đình Thống Việ Vật Lý Kỹ Th ật Việ n Vật Lý Kỹ Th u ật Đạihọc Bách khoa Hà Nội ĐT. 0913 363947 Email: thong@mail.hut.edu.vn 1 năn g lư ợ n g bức x ạ m ặ t trời g ợ g ạ ặ Công nghệ điện & nhiệt mặt trời NỘI DUNG NỘI DUNG 1- Nguồn NL mặt trời 2- Công nghệ Quang Điện & ứng dụng 3 Công nghệ Nhiệtmặttrời&ứng dụng 3 - Công nghệ Nhiệt mặt trời & ứng dụng 4- Ứng dụng NLMT ở Việt nam 2 I- NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI I NGUỒNNLMT I - NGUỒN NLMT • Kích thước, khoảng cách (hình vẽ) • Nhiệt độ: Lõi 15 10 6 K; bề mặt • Nhiệt độ: Lõi , 15 . 10 6 K; bề mặt , 5778K • Thành phần khí: 78,4% H2, Heli 19 , 8% , các n g u y ên tố khác ,, gy 1,8%. •Áp suất:bên trong MT cao hơn 340.10 8 MPa. ¾ Phản ứng nhiệt hạt nhân: Tổ hợp các proton tạo thành hạt nhân He và năng lượng E 3 NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Phản ứng nhiệt hat nhân: Phản ứng nhiệt hat nhân: 1 H + 1 H = 2 H + e + γ 2 H + 1 H = 3 He + γ 3 3 4 1 3 He + 3 He = 4 He + 2 1 H 4 1 H Æ 4 He + e + γ + ∆m Æ E = ∆m.c 2 ( c = 3.10 8 m/s) 1 ả 11 1 g proton 1 H tham gia ph ả n ứng tạo ra một NL = 6,3.10 11 J. ► Công suất bức xạ MT: 3,865.10 26 J/s, ≈ NL đốt cháy hết 1,32.10 16 tấn than. ► Quả đất nhận được 17,57.10 16 J/s, ≈ NL đốt cháy hết 6.10 6 tấn than. • Do ∆m nên MT mất 4,22.10 6 tấn/s Æ sau 15.10 13 năm MT cháy hết. 4 NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Bản chất của bức xạ MT • Sóng điện từ, có phổ bước sóng rất rộng, λ = (10 -10 ÷>10 14 )μm (tia vũ tr ụ đến són g vô tu y ến đi ệ n ) ụ gyệ ) •Năng lượng BXMT tập trung chủ yếu trong vùng phổ từ 0,2 đến 3 μm, chiếm khoảng 80% NL BXMT. • Mắtngườinhận được vùng sóng có λ = (0 4 ÷ 0 76) μ m – Ánh sánh Mắt người nhận được vùng sóng có λ (0 , 4 0 , 76) μ m Ánh sánh nhìn thấy • Ở ngoài vũ trụ (ngoài tầng khí quyển quả đất mật độ NLMT không đổi và bằng Isc = 1364 W/m2 gọilàhằng số MT và bằng Isc 1364 W/m2 gọi là hằng số MT . • Ngoài vũ trụ BXMT chỉ có một thành phần là các tia MT truyền thẳng gọi là trực xạ. 5 NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Bức xạ MT tới bề mặt quả đất- ảnh hưởng lớp khí quyển QĐ bị bhbởi ộtlớ / ỏ khí ể QĐ ó độ dà kh ả 10k • QĐ bị b ao quan h bởi m ột lớ p / v ỏ khí quy ể n QĐ c ó độ dà y kh o ả ng 10k m, gồm các phân tử khí (O 2, N2, CO2,NOx, Sox , …), hơi nước (H2O), các hạt bụi, v.v… Ti ặttời khí lớ khí ể bị • Ti a m ặt t r ời khí qua lớ p khí quy ể n bị : – Các phân tử khí, hơi nước, buị,… làm tán xạ và hấp thụ một phần NL, nên khi đến mặt đất chỉ còn khoảng 70% NLMT ngoài vũ trụ; mật độ đ i 1000W/ 2 cực đ ạ i ∼ 1000W/ m 2 . –Do bị tán xạ nên tới mặt đất BXMT có 2 thành phần là trực xạ và nhiễu xạ. Thành phần nhiễu xạ đến điểm quan sát trên mặt đất từ mọi hươ ủ bầ t ờiTỷ lệ áthàhhầ h th ộ àthờii ị phươ ng c ủ a bầ u t r ời . Tỷ lệ c á c thà n h p hầ n p h ụ th u ộ c v à o thời g i an, v ị trí quan sát và vào thời tiết. Tổng trực xạ và nhiễu xạ gọi là tổng xạ. 6 N GUỒ N NĂN G L ƯỢ N G M Ặ T TR Ờ I GUỒ G ƯỢ G Ặ Ờ Bức xạ MT tới bề mặt quả đất ảnh hưởng của chuyển động QĐ – MT ảnh hưởng của chuyển động QĐ – MT QĐ quay xq MT với chu kỳ 365,25 ngày; Chuyển động Quay xq trục riêng B-N với chu kỳ 24 giờ. Trục quay riêng B-N tạo một góc 23,45 o . =► NLMT luôn tha y đ ổ i theo thời g ian và vĩ đ ộ . y g ộ 21-9 Thu ph©n Ph¸ t Õ Ü ® N B 21-12 §«ng chÝ Tia mÆt trêi Tia mÆt trêi MÆt trêi 23,5 0 VÜ tuyÕn 23,5 0 B¾c Ph¸ p t uy Õ n qu Ü ® ¹o qu¶ ®Êt NN N B B §êng xÝch ®¹o §êng xÝch ®¹o §«ng chÝ 21-6 H¹ chÝ 21-3 Xu©n ph©n QuÜ ®¹o cña qu¶ ®Êt VÜ tuyÕn 23,5 0 Nam Trôc quay riªng cña qu¶ ®Êt N N N B 7 Xu©n ph©n 23,5 0 N NGUỒN NĂNG LƯ Ợ NG M Ặ T TRỜI Ợ Ặ CÁC THÀNH PHẦN BXMT TỚI BỘ THU 1. Trực xạ: các tia đi thẳng từ MT 2 Tán xạ: các tia đếnmặtbộ thu từ mọi Mặt trời 2 . Tán xạ: các tia đến mặt bộ thu từ mọi hướng trên bầu trời do các tia MT bị tán xạ trên các phân tử khí, hạt bụi,… trong lớp khí quyển QĐ Tia trực xạ Tia tán xạ 3. Phản xa: các tia phản xạ từ mặt nền xung quanh bộ thu do các tia MT bị phản xạ ở măt nền. Phụ thuộc hệ số hả ủ ặt ề xạ Tia phản xạ Mặt phả n xạ c ủ a m ặt n ề n. thu Mặt nền 8 NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG THỨC TÍNH NLMT TỚI MẶT BỘ THU ĐẶT NGHIÊNG Gồ 3thà h hầ Tá hả àt • Gồ m 3 thà n h p hầ n: Tá n xạ, p hả n xạ v à t rực xạ • Tổng NLMT tới một bộ thu trên mặt đất: I I I I + + RtDtBtTt I I I I + + = RIIIII ThDh t DhThTt ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + +−= 2 cos1 2 cos1 cos cos )( ββ θ θ h ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ 2 2 cos θ cosθi = (cosφ.cosβ + sinφ.sinβ.cosAZS )cosδ.cosω + cosδ.sinω.sinβ.sinAZS + sinδ(sinφ.cosβ -cosφ.sinβ.cosAZS ). Rhệ ố hả ủ ặt ề R = hệ s ố p hả n xạ c ủ a m ặt n ề n. ITh, IDh là mật độ tổng xạ và tán xạ NLMT trên mặt ngang; ITt, IBt, IDt và IRt là mật độ NLMT tổng, trực xạ, tán xạ và phản xạ tới mặt thu đặt nghiêng. 9 TIỀM NĂNG NLMT Ở VI Ệ T NAM Ệ Bảng 1: Mật độ NLMT và số giờ năng trung bình năm đối với các vùng ở Việt nam (Ng ồnViệnNL ) nam (Ng u ồn : Viện NL ) TT Vùng lãnh thổ Mật độ NLMT (kcal/cm 2 .năm) Số giờ năng TB (giờ/năm) 1 Đông Bắc 100 – 125 1500-1700 2Tây Bắc 125 – 150 1750-1900 3Bắc Trung bộ 140 – 160 1700-2000 • Vùng Đông BắccóNLMTthấpnhất 4 Nam Trung bộ và Tây nguyên 150 – 175 2000-2600 5Nam bộ 130 - 150 2200-2500 • Vùng Đông Bắc có NLMT thấp nhất . •Tây Bắc và Bắc Trung bộ: khá •Từ Đà Nẵng trở vào: NLMT có tiềm năng rất tốt. Nói chung NLMT ở Việt nam có tiềm năng tốt và có khả năng khai thác ứng dụng hiệ ả 10 hiệ u qu ả . [...]... PMT (solar cell) tinh th Si hon thin 20 CễNG NGH QUANG-IN Q 2.2- Pin mt tri v mụ un PMT Hỡnh trỏi: Cu trỳc lp ca mụ un PMT; Hỡnh phi: cỏc loi mụ dun PMT Tấm kính phía trên p Tấm keo EVA Lớp các pin mặt trời đã hàn ghép điện g p ệ Tấm keo EVA Tấm đáy 21 CễNG NGH QUANG-IN II- nguyờn lý cu to v hot ng ca PMT tinh th Si 2.2- Hot ng: Chiu sỏng PMT, cỏc nguyờn t trong pin hp th ỏnh sỏng v sinh ra cỏc . p hả n xạ c ủ a m ặt n ề n. ITh, IDh là mật độ tổng xạ và tán xạ NLMT trên mặt ngang; ITt, IBt, IDt và IRt là mật độ NLMT tổng, trực xạ, tán xạ và phản xạ tới mặt thu đặt nghiêng. 9 TIỀM NĂNG. Nguyên lý c ấ u tạo và hoạt động của pin mặt trời tinh th ể Si 3. Các đặc trưng quang-điện của pin mặt trời 4. Mô đun pin mặt trời 5. Nguồn điện mặt trời độc lập 6. Nguồn điện mặt trời nối lưới 7 các tia MT bị phản xạ ở măt nền. Phụ thuộc hệ số hả ủ ặt ề xạ Tia phản xạ Mặt phả n xạ c ủ a m ặt n ề n. thu Mặt nền 8 NGUỒN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG THỨC TÍNH NLMT TỚI MẶT BỘ THU ĐẶT NGHIÊNG Gồ