CÁC ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Nghĩa là ở Việt Nam sẽ sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời.Hiện tại có rất nhiều sản phẩm mà chúng ta có thể chọn lựa sao cho phù hợp với nhu cầu thực tế của gia đình, ta có thể

Trang 1

BÀI THUYẾT TRÌNH

CÁC ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

NHÓM 6 - LỚP CĐ CK

CTM 09B

1

Trang 2

Phần 3: Nấu ăn – Nguyễn Duy Phúc

Phần 4: Lọc nước – Nguyễn Tấn Tài & Nguyễn

Hữu Thành

2 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 3

Phần 1 Năng lượng mặt trời tạo ra điện

năng

3 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 4

Năng lượng mặt trời có ở khắp mọi nơi, đặc biệt có nhiều ở nước nhiệt đới như Việt Nam chúng ta Nghĩa là ở Việt Nam sẽ sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời.

Hiện tại có rất nhiều sản phẩm mà chúng ta có thể chọn lựa sao cho phù hợp với nhu cầu thực tế của gia đình, ta

có thể chỉ cần đầu tư một hệ thống 0.5Kw để sử dụng cho đèn

và quạt cho đến hơn 10Kw cho những Villa với nhiều thiết bị,

hệ thống,

4 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 5

Một phòng giặt ở California

sử dụng năng lượng mặt trời

5 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 6

• Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất

phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các

hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.

• Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng

quang phổ nhìn thấy Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh 3,827×1026 joule.

Quang phổ Mặt Trời ngay ngoài khí quyển Trái Đất

6 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 7

Trên Trái Đất

Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên

Trái Đất Ngay ngoài khí quyển Trái Đất,

cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 joule trong một giây

7 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 8

Hiện nay, các công ty và các học viện đang phát triển phương pháp để tăng tính thực tế cho năng lượng

mặt trời Các công ty tiến hành rất nhiều các nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực này và các trường đại học cũng đang tiến hành nghiên cứu về thiết bị điện mặt trời, đặc biệt là xe dùng năng lượng mặt trời

Chiếc xe có gắn hệ thống i-Cool Một hệ thống điều hòa không khí

sử dụng năng lượng mặt trời dùng cho xe tải sẽ có mặt trên thị trường vào đầu năm 2012

8 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 9

Các loại xe dùng năng lượng mặt trời đã xuất hiện

thường xuyên trong các buổi trình diễn khoa học và

xe hơi, tàu sử dụng năng lượng mặt trời đã trở thành một đề tài thú vị hiện nay Các trường đại học và học viện đang cạnh tranh nhau trong các cuộc thi thuộc

Solar Splash competition và Frisian Nuon Solar

Challenge ở Châu Âu

Đồ án Thuyền sử dụng năng lượng mặt trời của các sing viên trong 2 cuộc thi Solar

Splash competition và Frisian Nuon Solar Challenge ở Nhĩm 6 - CTM 09B 9

Trang 10

Tận thu

• Đối với cuộc sống

của loài người,

1 Hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời

thành điện năng, như trong pin Mặt Trời Năng lượng của các photon

cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng,

2 Sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời,

3 Làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời,

4 Hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời.

Một phòng giặt ở California sử dụng năng lượng mặt trời

10 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 11

• Tấm quang điện mặt trời chứa nhiều dãy pin năng lượng mặt trời

có thể chuyển ánh sáng thành điện năng Pin năng lượng mặt trời

có thể gọi là pin quang điện Pin quang điện có tác dụng hấp thụ năng lượng của mặt trời và tạo ra dòng điện giữa 2 cực điện từ nghịch dấu.

• Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi Mặt Trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển).

Mô hình những tấm quang điện trong vũ trụ

Tấm quang điện trên hồ nước ở

Petaluma

Trang 12

Máy nung nước nóng dùng năng lượng mặt trời để nung nóng chất lỏng, dùng làm phương tiện để truyền nhiệt đến một mạch

tụ nhiệt Trong nhà nước nóng dùng trong phòng tắm, có thể nung nóng và trữ trong một bồn nước Các tấm trên trần nhà có tấm hấp thụ nhiệt có gắn các ống luân chuyển chất lỏng.

Trang 13

Thiết bị thu (thường được sơn màu tối) đảm bảo sự chuyển đổi tia bức xạ mặt trời thành nhiệt, trong khi chất lỏng thì luân chuyển trong ống truyền nhiệt tới nơi cần dùng hay dự trữ Chất lỏng nóng được bơm vào thiết bị chuyển nhiệt (một cuộn dây kim loại trong bồn trữ hay thiết bị chuyển nhiệt ngoài) nơi mà chất lỏng này truyền nhiệt và trở về để tiếp tục hấp thụ nhiệt Điều này cung cấp

một phương pháp đơn giản và hiệu quả trong việc khai thác năng lượng mặt

Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 14

Bước tiến của công nghệ năng

bào năng lượng mặt

trời mới có hiệu suất

vượt trội hơn hẳn

các thế hệ hiện tại

Trang 15

Nhờ vào lớp phủ chống phản xạ đặc biệt, tế

bào pi mặt trời mới của RPI gần như hoàn hảo

Nó có khả năng hấp thụ đến 96,21% năng

lượng mặt trời chiếu đến trong khi tế bào tốt

nhất hiện tại chỉ có thể hấp thụ được tối đa

67,4% 43% hiệu suất vượt trội hơn công nghệ hiện nay cùng với khả năng sản xuất hàng loạt

dễ dàng, tế bào mặt trời của RPI là một bước

tiến vượt bật

Lớp phủ vật liệu nano của tế bào pin mặt trời nhìn qua kính hiển vi điển tử(Nguồn Rensselaer/Shawn Lin)

Trang 16

Hệ thống tấm pin nă ng lượng mặt trời hiệ u

quả nhất và tiết kiệm

chi phí nhất thế giới bất kể vị trí của mặt t rời trên bầu trời sẽ

được sản xuất nhờ v ào công nghệ này,

chúng tôi hy vọng cô ng nghệ sẽ sớm đượ

c

đưa vào sản xuất", g

iáo sư Shawn-Yu Lin phát biểu

Trang 17

Kể từ đầu những năm 60 thế kỷ 19, khi mà kỹ sư, nhà sáng chế Auguste Mouchout người Pháp sử dụng một chiếc nồi kín bằng thuỷ tinh, một chiếc đĩa hình parabôn mài bóng và sức nóng mặt trời

để tạo ra hơi nước, cấp cho chiếc động cơ hơi nước đầu tiên chạy bằng năng lượng mặt trời

thì đến nay, công nghệ năng lượng nhiệt mặt

trời (solar thermal energy - STE) đã có những

bước tiến dài.

Trang 18

Công ty Ausra Inc đã

đưa vào hoạt động trạm

năng lượng nhiệt mặt

trời (STE) Kimberlina tại

Bakersfield (bang

California, Mỹ) Đây là

trạm nhiệt điện mặt trời

đầu tiên kể từ khi Công

ty FPL Energy xây dựng

9 hệ thống phát năng

lượng mặt trời tại sa mạc

Mojave vào cuối những

năm 1980 và đầu những

năm 1990 Rẻ hơn, nhanh hơn, khoẻ hơn

Trạm năng lượng nhiệt mặt trời (STE) Kimberlina tại Bakersfield (bang California, Mỹ) với các dãy gương dài hơn 300 m 18 Nhóm 6 - CTM 09B

Trang 19

Ngoài nhà máy trên, Ban Năng lượng bang California

đang xét duyệt các đề xuất về năm nhà máy nhiệt điện mặt trời cỡ lớn, bao gồm dự án SES Solar Two (750

MW) của công ty Stirling Energy Systems, tháp năng

lượng mặt trời Ivanpah (400 MW) của công ty

BrightSource, dự án máng thu năng lượng mặt trời (250 MW) của công ty Beacon Solar tại Kern County và hai dự

án năng lượng hỗn hợp (hybrid) có sử dụng máng thu

năng lượng mặt trời để tạo ra công suất tổng là 112 MW Sáu dự án nói trên cộng lại sẽ bổ sung 1.689 MW cho

lưới điện Văn phòng Quản lý Đất Liên bang cũng đang nghiên cứu yêu cầu đầu tư 34 nhà máy điện mặt trời nữa tại miền Nam California, với tổng công suất khoảng 24

GW

Trang 20

Tuabin hơi nước tháp mặt trời

Theo công ty Siemens Energy, họ sẽ cung cấp một động cơ hơi nước công nghiệp cho một trong những nhà máy điện

tháp mặt trời (solar tower) vận hành thương mại đầu tiên, đó

là dự án Solar Tres (19 MW) của công ty Sener, đặt ở gần Seville (Tây Ban Nha), đã khởi công cách đây 7 năm Để tập trung ánh sáng mặt trời, nhà máy điện này sẽ sử dụng hệ

thống gương dõi theo mặt trời được bố trí thành hàng xung quanh tháp và phản xạ ánh sáng trực tiếp vào bộ thu đặt trên đỉnh tháp cao khoảng 400 foot (120 m)

Trang 21

Không phải chỉ cứ thuỷ tinh mới phản quang Mỏng phản quang dài 375 foot (114 m), rộng 20 foot (6 m) Theo hóng SkyFuel, đây là đơn nguyên máng gương parabôn lớn nhất cho đến nay Nhóm 6 - CTM 09B 21

Trang 22

Tháp điện mặt trời ở Tây Ban Nha

Trang 24

1 Giới thiệu động cơ stirling

• Ðộng cơ Stirling là một thiết bị có nhiều ưu việt

và cấu tạo đơn giản

• Một đầu động cơ được đốt nóng, phần còn lại

để nguội và công hữu ích được sinh ra Ðây là một động cơ kín không có đường cấp nhiên

liệu cũng như đường thải khí

Trang 25

• Có thể dùng để chạy động cơ Stirling như: than, củi, rơm rạ, dầu hỏa, dầu lửa, cồn, khí đốt tự nhiên, gas mêtan, và không đòi hỏi quá trình cháy mà chỉ cần cấp nhiệt đủ để làm cho động cơ Stirling hoạt động

• Ðặc biệt động cơ Stirling có thể hoạt

lượng Mặt Trời , năng lượng địa nhiệt, hoặc nhiệt thừa từ các quá trình công nghiệp

phản ứng hóa học đến phản ứng hạt nhân.

Trang 26

2 Nguyên lý hoạt động

 Nếu ta đốt nóng một đầu xilanh (đầu

nóng) nguồn nhiệt được sử dụng có thể là

chùm tia bức xạ mặt trời hội tụ tại đầu

xilanh hoặc một cách đơn giản là nhúng đầu xilanh vào nước nóng, thì áp suất và nhiệt độ không khí bên trong tăng lên Áp suất cao sẽ đẩy piston chuyển động và

sinh ra công hữu ích (Hình: 1,2,3,4).

Trang 27

Hình 3 Kh«ng khÝ ¸p suÊt cao ®Èy piston ®i ra

Trang 28

• Nếu khi piston chuyển động đến đầu bên

phải của xilanh, ta ngừng quá trình cấp nhiệt

và tăng quá trình thải nhiệt (làm mát) thì

nhiệt độ và áp suất của không khí phía trong xilanh giảm xuống đến khi áp suất của không khí bên trong thấp hơn áp suất của khí quyển bên ngoài thì piston sẽ chuyển động ngược

lại và trở lại vị trí ban đầu (hình 5 ,6)

Trang 29

Hình 4 Quá trình dãn nở cho đến khi áp suất bên trong bằng áp suất khí quyển

Hình 5 Nếu ngừng cung cấp nhiệt mà thải nhiệt thì áp suất bên trong giảm xuống

Hình 6 Piston chuyển động vào bên trong do áp suất không khí bên

ngoài cao hơn

Trang 30

• Động cơ Stirling thành 3 kiểu cơ bản

, ,  (ngoài ra còn có loại Piston tự do) Các kiểu này đều có một điểm

chung là có ít nhất 2 buồng làm việc

đó là buồng nén và buồng giãn nở

trong đó môi chất khí công tác được điền kín.

3 Động cơ stirling dùng năng lượng

mặt trời

Trang 31

Động cơ stirling sử dụng năng lượng mặt trời

Phi

m

Trang 32

3.1 Loại alpha

piston chịu lực nằm tại xy lanh nóng và

xy lanh lạnh Loại thiết kế này cho ra công suất cao với một kích thước động cơ nhỏ gọn Tuy nhiên, xy lanh và piston làm

việc tại nhiệt độ cao sẽ chịu các hạn chế

kỹ thuật, như tuổi thọ của chúng.

Trang 33

3.2 Loại beta

• Động cơ Stirling loại beta có duy

nhất 1 piston chịu lực nằm đồng trục với con chạy Chỉ có piston chịu lực khớp khít với xy lanh, còn con chạy không khít với xy lanh và không thực hiện công cơ học lên khối khí mà chỉ

có tác dụng di chuyển khối khí từ bên nóng sang bên lạnh và ngược lại

Trang 34

Động cơ Stirling kiểu beta

Trang 35

3.3 Loại gamma

• Động cơ Stirling loại gamma thực

chất là động cơ loại beta nhưng piston chịu lực nằm trong xy lanh riêng cạnh

xy lanh chứa con chạy.

Khối khí có thể di chuyển giữa hai xy

lanh nhưng vẫn nằm trong một thể

tích kín chung Thiết kế này có tỷ số

nén thấp nhưng đơn giản.

Trang 36

3.4 Piston tự do

• Có nhiều thiết kế trong đó piston được tự

do di chuyển không cần liên kết với nhau hay với các hệ thống cơ học bên ngoài

Trang 37

 Đối với động cơ Stirling kiểu  thì Piston làm việc và Piston choán chỗ được bố trí vào 2 xy lanh riêng biệt Sự liên kết giữa các Piston này

có thể thực hiện theo các dạng sau:

- Liên kết lạnh : Piston làm việc ở phía nhiệt độ thấp

- Liên kết nóng : Piston làm việc ở phía nhiệt độ cao

- Liên kết trung bình : Piston làm việc nối vào

bộ phận hoàn nhiệt

Trang 38

Hình 7 Cấu tạo động cơ Stirling sử dụng năng

lượng mặt trời

Trang 39

Sau khi nghiên cứu lý thuyết tính toán thiết kế và đã chế tạo động cơ Stirling với các thông số kỹ thuật như bảng sau.

Đường kính 1,55 m Áp suất làm việc TBình 1 bar Nhiệt độ bề mặt hấp thụ 65-120°C Diện tích hấp thụ 1,75 m 2 Công suất cơ khí 30 W Làm mát bằng không khí tự nhiên 20°C

Chiều cao 1,3 m Thể tích động cơ 208 dm 3

Độ chênh nhiệt độ giữa phần nóng và phần

lạnh > 25°C Khối lượng 240 kg Hành trình của Piston choán chỗ 80 mm

Khí công tác K.Khí Hành trình của Piston làm việc 190 mm

Tốc độ quay 30-40 v/ph Tỷ số nén 1,057 Dạng động cơ γ

Trang 40

Trang 41

HÌNH 9 BƠM NƯớC DÙNG NĂNG LƯợNG MặT TRờI CÔNG SUấT 5M3/NGÀY

Trang 42

Trang 43

Động cơ stirling năng lượng mặt trời công

suất 5W tốc độ 1000 v/ph

Trang 44

Máy phát điện dùng gương lõm tập trung ánh

nắng vào đầu nóng của động cơ Stirling nằm ở tiêu điểm của gương

Trang 46

• Bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời này có thể sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như

bơm nước từ bể lên bồn chứa

hoặc dùng bơm nước từ ao hồ,

sông ngòi dùng cho tưới tiêu cho các nông trường

Trang 47

Phần 3 NẤU ĂN SỬ

DỤNG BẰNG NĂNG LƯỢNG

MẶT TRỜI

Trang 48

1 Đặt vấn đề

• Việt nam là một nước nhiệt đới, nằm ở vành đai nội chí tuyến nên tổng số giờ nắng trong năm lớn, ở

khu vực Miền Trung có khoảng 2900 giờ nắng và

với cường độ bức xạ cao, lên đến 950W/m2 do đó rất thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng các thiết bị

sử dụng năng lượng mặt trời Vì thế thiết bị nấu ăn

bằng năng lượng mặt trời thiết bị có hiệu suất

cao và rất phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam đặc biệt là ở các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên.

Trang 49

2 Phân loại

• Hiện có 2 dạng bếp được sử dụng:

Loại 1 bếp hình hộp dùng để đun nước và

nấu cơm, có giá khoảng 300.000 đồng/cái

Hướng các tia nắng mặt trời vào trung tâm

của một cái chậu nhôm Đặt nồi đựng thực

phẩm vào trong chậu nhôm Đậy một tấm

kính lên miệng chậu có gắn tấm phản chiếu ở phía sau Nhiệt độ sẽ tăng dần lên đến 120-

140 độ C Sau 1-2 giờ đun nấu, thực phẩm

bên trong sẽ chín

Trang 50

Bếp hình hộp

Trang 51

• Loại thứ 2 mới được sản xuất năm qua là

bếp hình parabol, gồm một chảo parabol

nhằm tập trung tia nắng mặt trời tại một

điểm để đun nấu.

• Bếp có giá thành hơi cao, khoảng 1 triệu

đồng/cái, song bù lại bếp nấu rất nhanh và đạt nhiệt độ cao như đun nấu bằng nhiên

liệu bình thường

Trang 52

Bếp nấu Parabon

Trang 53

• Các loại bếp nấu sử dụng năng lượng mặt trời này rất phù hợp với người dân vùng nông thôn nơi mà chất đốt chủ yếu là rơm rạ và củi nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ sức khoẻ và môi trường

• Các loại bếp này đã được triển khai rộng rãi và

được người dân rất ủng hộ ở các tỉnh Miền Trung

và Tây nguyên (hình 3) Với một hộ gia đình nếu dùng một bếp Parabôn có thể tiết kiệm được từ

150.000 ÷ 300.000 VNĐ/ tháng.

Trang 54

Triển khai ứng dụng các loại bếp nấu năng lượng mặt trời

Trang 55

• Với quy mô bếp nấu lớn mỗi gia

đình có thể lắp một bếp nếu có thể định vị theo hướng mặt trời trong một ngày loại này có phần gương phản xạ đặt ngoài nhà còn bếp

nấu đặt trong nhà nên rất thuận lợi cho quá trình nấu

Trang 56

Trang 58

1 Đặt vấn đề

• Ở Những vùng thừa nước biển và nắng nhưng khan hiếm nước ngọt, đã có thể cải thiện chất lượng cuộc sống với nước sạch cất bằng năng lượng mặt trời

Trang 59

• Năng lượng mặt trời còn có thể chưng cất nước lợ nhiễm mặn và nước biển thành nước uống tinh khiết cho cư dân vùng

thiếu nước ngọt, vùng biển đảo

Định dạng
Số trang	68
Dung lượng	11,68 MB