Nội dung chính của đề tài gồm 4 chương: Chương 1 Tổng quan về năng lượng Mặt Trời, chương 2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của tấm pin Mặt Trời, chương 3 Mô phỏng và khảo sát đặc tính tấm pin Mặt Trời và chương 4 Lắp ráp, điều khiển hệ thống định hƣớng Mặt Trời và hệ thống lau rửa tấm pin Mặt Trời tự động
Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System MỤC LỤC MỤC LỤC .1 MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI .6 1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1.1 Tình hình sử dụng lƣợng mặt trời giới 1.1.2 Tình hình sử dụng lƣợng mặt trời Việt Nam .11 CHƢƠNG NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CẤU TẠO PV CELLS 16 2.1 CẤU TẠO CỦA TẤM PIN MẶT TRỜI .16 2.1.1 Giới thiệu bán dẫn .16 2.1.2 Nguyên lý làm việc pin Mặt trời 21 2.2 CẤU TẠO TẤM PIN MẶT TRỜI 24 2.2.1 Cấu tạo Pin Mặt trời .24 2.2.2 Các thông số sỹ thuật .28 2.2.3 Các hệ Pin Mặt trời 30 2.3 TIỂU KẾT 31 CHƢƠNG MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT ĐẶC PV CELLS .33 3.1 MƠ HÌNH TỐN HỌC .33 3.1.1 Mơ hình tốn học đơn giản Pin Mặt trời 33 3.1.2 Mơ hình chi tiết Pin mặt trời 34 3.1.3 Các yếu tố mơi trƣờng ảnh hƣởng đến đặc tính Pin Mặt Trời 35 3.2 MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH TẤM PIN MẶT TRỜI .36 3.2.1 Giới thiệu chung Matlab 36 3.2.2 Sơ đồ lập trình Guide đƣờng đặc tính PV-Cells .36 3.2.3 Kết mơ đƣờng đặc tính PV Cells 39 TIỂU KẾT 43 CHƢƠNG LẮP RÁP, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LAU RỬA PV CELLS VÀ HỆ THỐNG ĐỊNH HƢỚNG MẶT TRỜI SOLAR TRACKING 44 Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System 4.1 TỔNG QUAN 44 4.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 45 4.2.1 Hệ thống lau rửa Pin Mặt Trời 45 4.2.2 Hệ thống định hƣớng Mặt Trời 46 4.3 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 47 4.3.1 Hệ thống lau rửa Pin .47 4.3.2 Hệ thống định hƣớng Mặt Trời 50 4.3.3 Mơ hình thực tế 51 4.4 TIỂU KẾT 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển vƣợt bậc ngành lƣợng nói chung ngành lƣợng mặt trời nói riêng, sống ngƣời chuyển sang thời đại mới, thời đại lƣợng xanh Với việc nghiên cứu, phát triển đƣa sử dụng nguồn lƣợng tái tạo, lƣợng xanh nhƣ: lƣợng gió, lƣợng mặt trời, lƣợng địa nhiệt, lƣợng sóng, thủy triều, vào đời sống xã hội, đời sống ngƣời làm giảm áp lực tình hình cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch, nhu cầu lƣợng ngƣời ngày tăng cao[1,2,3]; đồng thời, giảm đƣợc ô nhiễm môi trƣờng, chất thải độc hại nguồn nhiên liệu hóa thạch sinh ra[4,5] Chính vậy, việc sử dụng, đầu tƣ nghiên cứu, ứng dụng nguồn lƣợng tái tạo xu tất yếu nƣớc giới[4,5] Trong trình vận hành nhà máy điện sản xuất từ lƣợng tái tạo nhƣ nhà máy quang điện điện gió giống nhƣ nhà máy điện truyền thống nhƣ nhà máy nhiệt điện, thủy điện Nhƣng nhà máy quang điện việc giám sát khơng thơng số hệ thống điện, hệ thống bảo vệ mà việc giám sát đƣợc ý bề mặt pin Bởi vì, đặc tính điện áp dòng điện đầu pin không phụ thuộc vào cấu tạo chất bán dẫn làm pin, công nghệ sản xuất, điều kiện tự nhiên nhƣ xạ Mặt Trời, nhiệt độ khơng khí, mà ảnh hƣởng lớn che khuất mây, bụi bẩn, vật cản, [1] Hiện nay, có nhiều nghiên cứu đặc tính điện áp, dòng điện, cơng suất pin Mặt Trời phần mềm nhƣ Matlab[5,6,7], PSCAD[8], Có nhiều nghiên cứu, ứng dụng báo viết nâng cao hiệu suất làm việc pin Mặt Trời[9,10] , sử dụng robot để lau rửa pin Mặt Trời[11,12,13], có số nghiên cứu vật liệu có khả tẩy rửa, làm bề mặt pin Mặt Trời nhƣ SiO2/TiO2[14,15,16], nhƣng chƣa có viết nghiên cứu thức việc nâng cao hiệu suất pin Mặt Trời theo đặc tính điện áp đầu pin Nếu hệ thống pin lƣợng Mặt Trời đƣợc giám sát đặc tính điện áp, dòng điện đầu dựa thông số xác định điều kiện tự nhiên nhƣ xạ Mặt Trời (W/m2), nhiệt độ khơng khí (oC) để điều chỉnh nâng hiệu suất làm việc cho pin, đồng thời ngăn chặn tƣợng che khuất bất thƣờng thật hữu ích Đồng thời, kết hợp đƣợc với vật liệu có khả tẩy rửa kèm Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System theo hệ thống lau rửa dựa đặc tính điện áp pin mang lại hiệu thực tế cao Do đó, chúng tơi định thực đề tài nghiên cứu đặc tính pin Mặt Trời (PhotoVoltaic- Cells, PV-Cells) để từ xác giá trị điện áp đầu PVCells điều kiện xạ Mặt Trời, nhiệt độ khơng khí xác định loại PV-Cells Nếu trình vận hành, giá trị điện áp PV-Cells giảm bất thƣờng đƣợc hệ thống giám sát báo cho ngƣời vận hành biết để xử lý, kích hoạt hệt hống lau rửa tự động Ngoài ra, để nâng cao hiệu suất làm việc cho hệ thống PV-Cells, xây dựng thêm hệ thống định hƣớng Mặt Trời (Solar Tracking) cho hệ thống PV-Cells Đề tài: Khảo sát mô đặc tính PV – CELLS điều khiển hệ thống định hƣớng mặt trời lau rửa pin tự động tảng Matlab & Arduino Để làm đề tài này, sử dụng phƣơng pháp nhƣ nghiên cứu tài liệu, mô phần mềm Matlab/Guide máy tính, khảo sát thực tế, lấy ý kiến chuyên gia lĩnh vực Sau đó, sử dụng cảm biến ánh sáng, Arduino làm mơ hình điều khiển giao diện Guide Matlab Đồng thời, đề tài có sử dụng hỗ trợ đắc lực phần mềm Microsoft Office/Excel nhƣ thông số liệu loại PV-Cells đƣợc sử dụng nhà sản xuất[17] đƣợc lƣu trữ để sau đọc lên Matlab phục vụ cho việc mô Hơn là, thông số điện áp PV-Cells đƣợc ghi lại lữu trữ file excel cơng cụ hữu ích để giúp cho việc quản lý, vận hành, kiểm tra hệ thống PV-Cells cách hiệu xác mà khơng cần sử dụng phần mềm chuyên dụng[18] Đây hƣớng kết hợp phát triển Matlab, Arduino, Excel việc vận hành quản lý hệ thống PV-Cell, nhằm nâng cao hiệu làm việc, tránh tƣợng che khuất dựa đặc tính điện áp đầu pin TỔNG QUAN VỀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chƣơng 1: Tổng quan lƣợng Mặt Trời Chƣơng 2: Cấu tạo nguyên lý làm việc pin Mặt Trời Chƣơng 3: Mơ khảo sát đặc tính pin Mặt Trời Chƣơng 4: Lắp ráp, điều khiển hệ thống định hƣớng Mặt Trời hệ thống lau rửa pin Mặt Trời tự động Trong trình nghiên cứu phát triển nhận đƣợc giúp đỡ hƣớng dẫn tận tình thầy ThS Đỗ Công Ngôn Thầy cho gợi ý Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System nhƣ ý kiến vô quan trọng, giúp chúng tơi vƣợt qua khó khăn trình tiếp cận, nghiên cứu, xây dựng hồn thiện đề tài Chúng tơi mong đề tài đƣợc đón nhận có đóng góp ý kiến để phát triển hồn thiện sản phẩm hi vọng ngày không xa, sản phẩm đƣợc ứng dụng rộng rãi trạm pin mặt trời Kết đạt đƣợc sau thời gian nghiên cứu, làm việc xây dựng đƣợc mơ hình nghiên cứu, mơ đƣợc Matlab chạy thực tế theo nghiên cứu đề Tuy kết khả quan, nhƣng nhiều sai sót cần phát triển bổ sung thêm Nhƣng kết thực đạt đƣợc trình tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, mạng, hƣớng dẫn chuyên gia, hƣớng dẫn thầy cô khoa Kỹ thuật Điện - Ơ tơ trƣờng Đại học Đông Á Một lần nữa, xin chân thành cám ơn tới ngƣời giúp đỡ chúng tơi hồn thiện đề tài Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2018 NGƢỜI THỰC HIỆN (Ký viết rõ họ tên) TRẦN SỸ DANH Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI Năng lƣợng cần thiết cho sống hoạt động tất kinh tế Cũng giống nhƣ thực phẩm nƣớc, lƣợng khơng thể thiếu Nó đóng vai trò phát triển văn minh Nó nguyên nhân gây chiến tranh dân tộc để giành quyền kiểm soát nguồn lƣợng Trong k XX, nhân loại dễ dàng tiếp cận với nguồn lƣợng dồi dào, giá r tập trung vào nguồn lƣợng cho ph p phát triển nhanh kinh tế Việc phát điện, dạng thuận lợi lƣợng, cách mạng hóa việc sử dụng lƣợng trở thành dạng lƣợng thiết yếu sống đại Tuy nhiên, mặc d có phát triển vƣợt bậc lƣợng, nhƣng t lệ đáng kể nhân loại đáp ứng đƣợc nhu cầu lƣợng Nhu cầu lƣợng ngƣời liên tục tăng lên Ngày nay, sống giới mà cần nhiều hơn, mặc d r ràng đạt đến giới hạn tăng trƣởng vội vàng Chúng ta cần phải giải vấn đề vô c ng nan giải làm để tiến mà không tiêu thụ nhiều lƣợng nữa[1,4] Lịch sử chứng minh, lƣợng có vai trò định đến phát triển xã hội lồi ngƣời Quốc gia giàu có lƣợng tự chủ đƣợc lƣợng, quốc gia có điều kiện lợi để phát triển kinh tế Nguồn lƣợng hóa thạch nguồn lƣợng quan trọng nay, cung cấp 80 lƣợng sơ cấp giới Năm 2005, trừ sinh khối truyền thống, nhiên liệu hóa thạch đƣợc sử dụng nhiều dầu mỏ 35 ), than đá 25 ), khí thiên nhiên 21 ) Nhu cầu lƣợng Thế giới tiếp tục tăng lên đặn hai thập k qua.Nguồn lƣợng hóa thạch chiếm 90% tổng nhu cầu lƣợng năm 2025 Tuy nhiên, trữ lƣợng nguồn nhiên liệu hóa thạch có hạn Và vấn đề an ninh lƣợng giới bị đe dọa phải đối diện với nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu tƣơng lai khơng xa Nhu cầu đòi hỏi lƣợng khu vực Thế giới không giống nhau[4] Đại học Đông Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System Hình 1.1 Mức tiêu thụ nguồn lƣợng giới 1970-2025 lƣợng khí thải CO2 sinh sử dụng lƣợng hóa thạch Tài liệu Cơ quan Thơng tin Năng lƣợng 2004 dự báo nhu cầu tiêu thụ tất nguồn lƣợng có xu hƣớng tăng nhanh Giá lƣợng hóa thạch d ng r so với nguồn lƣợng hạt nhân, lƣợng tái tạo hay lƣợng dạng lƣợng hồn ngun khác Hình 1.2 Tiêu thụ lƣợng giới theo nguồn lƣợng 1970-2025 đơn vị nghìn triệu triệu tu) biểu đồ tiêu thụ lƣợng giới nguồn lƣợng %) Hiện nguồn lƣợng hóa thạch cạn kiệt đƣợc thay nguồn lƣợng tái tạo nhƣ: lƣợng mặt trời, gió, thủy triều, sinh khối, địa nhiệt, Có khoảng 16 lƣợng tiêu thụ điện toàn cầu từ nguồn lƣợng tái tạo, với 10%trong tất lƣợng từ sinh khối truyền thống, chủ yếu đƣợc d ng để cung cấp nhiệt, 3,4% từ thủy điện Các nguồn lƣợng tái tạo (small hydro, sinh khối đại, gió, mặt trời, địa nhiệt, nhiên liệu sinh học) chiếm thêm 3% phát triển nhanh chóng.Ở cấp quốc gia, có 30 quốc gia giới sử dụng lƣợng tái tạo cung cấp 20 nhu cầu lƣợng họ Các thị trƣờng lƣợng tái tạo cấp quốc gia đƣợc dự đoán tiếp tục tăng trƣởng mạnh thập k tới sau nữa.Ví dụ nhƣ, lƣợng gió phát triển với Đại học Đơng Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System tốc độ 30% năm, cơng suất lắp đặt tồn cầu 282,482 MW) đến cuối năm 2012 1.1.1 Tình hình sử dụng lƣợng mặt trời giới Năng lƣợng mặt trời đƣợc phát từ mặt trời nguồn lƣợng sạch, có đặc tính “tái tạo” có trữ lƣợng khổng lồ Nó nguồn gốc nguồn lƣợng tái tạo khác nhƣ: lƣợng gió, lƣợng sinh khối, thu lƣợng đại dƣơng Trái đất nhận đƣợc 174 petawatts PW) xạ mặt trời đến phơi nắng) phía khơng khí Khoảng 30 đƣợc phản xạ trở lại khơng gian phần lại đƣợc hấp thụ đám mây, đại dƣơng v ng đất Phổ ánh sáng lƣợng mặt trời bề mặt trái đất chủ yếu gồm phổ nhìn thấy đƣợc phổ cận hồng ngoại, c ng với phần nhỏ phổ cận tử ngoại Trong năm gần đây, công nghệ lƣợng tái tạo, có cơng nghệ lƣợng mặt trời có tốc độ tăng trƣởng cao liên tục Lý xu hƣớng là: - Công nghệ ngày hoàn thiện, dẫn đến giá lƣợng tái tạo ngày giảm sâu - Vấn đề an ninh lƣợng lƣợng tái tạo nguồn lƣợng địa phƣơng nên không phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, khơng phụ thuộc vào biến đổi trị tác động khác - Các nguồn lƣợng hóa thạch dần cạn kiệt, lúc nhu cầu lƣợng khơng ngừng tăng - Ơ nhiễm môi trƣờng khai thác sử dụng lƣợng hóa thạch đến mức báo động, dẫn đến tƣợng biến đổi khí hậu tồn cầu Việc cắt giảm phát thải, sử dụng nguồn lƣợng - nguồn lƣợng tái tạo, trở nên cấp bách ngày có tính nghĩa vụ quốc gia Đến 2013, lƣợng tái tạo chiếm t lệ 22,1% tổng sản xuất điện toàn cầu Nếu kể thêm sản xuất nhiệt t lệ lƣợng tái tạo tổng sản xuất lƣợng toàn cầu có t lệ cao nhiều Đặc biệt, năm gần đây, giai đoạn 2008-2013, tốc độ tăng trƣởng lƣợng tái tạo nói chung lƣợng mặt trời nói riêng đạt giá trị cao Trừ nguồn thủy điện địa nhiệt có tốc độ dƣới /năm nguồn lƣợng tái tạo khác có tốc độ tăng Đại học Đơng Á Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System trƣởng 10 /năm Ấn tƣợng tốc độ tăng trƣởng công nghệ lƣợng mặt trời: điện pin mặt trời tăng 55 ; nhiệt điện mặt trời (Concentrated solar power- CSP) 48% nhiệt mặt trời (chủ yếu để đun nƣớc nóng) - 14 /năm Hình 1.3 Điện sản xuất giới 2010 - 2030 Xu chung ngày rõ nét tất nƣớc giới tăng t phần lƣợng tái tạo giảm lƣợng hóa thạch Ví dụ, năm 2013, Đan Mạch Tây an Nha, điện lƣợng gió đáp ứng lần lƣợt 33,2% 21% tổng nhu cầu điện; nhiều cộng đồng vùng lãnh thổ đặt mục tiêu sử dụng 100 điện lƣợng tái tạo vào năm 2020 nhƣ Dijibouti, Scotlandvà quốc gia đảo vùng Tuvalu; nƣớc Đức đặt mục tiêu đến năm 2020, khoảng 20 triệu dân (trên tổng số 65 triệu) sống vùng sử dụng 100 lƣợng tái tạo (REN21-2014) Năm 2014 có cƣờng quốcđiện mặt trời đƣợc xếp theo thứ tự tổng công suấtvà t lệ điện mặt trời tổng điện quốc gianhƣ sau: Tổng công suất (GW) Tỉ lệ điện mặt trời tổng điện quốc gia (%) Đức Ý Trung Quốc Nhật Bản Hoa Kỳ 35,65 18 17,7 11,86 11,42 5,3 0,1 0,8 0,3 Đại học Đông Á 10 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System Trung Quốc 74% Nhật Bản 1% Israel 1% Áo 1% Ấn Độ Úc BrazinMỹ Trung Quốc Đức 2% 2% 2% Thổ Nhĩ Kỳ Úc Ấn Độ 5% Áo Mỹ ĐứcThở Nhĩ Kỳ7%Brazin 5%Nhật Bản Israel Hình 1.4 Thị phần thiết bị nƣớc nóng mặt trời 10 nƣớc dẫn đầu giới Có nhiều quốc gia đƣa mục tiêu lĩnh vực phát triển lƣợng tái tạo cụ thể, chí quốc gia có nguồn lƣợng hóa thạch phong phú đƣa sách cụ thể lƣợng tái tạo Quốc gia EU Anh Đức Đan Mạch Mỹ Mục tiêu phát triển Lĩnh vực trọng điểm lƣợng tái tạo phƣơng pháp Năng lƣợng tái tạo chiếm 20% Xúc tiến buôn bán lƣợng gió, tổng tiêu hao lƣợng năm mặt trời, sinh khối, mạng điện thông 2020, chiếm 50 năm 2050 minh, xử lý khí thải CO2 Tích tực phát triển điện gió lục Đến năm 2020, lƣợng tái địa, biển, điện sinh khối, phát tạo chiếm 15% tổng lƣợng, triển mạng điện thông minh kỹ có 40 điện từ thuật truyền tải, giá phát điện tử năng lƣợng xanh lƣợng tái tạo hợp lý Đến năm 2020, 2030, 2040, 2050 Duy trì quản lý mạng điện gió, mặt lƣợng tái tạo chiếm tỉ lệ trời, phát triển quản lý truyền tải điện tổng tiêu hao lƣợng năng, mở rộng khả lƣu trữ 18 , 30 , 45 , 60 ; điện từ lƣợng tái tạo, ổn định giá điện từ năng lƣợng tái tạo chiếm tỉ lệ lƣợng tái tạo lƣới điện, giá hỗ trợ 35%,50%, 65% 80% tổng tiêu hao điện toàn quốc Đến năm 2020 điện gió chiếm Duy trì phát triển điện gió, hệ 50% tổng sản lƣợng điện; đến thống sƣởi lƣợng xanh, năm 2050 hồn tồn khơng sử thúc đẩy lƣợng xanh công dụng điện từ lƣợng hóa trình kiến trúc, cơng nghiệp, giao thạch thông, phát triển lƣới điện thông minh Năm 2030 giảm lƣợng khí thải Thúc đẩy phát triển xây dựng điện Đại học Đông Á 44 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System CHƢƠNG LẮP RÁP, ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LAU RỬA PV CELLS VÀ HỆ THỐNG ĐỊNH HƢỚNG MẶT TRỜI SOLAR TRACKING 4.1 TỔNG QUAN Chúng ta biết rằng, trình vận hành hệ thống PV- Cells yếu tố nhƣ: bụi, phấn hoa, phân chim mảnh vụn khác bám bề mặt Pin ảnh hƣởng tiêu cực đến hiệu pin mặt trời, yếu tố tạo tƣợng che khuất phần Hiện tƣợng dẫn đến giảm điện áp đầu Pin cách nghiêm trọng, gây phát nhiệt cục nhƣ trình bày mục 2.1 phía Thông thƣờng, sau khoảng tháng pin bị ảnh hƣởng thời tiết, bụi bẩn, chim chóc làm giảm hiệu suất pin ảnh hƣởng đến khả sản xuất điện hệ thống điện Do đó, cần kiểm tra vệ sinh định kỳ phát nguy bị hƣ hỏng dàn pin khắc phục kịp thời.Đồng thời, tăng cƣờng tuổi thọ cho pin Google tiến hành thử nghiệm đột phá trang trại lƣợng mặt trời 1,6 MW họ Mountain View, California Họ thấy làm mặt trời “biện pháp tối ƣu cách tối đa hóa lƣợng họ sản xuất.” Làm pin mặt trời hoạt động 15 tháng tăng gấp đôi sản lƣợng điện[12] Nghiên cứu tƣơng tự cho thấy mƣa cách làm pin mặt trời Các pin lƣợng mặt trời đƣợc làm chuyên nghiệp có sản lƣợng điện cao 12 so với sản phẩm đƣợc làm mƣa.Chính cần phải thƣờng xuyên vệ sinh, rửa pin lƣợng mặt trời Hiện để làm pin mặt trời ta cần ý điểm nhƣ sau: - Điều bạn muốn làm kiểm tra yêu cầu việc làm nhà sản xuất pin lƣợng mặt trời - Các pin lƣợng mặt trời bị hƣ hỏng bạn vệ sinh chúng lúc nắng nóng Nên làm pin mặt trời vào buổi sáng buổi chiều, chọn ngày có thời tiết mát m - Đầu tiên thử làm pin vòi nƣớc làm vƣờn bạn làm cơng việc Nếu có nhiều bụi bụi tích tụ bạn cần phải làm kỹ Đại học Đông Á 45 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System - Khi làm thủ cơng tay, cần dùng bình xịt nƣớc ấm xà phòng – không cần thiết bị đặc biệt nữa.Làm bề mặt pin mặt trời vải mềm miếng bọt biển Bạn làm dây bên dƣới - Đối với hệ thống Pin Mặt Trời để cao nhƣ để nhà, khách sạn, giá cao, hệ thống Pin Mặt Trời nhà máy điện mặt trời với số lƣợng Pin Mặt Trời lớn, việc làm hệ thống Pin cần tốn nhiều thời gian phải cẩn trọng làm việc với độ cao Do cần cân nhắc việc sử dụng chất làm mặt trời chuyên nghiệp, hệ thống lau rửa Pin Mặt Trời chuyên nghiệp để thực công việc Do đó, việc nghiên cứu phát triển hệ thống lau rửa PV-Cells cần thiết nhà máy quang điện Đồng thời, để tăng thêm hiệu hoạt động Pin hệ thống định hƣớng mặt trời cần kèm theo Trong phần tập trung vào hai phần: - Hệ thống lau rửa Pin mặt trời tự động; - Hệ thống định hướng Pin mặt trời 4.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 4.2.1 Hệ thống lau rửa Pin Mặt Trời Tại sa mạc Israel với 300 ngày nắng năm, điều kiện hoàn hảo cho nhà máy điện lƣợng mặt trời, nhƣng với nhƣợc điểm – bụi khắp nơi Những bão cát phun hạt bụi quang điện, gây hiệu sản xuất điện giảm nhanh chóng theo thời gian Lên đến 40 lƣợng bị bụi bẩn Những pin lƣợng hoạt động hiệu có nghĩa lƣợng đƣợc đƣa lên lƣới điện Nhƣng Israel có giải pháp sử robot làm pin lƣợng mặt trời làm 18,200 pin nhà máy lƣợng mặt trời Ketura Sun, nhà máy lƣợng mặt trời có cơng suất 4,95 MW gần cực nam Israel[13] Chủ yếu sử dụng phƣơng pháp lau thủ công sử dụng dụng cụ chuyên dụng Nhƣng chƣa có dự án sử dụng hệ thống lau Pin Mặt Trời tự động hệ thống lau rửa độc lập, chƣa có liên kết đến hiệu suất Pin hoạt động thực tế Đại học Đông Á 46 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System Hình 4.1 Lau rửa PV-Cells phƣơng pháp thủ cơng Hình 4.2 Lau PV-Cells robot Israel 4.2.2 Hệ thống định hƣớng Mặt Trời Hệ thống định hƣớng PV-Cells đƣợc phát triển từ lâu, để nhằm thu đƣợc xạ ánh sáng mặt trời vào Pin lớn Hệ thống định hƣớng mặt trời đơn giản xoay theo hƣớng Đông- Tây Nhƣng phƣơng pháp chƣa thật đạt hiệu cao nhất, vị trí trái đất góc ánh sáng mặt trời chiếu vào khác nhau; ngồi phụ thuộc vào vị trí tƣơng đối Trái Đất- Mặt Trời theo mùa Do đó, hệ thống định hƣớng Mặt Trời Solar Tracking System) đầy đủ xoay theo trục khác nhau, tức luôn định hƣớng đƣợc hệ thống Pin theo hƣớng Mặt trời Hình 4.3 Hệ thống định hƣớng trục Hình 4.4 Hệ thống định hƣớng trục Đại học Đông Á 47 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System 4.3 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 4.3.1 Hệ thống lau rửa Pin Nguyên lý điều khiển hệ thống lau rửa Pin Mặt Trời nhƣ sau, hệ thống lau rửa hoạt động với chế độ tay (manual) chế độ tự động (auto) Chế độ làm việc giàn Pin Mặt Trời đƣợc kích hoạt hai chế độ Tức chế độ lau tay khơng thể lau đƣợc tự động chế độ lau tự động khơng đƣợc kích hoạt chế độ tay - Trong chế độ tay cần ấn nút khởi động cấp nguồn cho 02 động quay k o cần gạt lau Pin - Trong chế độ tự động đƣợc kích hoạt điều kiện xạ mặt trời S(W/m2) nhiệt độ môi trƣờng (toC) cố định, nhƣng điện áp đầu hệ thống PV-Cells bị giảm sút bất thƣờng, khoảng 10% giá trị điện áp định mức kích hoạt hệ thống lau rửa tự động Sơ đồ thuật toán nhƣ sau: Đọc điện áp đầu PV-Cells Hiển thị giá giá trị trạng thái điện áp ằng tay (Manual) Lựa chọn chế độ Tự động (Auto) Kiểm tra điều kiện điện áp Điện áp thấp Lau PV-Cells Điện áp bình thƣờng Kết thúc Hình 4.5 Sơ đồ thuật toán điều khiển hệ thống lau rửa Pin Đại học Đông Á 48 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System Để đọc điện áp đầu Pin ta sử dụng qua Arduino câu lệnh readVoltage Cụ thể sử dụng chân Analog A5 để đọc điện áp b=readVoltage(a,'A5'); Nhƣng Arduino đọc đƣợc điện áp dƣới 5V mà điện áp Pin Mặt Trời có VOC≈20V, cần sử dụng mạch phân áp để đƣa điện áp thực Pin dƣới 5V dòng nhỏ 50mA trƣớc đƣa vào chân A5 + R1 A5 U1 (PV-Cells) R2 U2 (Arduino) GND Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý mạch phân áp Trong mạch phân áp hình 4.6 ta sử dụng điện trở R1=470Ω điện trở R2=47Ω Do có tỉ số biến áp k=U2/U1=11 Điển hiển thị giá trị điện áp trạng thái cảnh báo điện áp bị hạ thấp bất thƣờng ta tiếp tục sử dụng lệnh ghi, đọc file excell lên uitable Guide Với ma trận B ma trận ta ghi liệu, ma trận C ma trận đọc lên uitable xlswrite(filename,B,sheet); filename='PV_CELLSOP.xlsx'; sheet=1; xlswrite(filename,B,sheet,'A2:I500'); stt=stt+1; set(handles.uitable1,'Data',C); Để cảnh báo giá trị điện áp với điều kiện điện áp giảm 2V vƣợt giá trị Voc cảnh báo trạng thái 1; ngƣợc lại, điện áp trạng thái bình thƣờng Ở chế độ tay (manual) 02 động đƣợc điều khiển lau tấp Pin theo chiều đi, dừng chạy ngƣợc lại Các động đƣợc nối từ arduino mạch cầu H L298 chân D4, D5, D6 D7 đƣợc điều khiển lệnh writeDigitalPin nhƣ sau: writeDigitalPin(a,'D4',0); writeDigitalPin(a,'D4',0); Chƣơng trình điều khiển nhƣ sau: Đại học Đông Á 49 Solar Tracking & Solar Panel Cleaning System for i=1:1:33; if t1.4)&(t