Các Ứng Dụng Năng Lượng Mặt Trời

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 m2 diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được dòng năng lượng khoảng 1.400 Joule trong một giây.

Nội Dung Phần 1: Tạo điện Phần 2: Ứng dụng cung cấp nhiệt & làm mát Phần 3: Ứng dụng nhiệt – điện Phần 4: Ứng dụng pin mặt trời (PV) Phần 5: Các ứng dụng Việt Nam Phần Năng lượng mặt trời tạo điện MẶT TRỜI •Mặt trời ngơi sinh cách 4,6 tỷ năm • Mặt trời ngơi trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99,68% khối lượng Hệ Mặt Trời • Trái Đất thiên thể khác hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, chổi bụi quay quanh Mặt Trời •Khoảng cách trung bình từ Mặt Trời đến Trái Đất khoảng 146,9 triệu kilơmét (1 đơn vị thiên văn AU) nên ánh sáng Mặt Trời cần phút 19 giây đến Trái Đất Các thuộc tính Mặt Trời – – – – – – – – – Đường kính Khối lượng Thể tích Khối lượng riêng Khoang cách TB tới TĐ Chu kỳ quay xích đạo Nhiệt độ trung tâm Nhiệt độ bề mặt Năng lượng giải phóng 1.392.520km 2x1030kg (332.930 KL TD) 1,3triệu V trái đất 1,41g/cm3 149.598.250km 26ngày 15triệu độ K 6000độK 4.1026 W Quang phổ Mặt Trời ngồi khí Trái Đất • Năng lượng Mặt Trời lượng dòng xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với phần nhỏ lượng hạt ngun tử khác phóng từ ngơi Dòng lượng tiếp tục phát phản ứng hạt nhân Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng tỷ năm • Năng lượng xạ điện từ Mặt Trời tập trung vùng quang phổ nhìn thấy Mỗi giây trơi qua, Mặt Trời giải phóng khơng gian xung quanh 3,827×1026 Joule Đối với Trái Đất • Năng lượng Mặt Trời nguồn lượng quan trọng điều khiển q trình khí tượng học trì sống Trái Đất Ngay ngồi khí Trái Đất, m2 diện tích vng góc với ánh nắng Mặt Trời, thu dòng lượng khoảng 1.400 Joule giây • Hiện nay, cơng ty học viện phát triển phương pháp để tăng tính thực tế cho lượng mặt trời Các cơng ty tiến hành nhiều nghiên cứu phát triển lĩnh vực trường đại học tiến hành nghiên cứu thiết bị điện mặt trời, đặc biệt xe dùng lượng mặt trời •Chiếc xe có gắn hệ thống i-Cool Một hệ thống điều hòa khơng khí sử dụng lượng mặt trời dùng cho xe tải có mặt thị trường vào đầu năm 2012 Các loại xe dùng lượng mặt trời xuất thường xun buổi trình diễn khoa học xe hơi, tàu sử dụng lượng mặt trời trở thành đề tài thú vị Các trường đại học học viện cạnh tranh thi thuộc lĩnh vực Các thi diễn Bắc Mỹ Solar Splash competition Frisian Nuon Solar Challenge Châu âu Đồ án Thuyền sử dụng lượng mặt trời sing viên thi Solar Splash competition Frisian Nuon Solar Challenge Tận thu • • Đối với sống lồi người, lượng Mặt Trời nguồn lượng tái tạo q báu Có thể trực tiếp thu lấy lượng thơng qua: Một phòng giặt California sử dụng lượng mặt trời Hiệu ứng quang điện, chuyển lượng photon Mặt Trời thành điện năng, pin mặt trời Năng lượng photon hấp thụ để làm nóng vật thể, tức chuyển thành nhiệt năng, Sử dụng cho bình nước nóng lượng mặt trời, Hóa nước máy nhiệt điện tháp Mặt Trời, Hoặc vận động hệ thống nhiệt máy điều hòa Mặt Trời • Tấm quang điện mặt trời chứa nhiều dãy pin lượng mặt trời chuyển ánh sáng thành điện Pin lượng mặt trời gọi pin quang điện Pin quang điện có tác dụng hấp thụ lượng mặt trời tạo dòng điện cực điện từ nghịch dấu • Trong ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng kW/m² đến mặt đất (khi Mặt Trời đứng bóng quang mây, mực nước biển) Tấm quang điện hồ nước Petaluma Mơ hình quang điện vũ trụ 10 Ứng dụng PV cho hợ gia đình Sản x́t điện tập trung • Cơng śt tương đới nhỏ cỡ vài MW • Cung cấp điện cho mợt khu vực hoặc cấp lên lưới Mợt sớ ứng dụng giao thơng PHẦN BƯỚC TIẾN CỦA CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC DỰ ÁN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM Bước tiến cơng nghệ lượng mặt trời Những nhà nghiên cứu viện RPI (Rensselaer Polytechnic Institute) phát minh tế bào lượng mặt trời có hiệu suất vượt trội hẳn hệ 52 Nhờ vào lớp phủ chống phản xạ đặc biệt, tế bào pin mặt trời RPI gần hồn hảo Nó có khả hấp thụ đến 96,21% lượng mặt trời chiếu đến tế bào tốt hấp thụ tối đa 67,4% 43% hiệu suất vượt trội cơng nghệ với khả sản xuất hàng loạt dễ dàng, tế bào mặt trời RPI bước tiến vượt bật Lớp phủ vật liệu nano tế bào pin mặt trời nhìn qua kính hiển vi điển tử 53 • Kể từ đầu năm 60 kỷ 19, mà kỹ sư, nhà sáng chế Auguste Mouchout người Pháp sử dụng nồi kín thuỷ tinh, đĩa hình parabơn mài bóng sức nóng mặt trời để tạo nước, cấp cho động nước chạy lượng mặt trời đến nay, cơng nghệ lượng nhiệt mặt trời (solar thermal energy - STE) có bước tiến dài 54 Cơng ty Ausra Inc đưa vào hoạt động trạm lượng nhiệt mặt trời (STE) Kimberlina Bakersfield (bang California, Mỹ) Đây trạm nhiệt điện mặt trời kể từ Cơng ty FPL Energy xây dựng hệ thống phát lượng mặt trời sa mạc Mojave vào cuối năm 1980 đầu năm 1990 Rẻ hơn, nhanh hơn, khoẻ Trạm lượng nhiệt mặt trời (STE) Kimberlina Bakersfield (bang California, Mỹ) với dãy 55 gương dài 300 m • Ngồi nhà máy trên, Ban Năng lượng bang California xét duyệt đề xuất năm nhà máy nhiệt điện mặt trời cỡ lớn, bao gồm dự án SES Solar Two (750 MW) cơng ty Stirling Energy Systems, tháp lượng mặt trời Ivanpah (400 MW) cơng ty BrightSource, dự án máng thu lượng mặt trời (250 MW) cơng ty Beacon Solar Kern County hai dự án lượng hỗn hợp (hybrid) có sử dụng máng thu lượng mặt trời để tạo cơng suất tổng 112 MW Sáu dự án nói cộng lại bổ sung 1.689 MW cho lưới điện Văn phòng Quản lý Đất Liên bang nghiên cứu u cầu đầu tư 34 nhà máy điện mặt trời miền Nam California, với tổng cơng suất khoảng 24 GW 56 Các dự án lượng mặt trời Việt Nam • Có tiềm NLMT,có cường độ xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng xạ lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm • Được khai thác cho hai nhu cầu sử dụng: sản xuất điện cung cấp nhiệt • cơng nghệ sử dụng NLMT: - Điện mặt trời dựa hiệu ứng quang điện - Nhiệt mặt trời dựa hiệu ứng nhà kính (nhiệt độ thấp) cơng nghệ nhiệt mặt trời hội tụ (nhiệt độ cao) Cơng nghệ điện mặt trời Quang điện Hệ Pin Mặt Trời 500W cho Trạm xá n Lập, Phú Thọ Hệ 500W cho hộ gia đình Đảo Quan Lạn, Quảng Ninh Cơng nghệ Nhiệt từ mặt trời • Hệ nước nóng NLMT 60m2, 5m3/ngày để sấy gỗ thiết bị đun nước nóng NLMT TT lượng thiết kế, sản xuất • Có nhiều dự án điện mặt trời phát triển Việt nam - Dự án điện khí hố nơng thơn Fondem FranceSolarlab Vietnam - Dự án nối lưới điện khí hố nơng thơn thực SolarLab với cơng tác Bộ Khoa học Cơng nghệ Việt nam (MOST) Atersa Tây Ban Nha - Dự án điện mặt trời với cơng suất 100 kWp (tài trợ Nedo - Japan) Gia Lai Rào cản việc ứng dụng • Cơng nghệ thiết kế, lắp ráp, vận hành bảo trì tương đối phức tạp • Phần lớn dự án điện mặt trời sử dụng nguồn vốn tài trợ vốn vay nước ngồi Do đó, có vài tổ chức, viện nghiên cứu trường đại học tham gia, phía doanh nghiệp, cá nhân chưa trọng với việc ứng dụng • Thiếu hỗ trợ Nhà nước đầu tư nghiên cứu, kinh phí, trang thiết bị kỹ thuật cho sản xuất • Chính sách hỗ trợ Nhà nước doanh nghiệp tham gia đầu tư, phát triển ngành lượng lên quy mơ cơng nghiệp THANKS FOR YOUR ATTENTION 62 [...]... Bình nước nóng năng lượng mặt trời 4 Phơi, sấy - Tận dụng nhiệt trực tiếp từ mặt trời để phơi khô Từ hải sản… …đến nông sản Sử dụng gián tiếp qua thiết bị sấy để sấy nông sản thực phẩm Gia nhiệt bổ sung Bộ thu Buồng lưu giữ nhiệt Không khí nóng Đường nối tắt Không khí lạnh Quạt Máy sấy cà phê năng lượng mặt trời 5 Ứng dụng vào làm mát Sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời Tháp làm... khi chất lỏng thì luân chuyển trong ống truyền nhiệt tới nơi cần dùng hay dự trữ 12 Phần 2 Ứng dụng cung cấp nhiệt và làm mát 13 1 Ứng dụng vào bếp nấu ăn Bếp năng lượng Mặt Trời là một thiết bị giữ các tia nắng và dùng năng lượng này để đun nấu các loại thực phẩm hoặc đun nước sôi  Các loại bếp năng lượng mặt trời - Bếp hình hộp - Bếp panel - Bếp dùng 2 lớp nồi - Bếp parabol   - - Nguyên lý hoạt... lượng mặt trời đun sôi nước để phòng bệnh dracunculiasis và nhiều chứng bệnh khác  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. .. khai ứng dụng các loại bếp nấu năng lượng mặt trời 22 23  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 24 2 Ứng dụng chưng cất nước  Ở những vùng thừa nước biển và nắng nhưng khan hiếm nước ngọt, đã có thể cải thiện chất lượng. .. tập trung tia nắng mặt trời tại một điểm để đun nấu Bếp có giá thành cao hơn so với bếp hình hộp, song bù lại bếp nấu rất nhanh và đạt nhiệt độ cao như đun nấu bằng nhiên liệu bình thường 20  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... hiệu ứng nhà kính nhằm giữ lại sức nóng trong bếp Không khí bên trong càng được cách ly kỹ với không khí bên ngoài thì hiệu năng càng cao Bếp panel Bếp hotpot Bếp hình hộp Bếp parabol  Bếp năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới ở Odeillo, miền nam nước Pháp Bếp đạt đến nhiệt độ hơn 3000°C, do Trung Tâm Ngiên Cứu Khoa Học Quốc Gia (CNRS) thiết lập  Ở Ghana, một phụ nữ làng Zouzugu đang dùng bếp năng lượng. .. lợi cho quá trình nấu 24 2 Ứng dụng chưng cất nước  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 25 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  Chỉ với một bộ chưng cất nước gồm một hộp đựng nước...Máy đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời để đun 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 đun 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 11 Thiết bị thu (thường được sơn màu tối) đảm bảo sự chuyển đổi tia bức xạ mặt trời thành nhiệt, trong khi... 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 18 Hiện có 2 dạng bếp được sử dụng phổ biến ở Việt Nam • Loại 1 bếp hình hộp dùng để đun nước và nấu cơm 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... dụng vào làm mát Sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời Tháp làm mát trao đổi nhiệt Bộ thu NL MT đường nhánh Bình trữ năng lượng Bình sinh hơi Bình ngưng Van tiết lưu Bộ trao đổi nhiệt của môi chất chất tải lạnh đi sử dụng Bình hấp thụ Phần 3 Ứng dụng Nhiệt – Điện 35 1 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