Thiết kế chế tạo mô hình bơm nước sử dụng pin năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI PHƯỚC TRẢI THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BƠM NƯỚC SỬ DỤNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI PHƢỚC TRẢI THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BƠM NƢỚC SỬ DỤNG PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC-60520116 Hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 ii QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI iii LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Mai Phƣớc Trải Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1989 Nơi sinh: Đồng Tháp Dánhình 3x4 &đóngmộc giáplạihình Quê quán: Tân Nghĩa, Cao Lãnh, Đồng Tháp Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc học tập, nghiên cứu: Giảng viên, Trƣờng Đai Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long Chỗ riêng địa liên lạc: 73Nguyễn Huệ, Phƣờng 2, TP.Vĩnh Long Điện thoại quan: 0703822141 Điện thoại nhà riêng: 01669866665 Fax: 0703821003 E-mail: traimp@vlute.edu.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Cao Đẳng qui Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 03/2011 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Cao Đẳng Sƣ Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long Ngành học: Cơ Khí Động Lực Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2011 đến 03/2013 Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Tên đồ án, luận án tốt nghiệp: Biên soạn giáo trình môn học thực tập ô tô Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án tốt nghiệp: 01/2013 Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngƣời hƣớng dẫn: GVC.Ths.Nguyễn Văn Toàn Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/20113 đến 10/2015 i Nơi học (trƣờng, thành phố): Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Tên luận văn: Thiết kế chế tạo mô hình bơm nƣớc sử dụng pin lƣợng mặt trời Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 10/2015 Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngƣời hƣớng dẫn: TS Lê Thanh Phúc Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trƣờng, viện, nƣớc): Tên luận án: Ngƣời hƣớng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Anh Văn B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp, số bằng, ngày & nơi cấp: III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 01-06-2013 Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long Giảng viên IV CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC (Kýtên, đóng dấu) Ngày 09 tháng 09 năm 2015 Ngƣời khai ký tên Mai Phƣớc Trải ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 09 năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) Mai Phƣớc Trải iii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn: - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Vĩnh Long - Thầy cô làm việc phòng, khoa chuyên môn, thƣ viện, đặc biệt phòng Đào tạo sau đại học, khoa khí động lực trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh - Thầy cô làm việc phòng tổ chức hành chính, phòng kế toán tài vụ, phòng đào tạo, phòng quản lý khoa học, thƣ viện, khoa khí Động lực trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Vĩnh Long - Thầy hƣớng dẫn tiến sĩ Lê Thanh Phúc tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, động viênvà tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Xin kính chúc thầy mạnh khỏe, vui tƣơi, hạnh phúc tiến bƣớc nghiệp giáo dục - Thầy phản biện luận văn có ý kiến đóng góp giúp em hoàn thiện đƣợc tốt luận văn Chúc thầy vui vẻ, khỏe mạnh, hạnh phúc - Thầy cô tham gia giảng dạy lớp cao học ngành kỹ thuật khí động lực niên khóa 2013 – 2015B - Gia đình, ngƣời thân, đồng nghiệp, bạn bè Đã tận tình giúp đỡ động viên tạo kiện thuận lợi mặt giúp hoàn thành khóa học Tp HCM, Ngày 18 tháng 09 năm 2015 Ngƣời nghiên cứu Mai Phƣớc Trải iv TÓM TẮT Luận văn trình bày việc thiết kế thi công mô hình bơm nƣớc sử dụng pin lƣợng phục vụ cho đời sống sản xuất, sinh hoạt cho ngƣời dân nông thôn Đồng sông Cửu Long Ngƣời sử dụng vận hành hai chế độ bơm có hẹn thời gian hẹn thời gian Tác giả sử dụng vi điều khiển PIC18F4550-40 hãng Microchip để đọc dòng điện đầu vào từ cảm biến dòng ACS756-50 điện áp đầu vào, điện áp đầu từ cầu phân áp, đọc nhiệt độ pin từ cảm biến nhiệt độ LM35, để điều khiển tần số đóng mở mạch kích MOSFET mạch công suất, điều khiển đóng mở Relay, tính toán hiển thị điện áp, công suất pin, nhiệt độ, thời gian bơm lên hình LCD Ngoài mạch có tụ IC ổn áp nguồn 7812 dùng để ổn định điện áp nguồn tụ dùng để bù sụt áp giúp cho mạch hoạt hoạt động ổn định Kết thực nghiệm cho thấy mô hình hoạt động ổn định đạt yêu cầu đề Điện áp đầu vào mạch từ pin lƣợng mặt trời thay đổi liên tục từ 14V đến 18V Điện áp phục thuộc vào cƣờng độ xạ ánh nắng mặt trời chiếu xuống diện tích pin Điện áp đầu mạch cấp cho tải dao động nhỏ từ 24V đến 26V Bằng kết thực nghiệm cho thấy, điện áp đầu khỏi mạch nạp cho ắc qui ổn định so với điện áp cấp cho bơm hoạt động công suất bơm lớn bình ắc qui Điện áp từ ắc qui cấp cho bơm qua Relay giảm theo thời gian, giá trị dao động từ 24V đến 22V dừng bơm Từ khóa: Mô hình bơm nƣớc, Pin lƣợng mặt trời, Mạch điều khiển bơm v ABSTRACT The key content of this thesis is about the design of water pumping model using in order to serve the production, irrigation systems and everyday living for rural residents in Mekong Delta This system can be used in dual-mode operation including pump with timer and no timer The author has used its micro controllers PIC18F4550-40 from the Microchip producer to read the input current flow from its sensor ACS756-50, and the input, output voltage from the potentiometer, read the temperature of the battery from a sensor LM35 to control all Commutation frequency which is used to open or close fiel circuit MOSFET of the power circuit, control the opening of the Relay, calculate and display voltage, battery capacity, temperature, time diaphragm in the LCD Besides, the circuits also have capacitors and IC 7812 voltage regualator which are used for stablizing the voltage source, and the other capacitors are used to compensate for the voltage as it is lower in order to make the circuit stable Experimental results show that the model works quite stably and effectively The input voltage of solar panels is changing continuously from 14V to 18V dependent on the radiation intensity of sun which shines down the square of the battery However, the output voltage has not changed drammatically from 24V to 26V With the experiment, it can be seen the output voltage of the circuit which charges the battery is more stable than that of the pump since the model of using the pump power is more than the battery power If the voltage from the battery which supplies to pump has decreased through RELAY from 24V to 22V, it will stop working Keywords: Models of water pump, Solar batteries, Pump control circuit vi MỤC LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI .iii LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xii DANH MỤC HÌNH xiii DANH MỤC CÁC BẢNG xvii Chƣơng TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tồng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2 Các kết nghiên cứu ứng dụng nƣớc 1.2.1 Các kết nghiên cứu ứng dụng nƣớc 1.2.2 Các kết nghiên cứu ứng dụng nƣớc 1.3 Mục đích đề tài 12 1.4 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 12 1.4.1 Nhiệm vụ 12 1.4.2 Giới hạn đề tài 13 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 13 1.6 Điểm đề tài 13 1.7 Giá trị thực tiễn đề tài 13 1.8 Bố cục luận văn 14 vii Chƣơng 15 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA LUẬN VĂN 15 2.1 Lý thuyết Mặt trời nguồn xạ Mặt trời 15 2.1.1 Lý chọn lƣợng mặt trời 15 2.1.2 Mặt trời 15 2.1.3 Nguồn xạ Mặt trời 16 2.2 Cơ sở lý thuyết Pin lƣợng Mặt Trời 18 2.2.1 Pin lƣợng Mặt trời gì? 18 2.2.2 Lịch sử pin lƣợng Mặt Trời 19 2.2.3 Nền tảng pin lƣợng Mặt trời 19 2.2.4 Vật liệu chế tạo pin lƣơng mặt trời 21 2.2.5 Cấu tạo nguyên lý hoạt động pin lƣơng Mặt trời 22 2.2.5.1 Cấu tạo 22 2.2.5.2 Nguyên lý hoạt động 23 2.2.6 Hiệu suất pin lƣợng Mặt trời 25 2.2.7 Ƣu nhƣợc điểm pin lƣợng Mặt Trời 26 2.2.7.1 Ƣu điểm lƣợng Mặt trời 26 2.2.7.2 Nhƣợc điểm pin lƣợng mặt trời 27 2.2.8 Đặc tính làm việc pin mặt trời 27 2.3 Lý thuyết công suất cực đại pin lƣợng Mặt trời 31 2.3.1 Tầm quan trọng việc dò tìm công suất cực đại 31 2.3.2 Thuật toán Perturb & Observe (P&O) để tìm điểm công suất cực đại 32 2.4 Lý thuyết biến đổi điện áp hệ thống pin lƣợng Mặt trời 35 2.4.1 Bộ biến đổi điện áp DC/DC 35 2.4.2 Bộ biến đổi áp DC/DC boost converter 36 2.5 Giới thiệu động bơm nƣớc tính toán sở lý thuyết 39 viii 2.5.1 Ƣu điểm động điện xoay chiều động điện chiều 39 2.5.1.1 Ƣu điểm động điện xoay chiều 39 2.5.1.2 Ƣu động điện chiều 39 2.5.2 Cấu tạo máy bơm nƣớc 39 2.5.3 Nguyên lý hoạt động bơm màng 41 2.5.3 Một số lợi điểm máy bơm màng 43 2.5.4 Đặt tính việc bơm màng 43 2.6 Cở sở lý thuyết tính toán hệ thống pin lƣợng Mặt trời 45 2.6.1 Tính tổng lƣợng tiêu thụ điện tất thiết bị sử dụng ngày 45 2.6.2 Tính số Watt-hour pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải ngày 45 2.6.3 Tính toán kích cở pin mặt trời cần sử dụng 45 2.6.4 Tính toán ắc qui (battery) 46 2.7 Lý thuyết hƣớng dẫn sử dụng bảo dƣỡng ắc qui 47 2.7.1 Nguyên lý hoạt động ắc qui 47 2.7.2 Hƣớng dẫn cách nạp điện cho ắc qui trƣớc sử dụng 47 2.7.3 Hƣớng dẫn cách nạp điện ắc qui trog trình sử dụng 49 2.7.4 Bảo quản 50 Chƣơng 51 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BƠM NƢỚC 51 3.1 Các yêu cầu kỹ thuật chế tạo mô hình bơm nƣớc 51 3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật 51 3.1.2 Yêu cầu kinh tế 51 3.2 Sơ đồ mô hình 51 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc mô hình 51 3.2.2 Sơ đồ kết cấu mô hình 52 3.2.3Tính hệ thống pin lƣợng mặt trời sử dụng cho mô hình 54 ix 3.3 Chọn thiết bị cho mô hình 55 3.3.1 Chọn Thông số kỹ thuật cho pin lƣợng Mặt Trời 55 3.3.2 Chọn thông số kỹ thuật cho máy bơm nƣớc 57 3.3.2.1 Tính toán ống hút máy bơm 58 3.3.2.2 Tính toán vòi phun nƣớc 58 3.3.3 Chọn ắc qui 59 3.4 Thi công bo mạch cho mô hình 60 3.4.1 Chọn linh kiện điện tử cho bo mạch 60 3.4.2 Yêu cầu của linh kiện điện tử 60 3.4.3 Mạch điều khiển công suất 60 3.4.3.1 Tính toán chọn linh kiện điện tử cho mạch công suất 61 3.4.3.2 Giải thuật chƣơng trình điều khiển điện áp mạch công suất 63 3.4.3.3 Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển công suất 63 3.4.4 Mạch nguồn cho vi điều khiển 64 3.4.5 Mạch Cảm biến dòng ACS756-50 65 3.4.6 Mạch Reset cho vi điều khiển hiển thị LCD 16x2 65 3.4.7 Sơ đồ mạch điều khiển relay 67 3.4.7.1 Giản thuật khiển relay bơm 68 3.4.7.2 Mạch điều khiển Relay lấy điện áp từ pin cấp cho bơm 68 3.4.7.4 Mạch điều khiển Relay lấy điện áp từ pin nạp cho ắc qui 71 3.4.8 Sơ đồ mạch nút nhấn bơm 72 3.4.9 Sơ đồ mạch nút nhấn tăng thời gian bơm 72 3.4.10 Sơ đồ mạch nút nhấn thời gian bơm giảm 73 3.4.11 Giản thuật điều khiển nút nhấn hẹn không hẹn thời gian bơm 74 3.5 Quy trình làm mach 74 Chƣơng 77 x THỰC NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 77 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 77 4.1 Các quy định an toàn vận hành thiết bị 77 4.1.1 Các quy định an toàn 77 4.1.2 Những vấn đề cần lƣu ý tai nạn xảy 77 4.1.3 Những quy định làm việc với ắc qui 78 4.1.4 Kiểm tra hệ thống trƣớc vận hành 78 4.1.5 Kiểm tra hàng ngày 79 ết bị 79 4.1.6 4.2 Hƣớng dẫn lắp đặt đấu dây cho mô hình 79 4.3 Hƣớng dẫn vận hành thiết bị 82 4.3.1 Một số yêu cầu vận hành thiết bị 82 4.3.2 Hoạt động mô hình 82 4.3.3 Các trƣờng hợp hoạt động mô hình thực tế nhƣ sau 84 4.4 Kết thực nghiệm 85 4.4.1 Thực nghiệm đo điện áp đầu vào điện áp đầu bơm hoạt động 85 4.4.2 Thực nghiệm đo điện áp đầu vào điện áp đầu nạp điện cho ắc qui 87 4.4.3 Thực nghiệm bơm ắc qui 89 4.4.4 Nhận xét kết thực nghiệm 89 4.5 Thực nghiệm thực tiễn bơm nƣớc tƣới cho hoa màu 89 4.6 Đánh giá kết đạt đƣợc 90 4.7 Kết luận 91 4.8 Hƣớng phát triển đề tài nghiên cứu 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 96 Phụ lục: Chƣơng trình code mạch 96 xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT NL: Năng lƣợng NLMT: Năng lƣợng mặt trời CĐNL: Chuyển đổi lƣợng KHCNMT: Khoa học công nghệ môi trƣờng KHCN&Y/T: Khoa học công nghệ y tế MPPT (Maximum Power Point tracking): Dò tìm điểm làm việc có công suất cực đại PV (Photovoltaic): Pin quang điện, biến quang thành điện MPP (Maximum Power Point): Điểm làm việc ứng với công suất cực đại pin lƣợng mặt trời GP(Global peaks): Đỉnh công suất lớn P&O(Perturb & Observe): Thuật toán quan sát nhiễu loạn để đạt đến điểm cực đại DC/DC: Direct current/Direct current xii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô hình thiết bị chƣng cất nƣớc hình hộp hình tháp Hình 1.2: Xe lƣợng mặt trời Hình 1.3: Helios UAV chuyến bay sử dụng lƣợng mặt trời Hình 1.4: Công viên quang điện Lieberose 71,8 MW Đức Hình 1.5: Các PS10 tập trung ánh sáng mặt trời từ cánh đồng heliostats tháp trung tâm Hình1.6: Bát lƣợng mặt trời Auroville, Ấn Độ Hình 1.7: Khử trùng nƣớc lƣợng mặt trời 10 Hình 1.8: Hệ thống nƣớc nóng lƣợng mặt trời 10 Hình 2.1: Cấu trúc mặt trời 15 Hình 2.2: Dải xạ điện từ 17 Hình 2.3: Cấu trúc pin lƣơng Mặt trời 18 Hình 2.4: Ảnh Alexandre Edmond Becquere 19 Hình 2.5: Quá trình tạo panel pin mặt trời 21 Hình 2.6: Các loại cấu trúc tinh thể pin Mặt Trời 21 Hình 2.7: Cấu tạo phần tử pin mặt trời 22 Hình 2.8: Cấu tạo pin lƣợng Mặt trời 22 Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 23 Hình 2.10: Hệ thống mức lƣợng E1 < E2 23 Hình 2.11 Các vùng lƣợng 24 Hình 2.12: Đƣờng đặc tính làm việc V-1 pin mặt trời 28 Hình 2.13: Sơ đồ tƣơng đƣơng pin mặt trời 29 Hình 2.14: Đƣờng V - I pin mặt trời phụ thuộc vào cƣờng độ xạ Mặt trời 29 Hình 2.15: Đƣờng cong đặc tính V-I pin mặt trời phụ thuộc vào nhiệt độ 30 xiii Hình 2.16: Đƣờng đặc tính tải pin mặt trời 30 Hình 2.17: Đặc tính I-V với xạ thay đổi, quỹ đạo điểm công suất cực đại (25oC) 32 Hình 2.18: Đặc tính I-V với xạ thay đổi, quỹ đạo điểm công suất cực đại (50oC) 32 Hình 2.19: Lƣu đồ giải thuật P&O 33 Hình 2.20: Đặc tính công suất – điện áp pin 33 Hình 2.21: Phản ứng giải thuật P&O điều kiện xạ tăng dần 34 Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý mạch boost 36 Hình 2.23: Mạch điện S đóng 37 Hình 2.24: Dạng sóng điện áp dòng điện cuộn dây L S đóng 37 Hình 2.25: Mạch điện S mở 38 Hình 3.26: Dạng sóng điện áp dòng điện L S mở 38 Hình 2.27: Cấu tạo động điện 40 Hình 2.28 : Cấu tạo đầu bơm 40 Hình 2.29: Nguyên lý hoạt động hút 42 Hình 2.30: Nguyên lý hoạt động đẩy 42 Hình 2.31: Điểm làm việc máy bơm 43 Hình 2.32: Nguyên lý hoạt động ắc qui 47 Hình 2.33: Nạp điện cho ắc qui trƣớc sử dụng 48 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý bơm nƣớc sử dụng pin lƣợng mặt trời 52 Hình 3.2: Hình chiếu đứng, chiếu cạnh, chiếu mô hình 53 Hình 3.3: Hình ảnh 3D mô hình 54 Hình 3.5: Ảnh máy bơm nƣớc 57 Hình 3.6: Hình ảnh ắc qui 59 Hình 3.7: Phần mạch điều khiển công suất 61 Hình 3.8: Giải thuật chƣơng trình điều khiển điện áp mạch công suất 63 Hình 3.9: Mạch nguồn vi điều khiển 64 xiv Hình 3.10: Cảm biến dòng ACS756-50 65 Hình 3.11: Mạch Reset cho vi điều khiển hiển thị LCD 16x2 66 Hình 3.12: Giản thuật hiển thị lên hình LCD 66 Hình 3.13: Mạch điều khiển Relay 67 Hình 3.14: Giản thuật điều khiển relay bơm 68 Hình 3.15: Mạch điều khiển Relay dùng Transistor T4(NPN) 68 Hình 3.16: Mạch điều khiển Relay dùng Transistor T5 (NPN) 70 Hình 3.17: Mạch điều khiển Relay dùng Transistor T6(NPN) 71 Hình 3.18: Sơ đồ mạch nút nhấn bơm 72 Hình 3.19: Sơ đồ mạch nút nhấn tăng thời gian bơm 73 Hình 3.20: Sơ đồ mạch nút nhấn giảm thời gian bơm 73 Hình 3.21: Giản thuật điều khiển nút nhấn hẹn không hẹn thời gian bơm 74 Hình 3.22: Bo mạch 75 Hình 3.23: Bo mạch dƣới 75 Hình 3.24: Bo mạch linh kiện 76 Hình 3.25: Mạch thi công xong 76 Hình 4.1: Mô hình hình bơm nƣớc sử dụng pin lƣợng mặt trời 80 Hình 4.2: Đấu nối tiếp hai bình ắc qui 80 Hình 4.3: Liên kết pin lƣợng mặt trời với bo mạch 81 Hình 4.4: Liên kết bo mạch với ắc qui 81 Hình 4.5: Liên kết bo mạch với bơm 82 Hình 4.6: Bơm hoạt động chế độ hẹn thời gian 83 Hình 4.7: Bơm hoạt động chế độ có hẹn thời gian 83 Hình 4.8: Relay hoạt động LED1 bật sáng 84 Hình 4.9: Relay hoạt động LED2 bật sáng 85 Hình 4.10: Relay hoạt động LED3 bật sáng 85 xv Hình 4.11: Thực nghiệm đo điện áp đầu vào từ pin, điện áp đầu khi bơm hoạt động 86 Hình 4.12 : Thực nghiệm đo điện áp đầu vào từ pin, điện áp đầu nạp điện cho ắc qui 87 Hình 4.13: Thực nghiệm thực tiễn bơm nƣớc tƣới cho hoa màu 90 xvi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thông số điện áp nạp ắc qui 48 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật pin lƣợng mặt trời 56 Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật máy bơm nƣớc 57 Bảng 4.1: Thực nghiệm đo điện áp đầu vào từ pin điện áp đầu khi bơm hoạt động 86 Bảng 4.2: Thực nghiệm đo điện áp đầu vào từ pin điện áp đầu nạp điện cho ắc qui 88 Bảng 4.3: Chi phí gia công mô hình 90 xvii Chƣơng TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Tồng quan lĩnh vực nghiên cứu Cùng với phát triển mạnh công nghiệp, tăng trƣởng mạnh kinh tế kéo theo nhu cầu sử dụng lƣợng điện toàn cầu nói chung Việt Nam nói riêng tăng lên nhanh Hiện nguồn lƣợng hóa thạch khai thác nhƣ dầu mỏ, khí đốt, khí thiên nhiên, than đá, nguồn lƣợng chủ yếu[1] Các nguồn lƣợng ngày cạn kiệt việc khai thác không quy hoạch dẫn đến hậu môi trƣờng, phá vỡ cân sinh thái tự nhiên, ô nhiễm bầu không khí làm “thủng tầng ozone bầu khí quyển”, gây hiệu ứng nhà kính, lũ lụt, hạn hán, sóng thần, mƣa axit sƣơng mù Do vấn đề đặt cần phải khai thác quy hoạch phải tìm nguồn lƣợng để thay nguồn lƣợng hóa thạch để đảm bảo nhu cầu cung cấp đủ lƣợng tƣơng lai với công suất lớn[2] Để giải vấn đề cấp bách xu hƣớng toàn giới nhƣng năm qua định hƣớng tƣơng lai tăng cƣờng khai thác nguồn lƣợng sạch, có tiềm lớn dồi tự nhiên nhƣ lƣợng mặt trời, lƣợng gió, lƣợng nƣớc biển, khí đốt biogas[2] Trong lƣợng mặt trời ngày phổ biến chúng có nhiều ƣu điểm cho phƣơng pháp phát điện nhƣ: - An toàn cho ngƣời sử dụng - Không gây ô nhiễm môi trƣờng - Đây nguồn lƣợng vô tận không hết Năng lƣợng mặt trời lƣợng đƣợc tạo từ ánh sáng mặt trời, nguồn lƣợng đủ gần nhƣ vô tận nhu cầu ngƣời, không gây ô nhiễm môi trƣờng[3] Ở Việt Nam vị trí địa lý nằm gần đƣờng xích đạo, tính từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, nên Việt Nam nằm khu vực có cƣờng độ xạ mặt trời tƣơng đối cao tạo cho Việt Nam có đƣợc nguồn lƣợng tái tạo lƣợng mặt trời vô to lớn[4] Theo nhà nghiên cứu giới số nắng trung bình Việt Nam ngày khoảng 6-8 giờ, Số giời nắng năm phía Bắc 1600 miền Nam 2600 Nhƣ cƣờng độ xạ mặt trời trung bình ngày S K L 0 [...]... 2.1 Lý thuyết về Mặt trời và nguồn bức xạ Mặt trời 15 2.1.1 Lý do chọn năng lƣợng mặt trời 15 2.1.2 Mặt trời 15 2.1.3 Nguồn bức xạ Mặt trời 16 2.2 Cơ sở lý thuyết của Pin năng lƣợng Mặt Trời 18 2.2.1 Pin năng lƣợng Mặt trời là gì? 18 2.2.2 Lịch sử về pin năng lƣợng Mặt Trời 19 2.2.3 Nền tảng của pin năng lƣợng Mặt trời ... 76 Hình 3.25: Mạch đã thi công xong 76 Hình 4.1: Mô hình hình bơm nƣớc sử dụng pin năng lƣợng mặt trời 80 Hình 4.2: Đấu nối tiếp hai bình ắc qui 80 Hình 4.3: Liên kết giữa pin năng lƣợng mặt trời với bo mạch 81 Hình 4.4: Liên kết giữa bo mạch với ắc qui 81 Hình 4.5: Liên kết giữa bo mạch với bơm 82 Hình 4.6: Bơm hoạt động ở chế độ không có... liệu chế tạo pin năng lƣơng mặt trời 21 2.2.5 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của pin năng lƣơng Mặt trời 22 2.2.5.1 Cấu tạo 22 2.2.5.2 Nguyên lý hoạt động 23 2.2.6 Hiệu suất của pin năng lƣợng Mặt trời 25 2.2.7 Ƣu và nhƣợc điểm của pin năng lƣợng Mặt Trời 26 2.2.7.1 Ƣu điểm của năng lƣợng Mặt trời 26 2.2.7.2 Nhƣợc điểm của pin năng lƣợng mặt. .. một panel pin mặt trời 21 Hình 2.6: Các loại cấu trúc tinh thể của pin Mặt Trời 21 Hình 2.7: Cấu tạo của một phần tử pin mặt trời 22 Hình 2.8: Cấu tạo của một tấm pin năng lƣợng Mặt trời 22 Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động pin mặt trời 23 Hình 2.10: Hệ thống 2 mức năng lƣợng trong đó E1 < E2 23 Hình 2.11 Các vùng năng lƣợng 24 Hình 2.12: Đƣờng... điện cho ắc qui trƣớc khi sử dụng 48 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý bơm nƣớc sử dụng pin năng lƣợng mặt trời 52 Hình 3.2: Hình chiếu đứng, chiếu cạnh, chiếu bằng của mô hình 53 Hình 3.3: Hình ảnh 3D của mô hình 54 Hình 3.5: Ảnh về máy bơm nƣớc 57 Hình 3.6: Hình ảnh về ắc qui 59 Hình 3.7: Phần mạch điều khiển công suất 61 Hình 3.8: Giải thuật chƣơng... lƣợng mặt trời tại Auroville, Ấn Độ 9 Hình 1.7: Khử trùng nƣớc năng lƣợng mặt trời 10 Hình 1.8: Hệ thống nƣớc nóng năng lƣợng mặt trời 10 Hình 2.1: Cấu trúc của mặt trời 15 Hình 2.2: Dải bức xạ điện từ 17 Hình 2.3: Cấu trúc của pin năng lƣơng Mặt trời 18 Hình 2.4: Ảnh của Alexandre Edmond Becquere 19 Hình 2.5: Quá trình tạo một panel pin mặt. .. của pin mặt trời 28 Hình 2.13: Sơ đồ tƣơng đƣơng của pin mặt trời 29 Hình 2.14: Đƣờng V - I của pin mặt trời phụ thuộc vào cƣờng độ bức xạ Mặt trời 29 Hình 2.15: Đƣờng cong đặc tính V-I của pin mặt trời phụ thuộc vào nhiệt độ 30 xiii Hình 2.16: Đƣờng đặc tính tải của pin mặt trời 30 Hình 2.17: Đặc tính I-V với bức xạ thay đổi, quỹ đạo của điểm công suất cực đại (25oC) 32 Hình. .. 51 3.2 Sơ đồ của mô hình 51 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của mô hình 51 3.2.2 Sơ đồ kết cấu của mô hình 52 3.2.3Tính hệ thống pin năng lƣợng mặt trời sử dụng cho mô hình 54 ix 3.3 Chọn các thiết bị cho mô hình 55 3.3.1 Chọn Thông số kỹ thuật cho pin năng lƣợng Mặt Trời 55 3.3.2 Chọn thông số kỹ thuật cho máy bơm nƣớc 57 3.3.2.1... MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô hình thiết bị chƣng cất nƣớc ngọt hình hộp và hình tháp 4 Hình 1.2: Xe năng lƣợng mặt trời 6 Hình 1.3: Helios UAV trong chuyến bay sử dụng năng lƣợng mặt trời 6 Hình 1.4: Công viên quang điện Lieberose 71,8 MW tại Đức 7 Hình 1.5: Các PS10 tập trung ánh sáng mặt trời từ cánh đồng heliostats 8 trên một tháp trung tâm 8 Hình1 .6: Bát năng. .. về hƣớng dẫn sử dụng và bảo dƣỡng ắc qui 47 2.7.1 Nguyên lý hoạt động của ắc qui 47 2.7.2 Hƣớng dẫn cách nạp điện cho ắc qui trƣớc khi sử dụng 47 2.7.3 Hƣớng dẫn cách nạp điện ắc qui trog quá trình sử dụng 49 2.7.4 Bảo quản 50 Chƣơng 3 51 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BƠM NƢỚC 51 3.1 Các yêu cầu kỹ thuật khi chế tạo mô hình bơm nƣớc