Bài giảng: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Nguồn năng lƣợng mặt trời (thiên văn) 2. Tế bào quang điện 3. Đặc tuyến IV của pin quang điện 4. Công nghệ chế tạo pin quang điện 5. Đặc tính làm việc của pin quang điện 6. Hệ điện mặt trời độc lập 7. Hệ điện mặt trời hòa lƣới 8. Tính toán kinh tế cho hệ hòa lƣới 9. Xu hƣớng sử dụng năng lƣợng mặt trời 10.Giải pháp công nghệ cho các hệ điện mặt trờiNguồn năng lƣợng mặt trời (thiên văn) 2. Tế bào quang điện 3. Đặc tuyến IV của pin quang điện 4. Công nghệ chế tạo pin quang điện 5. Đặc tính làm việc của pin quang điện 6. Hệ điện mặt trời độc lập 7. Hệ điện mặt trời hòa lƣới 8. Tính toán kinh tế cho hệ hòa lƣới 9. Xu hƣớng sử dụng năng lƣợng mặt trời 10.Giải pháp công nghệ cho các hệ điện mặt trời

Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh ĐH BÁCH KHOA TP.HCM Bài giảng: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Giảng viên: ThS Trần Công Binh 8/2013 C2: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI Nguồn lƣợng mặt trời (thiên văn) Tế bào quang điện Đặc tuyến I-V pin quang điện Công nghệ chế tạo pin quang điện Đặc tính làm việc pin quang điện Hệ điện mặt trời độc lập Hệ điện mặt trời hòa lƣới Tính tốn kinh tế cho hệ hòa lƣới Xu hƣớng sử dụng lƣợng mặt trời 10.Giải pháp công nghệ cho hệ điện mặt trời Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 1 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh C2: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI Năng lượng tái tạo Nguồn tài nguyên lượng mặt trời • • • • • • Trƣớc nói lƣợng mặt trời, tìm hiểu mặt trời: Nhƣ cƣờng độ ánh nắng Vị trí mặt trời đâu thời điểm Bức xạ mặt trời (insolation: incident solar radiation) Từ xác định xạ trung bình nhận đƣợc ngày Và chọn vị trí góc lắp đặt dàn pin mặt trời cho hiệu Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Renewable energy ressources on Earth by year Réf : human activities : 140 106 GWh Moon 25 106 GWh sun Earth 1600 109 GWh 45% 720 109 GWh transforme d In heat noyau 0,3 109 GWh 30% 25% directly converted at surface re-emitted to and atmosphère space Hydrocarbon fossil = stored solar energy Năng lượng tái tạo - Hydro cycles (88%) 350 109 GWh - wind, waves 32 109 GWh Photosynthesis (0,24%) 109 GWh 27 years = day Nguồn lượng mặt trời SC = số mặt trời = 1.377 kW/m2 Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Bức xạ lỗ đen mặt trời • Mặt trời – – • Đƣờng kính 1.4 triệu km Tổng cơng suất xạ điện từ 3.8 x 10 20 MW Vật thể đen – – – Là vật thể vừa hấp thụ hoàn toàn, vừa xạ hoàn hảo Bức xạ hoàn hảo – phát xạ lƣợng lƣợng đơn vị diện tích nhiều vật thể thực nhiệt độ Hấp thụ hoàn toàn – hấp thụ tất xạ, hoàn toàn khơng có phản xạ Năng lượng tái tạo Định luật Plank • Định luật Plank – bƣớc sóng phát xạ từ vật thể đen phụ thuộc vào nhiệt độ 3.74 108 E    14400    exp    1  T    (7.1) • λ = bƣớc sóng (μm) • Eλ = công suất phát xạ đơn vị diện tích • vật thể đen (W/m2-μm) T = nhiệt độ tuyệt đối (K) Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Phổ điện từ Ánh sáng nhìn thấy đƣợc có bƣớc sóng khoảng 0.4 đến 0.7 μm, với bƣớc sóng tia tử ngoại ngắn tia hồng dài Source: www.en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation Năng lượng tái tạo Phổ xạ trái đất 288oK Trái đất vật thể đen phát xạ 288K Hình 7.1 Diện tích dƣới đƣờng cong tổng cơng suất xạ phát Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Định luật Stefan-Boltzmann • Tổng cơng suất xạ vật thể đen đƣợc tính định luật xạ Stefan –Boltzman E  A T • • • • (7.2) E = tổng mức phát xạ vật thể đen (W) σ = số Stefan-Boltzmann = 5.67x10-8 W/m2-K4 T = nhiệt độ tuyệt đối (K) A = tổng diện tích bề mặt vật thể đen (m2) Năng lượng tái tạo 10 Quy tắc Wien • Bƣớc sóng mà cơng suất xạ đơn vị diện tích lớn 2898 max ( m)  o T ( K) • • • • (7.3) T = nhiệt độ tuyệt đối (K) λ = bƣớc sóng (μm) λmax =0.5 μm cho mặt trời, T = 5800 K λmax = 10.1 μm với trái đất (một vật đen), T = 288 K Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 11 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Bức xạ trái đất • Ví dụ 7.1: Trái đất vật thể đen, có nhiệt độ trung bình 17oC, diện tích bề mặt 5,1x1014m2 Tính cơng suất xạ bƣớc sóng có cơng suất xạ đỉnh So sánh với bƣớc sóng xạ đỉnh mặt trời 5800oK E  A T 2898 max (  m)  o T( K) (7.2) (7.3) Năng lượng tái tạo 12 Phổ xạ mặt trời bên ngồi khí Hình 7.2 Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 13 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Tỷ trọng khí m - Air Mass Ratio Khi tia nắng băng qua bầu khí quyển, lƣợng lƣợng đến đƣợc bề mặt trái đất bị suy hao Hình 7.3 • h1 = chiều dài đƣờng qua bầu khí với ánh • • nắng mặt trời đỉnh đầu h2 = chiều dài đƣờng qua bầu khí để đến bề mặt trái đất β = góc cao độ mặt trời Năng lượng tái tạo 14 Tỷ trọng khí - Air Mass Ratio air mass ratio m  h2 = h1 sin  (7.4) Hình 7.3 • Air Mass ratio (“AM1”) đồng nghĩa với mặt trời • • đỉnh đầu (m=1) AM0 bên ngồi bầu khí AM1.5 trị trung bình bề mặt trái đất (m=1.5) Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 15 Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Phổ mặt trời bề mặt trái đất Năng lượng tái tạo 16 Phổ mặt trời bề mặt trái đất m tăng lên mặt trời xuống thấp bầu trời Chú ý có sụ suy hao lớn xạ màu xanh trời m tăng cao, lý có màu đỏ mặt trời mọc lặn Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 17 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Quỹ đạo trái đất • Quay vòng 365.25 ngày theo quỹ đạo hình elip • Khoảng cách từ trái đất đến mặt trời:   360( n  93)   d  1.5 108 1  0.017sin    km (7.5) 365    • n = số ngày (bắt đầu từ ngày 1.1) • d (km) thay đổi từ 147x106 km vào ngày 2.1 đến • 152x106 km vào ngày 3.7 (tƣơng ứng với mùa đơng mùa hè) Đơn vị góc tính độ cho chƣơng Năng lượng tái tạo 18 Quỹ đạo trái đất • • • • • • Trong ngày, trái đất quay 360,99˚ Quỹ đạo trái đất quay gọi mặt phẳng hồn đạo Trái đất quay quanh trục nghiên 23.45˚ Ban ngày ban đêm dài vào ngày 21.3 21.9 (Xn phân Thu phân) Đơng chí ngày mà Bắc cực xa mặt trời Hạ chí ngày Bắc cực gần mặt trời Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 19 10 Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Xu hướng sử dụng lượng mặt trời Việt nam Năng lượng tái tạo 322 Xu hướng sử dụng lượng mặt trời Việt nam Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 323 162 Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Xu hướng sử dụng lượng mặt trời Việt nam Năng lượng tái tạo 324 Xu hướng sử dụng lượng mặt trời Việt nam Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 325 163 Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Xu hướng sử dụng lượng mặt trời Việt nam Năng lượng tái tạo 326 Xu hướng sử dụng lượng mặt trời Việt nam Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 327 164 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh 10 Giải pháp cơng nghệ cho hệ điện mặt trời Năng lượng tái tạo 328 Giải pháp công nghệ cho hệ điện mặt trời Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 329 165 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Giải pháp công nghệ cho hệ điện mặt trời Năng lượng tái tạo 330 Giải pháp công nghệ cho hệ điện mặt trời Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 331 166 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời độc lập: dành cho khu vực chưa có chưa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo 332 Hệ điện mặt trời độc lập: dành cho khu vực chưa có chưa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 333 167 Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Hệ điện mặt trời độc lập: dành cho khu vực chưa có chưa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo Hệ thống tích hợp “all in one” 334 Hệ điện mặt trời độc lập: dành cho khu vực chưa có chưa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 335 168 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Giải pháp cơng nghệ cho hệ điện mặt trời Máy phát điện dự phòng dùng acquy 336 Năng lượng tái tạo Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia – – – – – Điện mặt trời đƣợc biến đổi hòa trực tiếp lên lƣới điện quốc gia Hệ thống phát điện phân tán từ mái nhà Không dùng acquy, chi phí bảo dƣỡng thấp Cho phép nâng cấp Hệ điện mặt trời độc lập có điện lƣới quốc gia Dễ lắp đặt, vận hành, tuổi thọ cao Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 337 169 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo 338 Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Phát điện phân tán, không dùng acquy, giảm CO2, tuổi thọ cao, phí bảo dưỡng thấp 339 Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 170 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Đơn giản, hiệu quả, dễ lắp đặt, vận hành 340 Năng lượng tái tạo Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia OB: đặc thù cho điều kiện Việt Nam Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM W0 = W - W1 341 171 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo Thiết bị hòa lưới điện mặt trời 342 Hệ điện mặt trời hòa lưới ĐH Bách Khoa TP.HCM từ 2007 Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 343 172 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo 344 Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 345 173 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời hòa lưới điện quốc gia Giải pháp hệ điện mặt trời hòa lƣới: – – – – – – – Dễ lắp đặt, vận hành, tuổi thọ cao (>30 năm) Thời gian hoàn vốn chắn từ 10-12 năm theo giá điện hành Khơng dùng acquy, chi phí bảo dƣỡng thấp Thân thiện môi trƣờng, giảm phát thải CO2 Phát điện phân tán, dễ đầu tử mở rộng Phù hợp xu hƣớng phát triển nhu cầu tiêu thụ giá điện ngày tăng cao Đặc biệt hiệu Nhà Nƣớc, EVN chấp nhận mua điện mặt trời với giá ƣu đãi Năng lượng tái tạo 346 Hệ điện mặt trời lai – vừa hòa lưới điện quốc gia, vừa có dự trữ phòng cúp điện Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM Đặc thù cho điều kiện Việt Nam 347 174 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Hệ điện mặt trời lai – vừa hòa lưới điện quốc gia, vừa có dự trữ phòng cúp điện Năng lượng tái tạo 348 Tài liệu tham khảo Gilbert M Masters, "Renewable and Efficient Electric -Power Systems" -JOHN WILEY & SONS, 2004 PVPS Report, A Snapshot of Global PV 19922012, Preliminary information from the IEA PVPS Programme Report IEA-PVPS T1-22:2013 Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 349 175 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Trần Cơng Binh GV ĐH Bách Khoa TP.HCM Phone: 0908 468 100 Email: tcbinh@hcmut.edu.vn binhtc@yahoo.com Website: www4.hcmut.edu.vn/~tcbinh TB 350 ĐH Bách Khoa TP.HCM 176 ... chuẩn Năng lượng tái tạo 28 Vị trí mặt trời theo thời gian ngày Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 29 15 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Vị trí mặt trời theo thời gian ngày Năng lượng tái tạo. .. Năng lượng tái tạo - Hydro cycles (88%) 350 109 GWh - wind, waves 32 109 GWh Photosynthesis (0,24%) 109 GWh 27 years = day Nguồn lượng mặt trời SC = số mặt trời = 1.377 kW/m2 Năng lượng tái tạo. .. trời 5800oK E  A T 2898 max (  m)  o T( K) (7.2) (7.3) Năng lượng tái tạo 12 Phổ xạ mặt trời bên ngồi khí Hình 7.2 Năng lượng tái tạo ĐH Bách Khoa TP.HCM 13 Bìa giảng NLTT Trần Cơng Binh Tỷ