Nghiên cứu ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời

Tổng quan về năng lượng mặt trời và pin năng lượng mặt trời; ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời; mô phỏng số ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời trong hầm gió; mô phỏng số ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời.Tổng quan về năng lượng mặt trời và pin năng lượng mặt trời; ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời; mô phỏng số ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời trong hầm gió; mô phỏng số ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời.Tổng quan về năng lượng mặt trời và pin năng lượng mặt trời; ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời; mô phỏng số ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời trong hầm gió; mô phỏng số ảnh hưởng của gió đến pin năng lượng mặt trời.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - CÔNG NGHĨA PHONG CÔNG NGHĨA PHONG KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỤC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CLC2018B HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CÔNG NGHĨA PHONG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG THỊ KIM DUNG HÀ NỘI - 2019 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Công Nghĩa Phong Đề tài luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng gió đến pin lượng mặt trời Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số HV: CBC18012 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 12/09/2019 với nội dung sau: - Sửa lại thuyết minh theo mẫu tiêu chuẩn - Chỉnh sửa thuật ngữ, Việt hóa từ khóa hình vẽ Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm 2019 Tác giả luận văn PGS TS Hoàng Thị Kim Dung CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS Vũ Đình Q Cơng Nghĩa Phong LỜI CAM ĐOAN Tôi – Công Nghĩa Phong, học viên lớp Cao học Kỹ thuật Cơ khí Động lực khóa CLC2018B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội – cam kết luận văn cơng trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn PGS.TS Hồng Thị Kim Dung – Viện Cơ khí Động lực – Đại học Bách khoa Hà Nội Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả Cơng Nghĩa Phong MỤC LỤC TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU iv KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG BIỂU v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii LỜI MỞ ĐẦU x CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Khái quát việc sử dụng lượng tái tạo giới 1.2 Tổng quan lượng mặt trời 1.2.1 Giới thiệu lượng mặt trời 1.2.2 Ưu điểm nhược điểm lượng mặt trời 1.2.3 Tiềm phát triển lượng mặt trời Việt Nam 1.2.4 Ứng dụng lượng mặt trời 1.3 Tổng quan pin lượng mặt trời 1.3.1 Giới thiệu pin lượng mặt trời 1.3.2 Phân loại pin lượng mặt trời 1.3.3 Cấu tạo pin lượng mặt trời Silic 11 1.3.4 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời Silic 13 1.3.5 Ứng dụng pin lượng mặt trời 15 1.3.6 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến pin NLMT 16 CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 19 2.1 Giới thiệu gió 19 2.2 Profile vận tốc gió 19 2.2.1 Profile vận tốc gió trung bình 20 2.2.2 Profile vận tốc gió giật 21 2.3 Tải trọng gió tác dụng lên hệ pin NLMT 22 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT 25 2.4.1 Tốc độ gió 25 2.4.2 Hướng gió 27 ii 2.4.3 Góc đặt pin NLMT 27 2.4.4 Vị trí tương đối pin NLMT 29 CHƯƠNG MÔ PHỎNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HẦM GIÓ 30 3.1 Mơ hình thực nghiệm hầm gió Ulsu 30 3.2 Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió 31 3.2.1 Mơ số mơ hình 2D 31 3.2.2 Mơ số mơ hình 3D 33 3.3 Đánh giá kết mô số 38 CHƯƠNG MƠ PHỎNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA GIĨ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MẶT ĐẤT 40 4.1 Mơ hình hệ pin lượng mặt trời mặt đất 40 4.2 Mơ CFD ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT 41 4.2.1 Miền tính toán CFD 41 4.2.2 Sự hội tụ lưới tính tốn CFD 41 4.2.3 Điều kiện tính tốn 42 4.2.4 Kết mô số CFD 43 4.3 Kiểm bền hệ pin lượng mặt trời ảnh hưởng gió 53 4.3.1 Mơ hình lưới kết cấu 53 4.3.2 Điều kiện tính tốn 54 4.3.3 Kết kiểm bền hệ pin NLMT 54 4.4 Ảnh hưởng gió đến nhiệt độ pin lượng mặt trời 58 4.4.1 Mơ hình tải lượng mặt trời 58 4.4.2 Mô hình xạ từ bề mặt đến bề mặt 61 4.4.3 Điều kiện tính tốn 62 4.4.4 Kết mô nhiệt độ bề mặt pin NLMT 63 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU 𝑧 𝑧𝑟𝑒𝑓 𝑉(𝑧) 𝑉𝑟𝑒𝑓 𝑈𝑥 𝐺𝑣 𝑣𝑡 𝜅 𝜌𝑎𝑖𝑟 𝛾 𝐹𝐷 𝐹𝐿 𝐶𝐷 𝐶𝐿 𝐶𝑓 𝐶𝑝 𝐶𝑛𝑠 𝐶𝑝 𝑅𝐷 𝑅𝐿 𝛼 𝛽 𝐸𝑑𝑛 𝐸𝑑 𝐸𝑟 𝜌𝑔 ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… ………………… Độ cao tính từ mặt đất Độ cao tham chiếu Vận tốc gió độ cao z Vận tốc gió độ cao zref Vận tốc gió ma sát Hệ số giật vận tốc gió Vận tốc gió giật Hằng số Von Karman Khối lượng riêng khơng khí Hằng số mũ phụ thuộc dạng địa hình Lực cản Lực nâng Hệ số lực cản Hệ số lực nâng Hệ số lực toàn phần Hệ số áp suất cục Hệ số áp suất bề mặt đón gió Hệ số áp suất bề mặt khuất gió Sai số lực cản mô số so với thực nghiệm Sai số lực nâng mô số so với thực nghiệm Góc tới gió Góc đặt pin NLMT Bức xạ mặt trời trực tiếp Bức xạ mặt trời khuếch tán bề mặt Bức xạ mặt trời phản xạ mặt đất Hệ số phản xạ mặt đất KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT NLMT ………………………… Volume Of Fluid CFD ………………………… Computational Fluid Dynamics DSC ………………………… Dye – sensitized solar cell UDF ………………………… User-Defined Function iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số liệu xạ mặt trời khu vực Việt Nam [3] Bảng 2.1 Giá trị số mũ 𝛼 dạng địa hình 21 Bảng 2.2 Góc đặt 𝛽 theo vĩ độ lắp cố định 28 Bảng 3.1 Kết thực nghiệm Ulsu 30 Bảng 3.2 Kết hội tụ lưới mơ hình 2D 32 Bảng 3.3 Kết mô số 2D 32 Bảng 3.4 Kết hội tụ lưới mơ hình 3D 34 Bảng 3.5 Kết mô số 3D 34 Bảng 4.1 Các thông số pin NLMT 40 Bảng 4.2 Điều kiện biên toán CFD 43 Bảng 4.3 Kết lực hệ số lực tốc độ gió thay đổi 44 Bảng 4.4 Phân bố áp suất vận tốc mặt XY tốc độ gió thay đổi 44 Bảng 4.5 Phân bố áp suất pin phân bố XZ tốc độ gió thay đổi 45 Bảng 4.6 Đường dòng vận tốc XY YZ tốc độ gió thay đổi 46 Bảng 4.7 Kết lực hệ số lực 𝛼 thay đổi 46 Bảng 4.8 Phân bố áp suất vận tốc XY 𝛼 thay đổi 47 Bảng 4.9 Phân bố áp suất pin phân bố mặt XZ 𝛼 thay đổi 48 Bảng 4.10 Đường dòng vận tốc XY YZ 𝛼 thay đổi 49 Bảng 4.11 Kết lực hệ số lực 𝛽 thay đổi 50 Bảng 4.12 Phân bố áp suất vận tốc XY 𝛽 thay đổi 51 Bảng 4.13 Đường dòng vận tốc XY YZ 𝛽 thay đổi 51 Bảng 4.14 Phân bố áp suất pin phân bố XZ 𝛽 thay đổi 52 Bảng 4.15 Sự hội tụ lưới kết cấu 53 Bảng 4.16 Thông số vật liệu mơ hình kết cấu 54 Bảng 4.17 Kết kiểm bền tốc độ gió thay đổi 55 Bảng 4.18 Kết kiểm bền hướng gió thay đổi 56 Bảng 4.19 Kết kiểm bền góc đặt thay đổi 58 Bảng 4.20 Thông số vật liệu nhơm kính 62 v Bảng 4.21 Phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT tốc độ gió thay đổi 64 Bảng 4.22 Phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT 𝛼 thay đổi 65 Bảng 4.23 Phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT 𝛽 thay đổi 65 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ xạ mặt trời quốc gia (globalsolaratlas.info) Hình 1.2 Thùng rác tự nén sử dụng NLMT Hình 1.3 Nhà máy điện mặt trời Ivanpah Hình 1.4 Hệ pin NLMT mái nhà Bộ Cơng Thương Hình 1.5 Bếp sử dụng NLMT Hình 1.6 Thiết bị làm nóng nước sử dụng NLMT Hình 1.7 Pin NLMT làm từ phân tử Silic Hình 1.8 Pin NLMT nhạy cảm với màu DSC 10 Hình 1.9 Pin NLMT dạng keo nước 11 Hình 1.10 Cấu tạo tế bào quang điện 12 Hình 1.11 Quy trình chế tạo pin NLMT 12 Hình 1.12 Cấu tạo pin NLMT 13 Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động pin NLMT 13 Hình 1.14 Trạm xe buýt sử dụng pin NLMT 15 Hình 1.15 Đèn đường chiếu sáng sử dụng pin NLMT 15 Hình 1.16 Xe ô-tô sử dụng NLMT hãng Sono Motors 16 Hình 1.17 Nhà máy quang điện Solar Star Mỹ 16 Hình 2.1 Lớp biên 20 Hình 2.2 Tấm pin NLMT bị phá hủy gió mạnh Đài Loan 22 Hình 2.3 Lực nâng lực cản tác dụng lên pin NLMT 23 Hình 2.4 Vị trí điểm đặt lực toàn phần tác dụng lên 24 Hình 2.5 Lược đồ tự khơng khí (a, c [26]); 24 Hình 2.6 Biểu đồ phân bố tốc độ gió Việt Nam theo World Bank 26 Hình 2.7 Tốc độ gió theo % diện tích Việt Nam theo World Bank 26 Hình 2.8 Các trường hợp khảo sát hướng gió 𝛼 thay đổi 27 Hình 2.9 Góc đặt 𝛽 pin NLMT 28 Hình 3.1 Hầm gió METUWIND 31 Hình 3.2 Mơ hình mơ số 2D 31 vii Hình 3.3 Mơ hình mơ số 3D thực nghiệm hầm gió 34 Hình 3.4 Lưới 3D mơ hình mơ số hầm gió 34 Hình 3.5 Phân bố áp suất bề mặt với 𝑣 = 5𝑚 /𝑠 36 Hình 3.6 Phân bố áp suất bề mặt với 𝑣 = 10𝑚 /𝑠 𝛽 = 35𝑜 36 Hình 3.7 Đường dịng vận tốc 𝑣 = 5𝑚/𝑠 𝛽 = 15𝑜 36 Hình 3.8 Đường dịng vận tốc 𝑣 = 5𝑚/𝑠 𝛽 = 35𝑜 37 Hình 3.9 Đường dịng vận tốc 3D 𝑣 = 5𝑚 /𝑠 𝛽 = 35𝑜 37 Hình 3.10 Đường dịng vận tốc 𝑣 = 10𝑚 /𝑠 𝛽 = 35𝑜 37 Hình 3.11 Phân bố vector vận tốc 𝑣 = 10𝑚 /𝑠 𝛽 = 35𝑜 37 Hình 3.12 Lực cản với tốc độ gió 5m/s 38 Hình 3.13 Lực nâng với tốc độ gió 5m/s 38 Hình 3.14 Lực cản với tốc độ gió 10m/s 39 Hình 3.15 Lực nâng với tốc độ gió 10m/s 39 Hình 4.1 Mơ hình hệ pin NLMT 40 Hình 4.2 Kích thước miền tính tốn CFD 41 Hình 4.3 Miền tính tốn với trường hợp gió diện 41 Hình 4.4 Sự hội tụ lưới tính tốn CFD 42 Hình 4.5 Lực cản lực nâng tác dụng lên 𝑣 thay đổi 43 Hình 4.6 Lực cản lực nâng tác dụng lên 𝛼 thay đổi 47 Hình 4.7 Lực cản lực nâng tác dụng lên 𝛽 thay đổi 50 Hình 4.8 Lưới kết cấu 53 Hình 4.9 Biến dạng pin NLMT 55 Hình 4.10 Ứng suất tác dụng lên pin NLMT 55 Hình 4.11 Biến dạng pin 𝛼 = 45𝑜 56 Hình 4.12 Ứng suất tác dụng lên pin 𝛼 = 45𝑜 56 Hình 4.13 Biến dạng pin 𝛼 = 135𝑜 57 Hình 4.14 Ứng suất tác dụng lên pin 𝛼 = 135𝑜 57 Hình 4.15 Biến dạng pin 𝛼 = 180𝑜 57 Hình 4.16 Ứng suất tác dụng lên pin 𝛼 = 180𝑜 57 viii Hình 4.17 Mơ hình tải NLMT 59 Hình 4.18 Mơ hình tính tốn NLMT 59 Hình 4.19 Mơ hình truyền nhiệt xạ từ bề mặt đến bề mặt 61 Hình 4.20 Bức xạ mặt trời tác dụng lên pin mặt đất 63 Hình 4.21 Sự hội tụ nhiệt độ bề mặt pin NLMT 63 Hình 4.22 Phân bố nhiệt độ mép pin NLMT 64 Hình 4.23 Giá trị nhiệt độ bề mặt pin v thay đổi 66 Hình 4.24 Giá trị nhiệt độ bề mặt pin 𝛼 thay đổi 66 Hình 4.25 Giá trị nhiệt độ bề mặt pin 𝛽 thay đổi 66 ix LỜI MỞ ĐẦU Pin lượng mặt trời ngày trở nên phổ biến công nghiệp điện Những tiến công nghệ lượng mặt trời tiếp tục nâng cao hiệu làm việc độ tin cậy pin NLMT Hệ thống pin NLMT dễ bị thiệt hại gió; nhiên chưa có nhiều nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng gió đến pin lượng mặt trời Thêm vào đó, NLMT ln kèm với lượng gió Đây nguyên nhân để nghiên cứu thực Phương pháp thực nghiệm phương pháp mô số hai phương pháp thường sử dụng để khảo sát ảnh hưởng gió đến vật thể Trong luận văn này, phương pháp mô số sử dụng để khảo sát ảnh hưởng gió đối tượng pin lượng mặt trời Nội dung luận văn tốt nghiệp trình bày thành chương chính: Chương 1: Tổng quan lượng mặt trời pin lượng mặt trời Chương 2: Ảnh hưởng gió đến pin lượng mặt trời Chương 3: Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió Chương 4: Mơ số ảnh hưởng gió đến pin lượng mặt trời mặt đất Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Thị Kim Dung tận tình hướng dẫn, giúp đỡ từ thầy cô Bộ môn Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ, để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Tuy nhiên, kiến thức thời gian hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Tơi hi vọng nhận góp ý từ thầy cô Tôi xin chân thành cảm ơn x Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Khái quát việc sử dụng lượng tái tạo giới Theo số liệu Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lượng tiêu thụ lượng hóa thạch vào năm 2015 giới chiếm tỉ trọng 81,4% (số lại lượng hay gọi lượng tái tạo) Năm 1973, tỉ trọng 86,7% Như sau 42 năm, giới giảm 5,3% mức tiêu thụ lượng hóa thạch nhờ tăng trưởng nhẹ lượng Cần lưu ý việc sử dụng lượng hóa thạch thải lượng lớn khí nhà kính, có ảnh hưởng xấu đến mơi trường Có nhiều lựa chọn để giảm thải khí nhà kính từ hệ thống lượng đáp ứng nhu cầu lượng tồn cầu Một lựa chọn lượng tái tạo, nguồn lượng tiềm lớn để giảm thiểu biến đổi khí hậu, cung cấp đầy đủ cho nhu cầu người dân sử dụng chúng Năng lượng tái tạo có thể, thực sử dụng cách, vừa góp phần phát triển kinh tế xã hội vừa nguồn lượng an toàn, giảm tác động tiêu cực đến môi trường sức khỏe Năng lượng tái tạo lượng từ nguồn liên tục mà theo chuẩn mực người vô hạn Nguyên tắc việc sử dụng lượng tái tạo tách phần lượng từ quy trình diễn biến liên tục mơi trường đưa vào sử dụng kỹ thuật Năng lượng tái tạo phát triển nhanh chóng năm gần chiếm số tổng sản lượng giới Trong điều kiện khắt khe nhất, việc tăng tỉ trọng lượng tái tạo hỗn hợp lượng đòi hỏi sách để kích thích thay đổi hệ thống lượng Các sách hỗ trợ cần thiết để thu hút gia tăng cần thiết đầu tư công nghệ sở hạ tầng Trong số nguồn lượng tái tạo NLMT, gió, thủy triều, mưa, … NLMT phát triển nhanh với tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm khoảng 60% năm 2012 [10] Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT 1.2 Tổng quan lượng mặt trời 1.2.1 Giới thiệu lượng mặt trời Mặt Trời nguồn lượng lớn mà người tận dụng được: sạch, mạnh mẽ, dồi dào, đáng tin cậy, gần vơ tận, có khắp nơi dù hay nhiều Việc thu giữ NLMT gần khơng có ảnh hưởng tiêu cực đến mơi trường Việc sử dụng khơng thải khí nước độc hại, khơng góp phần vào vấn đề nhiễm mơi trường hiệu ứng nhà kính Mỗi giây, Mặt Trời phát khối lượng khổng lồ vào Thái Dương Hệ, nhiên phần nhỏ tổng lượng xạ đến Trái Đất Tuy nhiên, phần lượng xem lớn, vào khoảng 1.367 MW/m2 ngoại tầng khí Trái Đất Một phần lớn xạ Mặt Trời phản xạ lại không gian bề mặt đám mây Chỉ cần phần nhỏ NLMT sử dụng đáp ứng nhu cầu lượng giới NLMT có ưu điểm như: sạch, chi phí nhiên liệu bảo dưỡng thấp, an tồn cho người sử dụng Đồng thời phát triển ngành công nghiệp sản xuất pin NLMT góp phần thay nguồn lượng hóa thạch, giảm khí thải nhà kính giúp bảo vệ môi trường 1.2.2 Ưu điểm nhược điểm lượng mặt trời NLMT sử dụng để thay nguồn lượng hóa thạch có nhiều ưu điểm như:  NLMT nguồn lượng tái tạo, không giống nhiên liệu hóa thạch than, dầu mỏ, khí đốt… Theo NASA, mặt trời cung cấp lượng cho khoảng 6,5 tỉ năm  Tiềm NLMT lớn – ngày, bề mặt trái đất hưởng 120.000 terawatts (TW) ánh sáng mặt trời, cao gấp 20.000 lần so với nhu cầu người toàn giới (1TW = 1.000 tỉ W) Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT  Nguồn cung bền vững vô tận: NLMT vô tận, dư thừa để đáp ứng nhu cầu lượng nhân loại, đủ dùng cho muôn vàn hệ sau  Tính khả dụng: NLMT tiếp nhận sử dụng nơi giới không vùng gần xích đạo trái đất mà cịn vĩ độ cao thuộc phía bắc phía nam Ví dụ, Đức chiếm vị trí hàng đầu giới việc sử dụng NLMT có kế hoạch tận dụng tối đa tiềm  Sạch sinh thái: theo xu hướng phát triển gần đấu tranh cho việc làm môi trường trái đất, NLMT lĩnh vực hứa hẹn nhất, thay phần lượng từ nguồn nhiên liệu khơng tái tạo đó, đóng vai trị quan trọng cơng bảo vệ mơi trường từ tăng nhiệt tồn cầu Việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt vận hành nhà máy điện mặt trời không phát thải loại khí độc hại vào khí  Hiệu cao, chi phí hoạt động thấp: chuyển sang sử dụng pin NLMT, hộ gia đình có khoản tiết kiệm đáng kể ngân sách chi tiêu Việc bảo trì, tu hệ thống cung cấp NLMT cho hộ gia đình địi hỏi chi phí thấp - năm, bạn cần vài lần lau chùi pin NLMT chúng nhà sản xuất bảo hành khoảng thời gian lên tới 20-25 năm  Không gây tiếng ồn: thực tế, việc sản xuất NLMT không sử dụng loại động máy phát điện, việc tạo điện khơng gây tiếng ồn  Công nghệ tiên tiến: công nghệ sản xuất pin NLMT ngày tiến - môđun màng mỏng đưa trực tiếp vào vật liệu từ giai đoạn sơ chế ban đầu Tập đoàn Sharp Nhật Bản nhà sản xuất pin NLMT, vừa giới thiệu hệ thống sáng tạo yếu tố lưu trữ lượng cho kính cửa sổ Những thành tựu lĩnh vực công nghệ nano vật lý lượng tử cho phép ta kỳ vọng khả tăng công suất pin NLMT lên gấp lần so với Tuy NLMT có nhiều ưu điểm có số nhược điểm định như: Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT  Chi phí cao: có ý kiến cho rằng, điện mặt trời thuộc loại lượng đắt tiền - có lẽ vấn đề gây tranh cãi việc sử dụng nguồn lượng Do việc lưu trữ NLMT hộ gia đình địi hỏi khoản chi phí đáng kể giai đoạn ban đầu  Khơng ổn định: có thực tế bất khả kháng: vào ban đêm, ngày nhiều mây mưa khơng có ánh sáng mặt trời, NLMT khơng thể nguồn điện yếu  Chi phí lưu trữ lượng cao: giá ắc quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vào ban đêm hay trời khơng có nắng cịn cao Vì thế, thời điểm tại, điện mặt trời chưa có khả trở thành nguồn điện hộ gia đình mà nguồn bổ sung cho điện lưới nguồn khác  Vẫn gây ô nhiễm mơi trường, dù ít: so với việc sản xuất loại lượng khác, điện mặt trời thân thiện với môi trường hơn, số quy trình cơng nghệ để chế tạo pin NLMT kèm với việc phát thải loại khí nhà kính  Sử dụng nhiều thành phần đắt tiền quý hiếm: sản xuất pin NLMT màng mỏng đòi hỏi phải sử dụng cadmium telluride (CdTe) gallium selenide indi (CIGS) - chất đắt tiền, điều dẫn đến gia tăng chi phí  Mật độ lượng thấp: mơ tả lượng điện thu từ đơn vị diện tích nguồn lượng, đo W/m2 Chỉ số điện mặt trời 170 W/m2 - nhiều nguồn lượng tái tạo khác, thấp dầu, khí, than đá điện hạt nhân Do đó, để tạo 1kW điện từ nhiệt mặt trời đòi hỏi diện tích lớn pin NLMT 1.2.3 Tiềm phát triển lượng mặt trời Việt Nam Tiềm phát triển NLMT nước ta thể qua đồ xạ mặt trời Ngân hàng Thế giới kết hợp với Bộ Công Thương phía Tây Ban Nha tính tốn Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Hình 1.1 Bản đồ xạ mặt trời quốc gia (globalsolaratlas.info) Giá trị xạ Việt Nam theo phương ngang dao động từ 897 kWh/𝑚2 /năm đến 2108 kWh/𝑚2 /năm Tương ứng ngày, giá trị nhỏ đạt 2,46 kWh/𝑚2 /ngày lớn 5,77 kWh/𝑚2 /ngày Qua bảng 1.1 cho ta thấy nước ta có lượng xạ mặt trời tốt, đặc biệt khu vực phía Nam, khu vực phía Bắc lượng xạ mặt trời nhận Lượng xạ mặt trời vùng miền khác phụ thuộc vào tháng khác Ta nhận thấy tháng nhận nhiều nắng tháng 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 Nếu sử dụng thiết bị NLMT vào tháng cho hiệu suất cao Bảng 1.1 Số liệu xạ mặt trời khu vực Việt Nam [3] Vùng Giờ nắng năm (h) Cường độ BXMT (kWh/𝐦𝟐 /ngày) Đông Bắc 1600 – 1750 3,3 – 4,1 Tây Bắc 1750 – 1800 4,1 – 4,9 Bắc Trung Bộ 1700 – 2000 4,6 – 5,2 Tây Nguyên Nam Trung Bộ 2000 – 2600 4,9 – 5,7 Nam Bộ 2200 – 2500 4,3 – 4,9 Trung bình nước 1700 – 2500 4,6 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Tóm lại, Việt Nam nước có tiềm NLMT, trải dài từ vĩ độ 8°27′ Bắc đến 23°23′ Bắc, nằm khu vực có cường độ xạ mặt trời tương đối cao, việc sử dụng NLMT nước ta đem lại hiệu kinh tế lớn Khu vực Tây Bắc đánh giá có tiềm NLMT vào loại tồn quốc khơng bị ảnh hưởng nhiều gió mùa hồn tồn ứng dụng hiệu công nghệ sử dụng NLMT khu vực Tây Bắc Bức xạ mặt trời trung bình năm từ 4,1 – 4,9 kWh/m2 /ngày Số nắng trung bình năm đạt từ 1800 – 2100 nắng, vùng có số nắng cao thuộc tỉnh Điện Biên, Sơn La Thời điểm năm khai thác hiệu NLMT khu vực Tây Bắc vào tháng đến tháng 9, vào tháng mùa đông hiệu khai thác NLMT thấp Tiềm điện mặt trời tốt vùng Thừa Thiên Huế trở vào Nam vùng Tây Bắc Vùng Tây Bắc vùng Bắc Trung Bộ có NLMT lớn Mật độ NLMT biến đổi khoảng 300 đến 500 cal/cm2 ngày Số nắng trung bình năm khoảng 1800 đến 2100 Như vậy, tỉnh thành miền Bắc sử dụng hiệu Còn miền Nam, từ Đà Nẵng trở vào, NLMT tốt phân bố tương đối điều hòa suốt năm Trừ ngày có mưa rào, nói 90% số ngày năm sử dụng NLMT cho sinh hoạt Số nắng trung bình năm khoảng 2000 đến 2600 Đây khu vực ứng dụng NLMT hiệu Chính thế, ta hồn tồn khai thác ứng dụng NLMT cách hiệu 1.2.4 Ứng dụng lượng mặt trời NLMT người khai thác sử dụng từ thời cổ đại việc sưởi ấm, làm khô quần áo Hiện nay, NLMT ngày khai thác sử dụng rộng rãi Trên giới có nhiều lĩnh vực ứng dụng NLMT như: thùng rác tự nén sử dụng NLMT công viên Green End Road, Cambridge (Anh), đèn tín hiệu giao thơng, đèn chiếu sáng công cộng sử dụng NLMT Nhật Bản, cao ốc sử dụng NLMT Trung Quốc, … Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Hình 1.2 Thùng rác tự nén sử dụng NLMT Hình 1.3 nhà máy điện mặt trời Ivanpah nằm sa mạc Mojave, gần ranh giới bang California Nevada, Mỹ Nhà máy sử dụng công nghệ nhiệt mặt trời với gần 350.000 thu lượng trải dài diện tích 14,2 km2 Các thu lượng cao m rộng khoảng m Các phản chiếu ánh sáng mặt trời đun nóng nồi đặt ba tòa tháp cao 140 m NLMT sử dụng để tạo nước nồi đẩy tua-bin để tạo điện Với diện tích khổng lồ, nhà máy sản xuất gần 400 MW điện năm Hình 1.3 Nhà máy điện mặt trời Ivanpah Tại Hà Nội, trạm pin NLMT nối lưới lắp đặt mái nhà làm việc Bộ Công thương, 54 Hai Bà Trưng, Hồn Kiếm Cơng suất lắp đặt 2.700 Wp Trung tâm hội nghị quốc gia sử dụng hệ pin NLMT công suất 154 KWp Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Hình 1.4 Hệ pin NLMT mái nhà Bộ Cơng Thương Tháng năm 2007, công viên nước Đà Nẵng diễn ngày hội nấu ăn bếp NLMT tổ chức Solar Serve cung cấp miễn phí 1200 bếp cho người nghèo vùng sâu vùng xa Hình 1.5 Bếp sử dụng NLMT Trong đời sống ngày, thiết bị làm nóng nước NLMT sử dụng ngày rộng rãi Hệ thống nước nóng thường sử dụng hộ gia đình cá nhân, khách sạn, nhà khách, bệnh viện, căng tin đơn vị cơng nghiệp… Hình 1.6 Thiết bị làm nóng nước sử dụng NLMT Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT 1.3 Tổng quan pin lượng mặt trời 1.3.1 Giới thiệu pin lượng mặt trời Pin NLMT (pin quang điện) thiết bị chuyển hóa trực tiếp lượng ánh sáng mặt trời (quang năng) thành lượng điện (điện năng) dựa hiệu ứng quang điện Tấm pin NLMT, có bề mặt lớn thu thập ánh nắng mặt trời biến thành điện năng, làm nhiều tế bào quang điện có nhiệm vụ thực q trình tạo điện từ ánh sáng mặt trời 1.3.2 Phân loại pin lượng mặt trời Hiện có nhiều loại pin NLMT sử dụng Tuy nhiên số phải kể đến loại pin NLMT thơng dụng Đó loại pin NLMT sau: Pin NLMT làm từ tinh thể Silic Hình 1.7 Pin NLMT làm từ phân tử Silic Pin NLMT làm từ tinh Silic loại pin NLMT sử dụng nhiều Pin NLMT làm từ Silic chia thành loại khác là:  Pin NLMT làm từ tinh thể đơn hay gọi tinh thể (module) Loại pin NLMT tinh thể có hiệu suất lên đến 16% Những tinh thể đơn thường cắt từ thỏi Silic hình ống có mặt trống góc nối module Chính đắt tiền loại pin NLMT khác  Pin NLMT cấu thành từ nhiều tinh thể lấy thỏi đúc Silic nung chảy nên có giá hiệu suất thấp so với pin NLMT đơn tinh thể Tuy nhiên Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT pin NLMT đa tinh thể tạo thành vuông lớn để che phủ bề mặt Nó bù lại cho hiệu suất thấp vốn có  Loại cuối loại pin NLMT làm từ Silic pin NLMT Silic dạng phim mỏng Các dải Silic đun nóng chảy tạo miếng phim mỏng Nó có cấu trúc đa tinh thể không cần cắt từ thỏi Silicon Loại có hiệu suất thấp loại giá lại thấp Pin NLMT nhạy cảm với màu DSC (Dye – sensitized solar cell) Đây loại pin NLMT Nó dễ làm giá thành rẻ nhiêu so với pin NLMT Silic Loại pin Michael Gratzel trường Bách khoa Lausane (Thuỵ Sĩ) chế tạo lần đầu vào năm 1991, hoạt động theo chế điện hóa, có nghĩa ánh sáng mặt trời xuyên qua bề mặt pin phân tử chất màu nhạy quang hấp thụ photon mặt trời sinh điện tử Dòng điện tử chuyển đến ca-tốt thông qua mạch ngồi Sau điện ly chứa cặp oxy hóa – khử mạch ngồi có nhiệm vụ tiêu thụ điện tử vừa sản sinh tái tạo lại chất màu nhạy quang Hình 1.8 Pin NLMT nhạy cảm với màu DSC Các pin NLMT DSC hoạt động liên tục theo vịng tuần hồn khép kín Vì nhiều lý mà pin NLMT DSC có hiệu suất thấp nhiều so với loại pin NLMT Silic khác Nhưng ngược lại mang lại nhiều ưu điểm vượt trội Đó vật liệu chế tạo pin NLMT DSC dễ kiếm, giá thành rẻ, trình sản xuất đơn giản, thân thiện với mơi trường Chúng ta chế tạo bảo trì pin NLMT DSC chỗ Hiện có nhiều cải 10 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT tiến chất màu nhạy quang làm cho ánh sáng thuộc nhiều bước sóng phổ ánh sáng Mặt trời dễ dàng bị hấp thụ để kích thích làm điện tử tạo dịng điện Nhờ đó, khác với pin NLMT Silic, loại pin NLMT hoạt động tốt nắng yếu, đặc biệt hoạt động với ánh sáng nhà Pin NLMT dạng keo nước (lá nhân tạo) Đây pin NLMT cuối loại pin NLMT Hiện chưa sử dụng nhiều Nó tiến hành nghiên cứu phát triển để hoàn thiện thêm Vì cơng suất pin NLMT cịn hạn chế Hình 1.9 Pin NLMT dạng keo nước Loại pin NLMT uốn cong dễ dàng Nó chứa thành phần keo nước chứa phân tử nhạy cảm với ánh sáng Đồng thời kết hợp với điện cực phủ chất liệu cacbon Khi ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp lên pin phân tử nhạy cảm với ánh sáng hoạt động tạo dòng điện, chế tương tự chế kích thích tổng hợp đường để sinh trưởng phân tử thực vật 1.3.3 Cấu tạo pin lượng mặt trời Silic Tế bào quang điện thành phần pin NLMT thực biến đổi lượng ánh sáng thành điện Tế bào quang điện phổ biến chế tạo từ vật liệu tinh thể bán dẫn Silic (Si) có hóa trị Để làm tế bào quang điện từ bán dẫn Si, ta phải làm bán dẫn loại n bán dẫn loại p ghép lại với cho có tiếp xúc p-n 11 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Từ tinh thể Si tinh khiết, để có vật liệu bán dẫn Si loại n, người ta pha tạp thêm phốtpho P có hóa trị 5, electron thừa không dùng để liên kết nên dễ chuyển động làm cho bán dẫn pha tạp trở thành có tính dẫn điện electron Cịn để có vật liệu bán dẫn tinh thể loại p tạp chất dùng để pha vào Si Bo có hóa trị 3, tức thiếu electron đủ tạo thành mối liên kết nên nói tạo thành lỗ trống (hole) Hình 1.10 Cấu tạo tế bào quang điện Tế bào quang điện ghép nối tiếp với tạo thành pin NLMT Công nghệ chế tạo pin NLMT gồm nhiều công đoạn khác nhau, ví dụ để chế tạo pin NLMT từ Silic đa tinh thể cần qua cơng đoạn hình 1.11 [1] Hình 1.11 Quy trình chế tạo pin NLMT Cấu tạo pin NLMT Si thể hình 1.12 Các pin NLMT thiết kế module thành phần, ghép lại với tạo thành NLMT có diện tích lớn, thường đặt tịa nhà nơi chúng thu ánh sáng nhiều nhất, kết nối với chuyển đổi mạng lưới điện Các pin NLMT lớn ngày lắp thêm phận tự động điều khiển để xoay theo hướng ánh sáng, giống loài hoa hướng dương hướng ánh sáng Mặt Trời 12 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Hình 1.12 Cấu tạo pin NLMT 1.3.4 Nguyên lý hoạt động pin lượng mặt trời Silic Pin NLMT làm việc theo nguyên lý biến đổi trực tiếp NLMT thành điện nhờ hiệu ứng quang điện xảy tế bào quang điện Hoạt động pin NLMT chia làm ba giai đoạn:  Đầu tiên lượng từ photon ánh sáng hấp thụ hình thành cặp electron-hole chất bán dẫn  Các cặp electron – lỗ trống sau bị phân chia ngăn cách tạo chất bán dẫn khác Hiệu ứng tạo nên hiệu điện pin NLMT  Pin NLMT sau nối trực tiếp vào mạch ngồi tạo nên dịng điện Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động pin NLMT 13 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Vậy sở bán dẫn tinh khiết pha tạp để trở thành có lớp bán dẫn loại n, có lớp bán dẫn loại p Khi ghép lại, ta lớp tiếp giáp hai loại lớp chuyển tiếp p-n Ở chỗ tiếp xúc p-n electron bán dẫn loại n chạy sang bán dẫn loại p lấp vào lỗ trống thiếu electron Kết lớp tiếp xúc p-n có vùng thiếu electron thiếu lỗ trống, người ta gọi vùng nghèo Sự dịch chuyển tạo nên hiệu gọi hiệu tiếp xúc p-n, Si vào cỡ 0,6V đến 0,7V Đây hiệu sinh chỗ tiếp xúc khơng tạo dịng điện Nhưng đưa phiến bán dẫn tạo lớp tiếp xúc p - n phơi cho ánh sáng mặt trời chiếu vào photon ánh sáng mặt trời kích thích làm cho điện tử liên kết với nguyên tử bị bật khỏi nguyên tử, đồng thời nguyên tử xuất chỗ trống thiếu electron, người ta gọi photon đến tạo cặp electron - lỗ trống Nếu cặp electron - lỗ trống sinh gần chỗ có tiếp p - n hiệu tiếp xúc đẩy electron bên (bên bán dẫn n) đẩy lỗ trống bên (bên bán dẫn p) Nhưng electron nhảy từ miền hoá trị (dùng để liên kết) lên miền dẫn mức cao hơn, chuyển động tự Càng có nhiều photon chiếu đến có nhiều hội để electron nhảy lên miền dẫn Nếu bên ta dùng dây dẫn nối bán dẫn loại n với bán dẫn loại p (qua phụ tải lèn LED chẳng hạn) electron từ miền dẫn bán dẫn loại n qua mạch chuyển đến bán dẫn loại p lấp vào lỗ trống Đó dịng điện pin NLMT Silic sinh chiếu sáng Dùng bán dẫn Silic tạo tiếp xúc p - n để từ làm pin NLMT tiến lớn đường trực tiếp biến ánh sáng Mặt trời thành dòng điện để sử dụng Đối với Silic, để đưa electron từ miền hoá trị lên miền dẫn phải tốn lượng cỡ 1,1 eV Vậy lượng photon đến phải cao 1,1 eV chút đủ để kích thích electron nhảy lên miền dẫn, từ tham gia tạo thành dịng điện pin NLMT Photon ứng với lượng 1,1 eV có bước sóng cỡ mm tức hồng ngoại Vậy photon có bước sóng lục, lam, tử ngoại có lượng thừa thãi để kích thích điện tử Si nhảy lên miền dẫn Do pin NLMT Silic có hiệu suất chuyển đổi tương đối thấp 14 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT 1.3.5 Ứng dụng pin lượng mặt trời Hình 1.14 Trạm xe buýt sử dụng pin NLMT Pin NLMT thiết bị sản xuất điện trực tiếp từ NLMT qua thiết bị biến đổi quang điện Pin NLMT có ưu điểm gọn nhẹ lắp đâu có ánh sáng mặt trời Ứng dụng NLMT dạng phát triển với tốc độ nhanh Ngày nay, người ứng dụng pin NLMT nhiều dụng cụ cá nhân máy tính, đồng hồ đồ dùng ngày Pin NLMT lắp đặt trạm xe buýt chiếu sáng tự động Ý tưởng bắt đầu đưa thực Florence - Italia Hình 1.15 Đèn đường chiếu sáng sử dụng pin NLMT Pin NLMT dùng để chạy xe ôtô thay dần nguồn lượng truyền thống Hình xe hãng Sono Motors cấu tạo từ 300 pin NLMT nên tích trữ lượng để di chuyển khoảng 29km cho lần sạc xe cần đồng hồ để tích đầy lượng ánh sáng mặt trời 15 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Hình 1.16 Xe ô-tô sử dụng NLMT hãng Sono Motors Trong công nghiệp, người ta bắt đầu lắp đặt hệ thống điện dùng pin NLMT với công suất lớn Nhà máy quang điện lớn Solar Star đặt Rosamond, California, Mỹ với công suất 579MW năm Hình 1.17 Nhà máy quang điện Solar Star Mỹ 1.3.6 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến pin NLMT Các điều kiện môi trường xung quanh cường độ xạ mặt trời, nhiệt độ, vận tốc gió, độ ẩm bụi ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất pin NLMT Quang phổ Hệ số lưu lượng khơng khí xác định chiều dài đường quang trực tiếp xuyên qua bầu khí Trái Đất, biểu thị tỉ lệ so với chiều dài đường theo chiều dọc, tức thiên đỉnh Hệ số lưu lượng khơng khí sử dụng để đặc trưng cho phổ mặt trời sau xạ mặt trời qua khí Hệ số thường sử dụng để mô tả hiệu suất pin NLMT điều kiện tiêu chuẩn hóa ký hiệu “AM” theo sau số 16 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT Đối với hầu hết thiết bị pin NLMT, quang phổ chuẩn hóa thành phổ AM1.5G (như định nghĩa lập bảng theo tiêu chuẩn IEC 60904-3 [4]) Ngoài ra, quang phổ tham số phụ thuộc vào vị trí Sự xạ (Irradiance) Ảnh hưởng xạ nghiên cứu rộng rãi vùng vĩ độ trung bình, ví dụ, hiệu suất pin NLMT Silic theo dõi hai năm Nhật Bản [21] Kết cho thấy khác biệt hiệu suất pin NLMT mùa hè mùa đông khoảng 15% Vĩ độ ảnh hưởng đến thời lượng chiếu sáng ban ngày Vùng có vĩ độ cao thường có cường độ nắng thấp vùng có vĩ độ thấp [7], [30], [9] Nhiệt độ pin Nhiệt độ module thông số quan trọng ảnh hưởng đến sản lượng điện pin NLMT Hiệu suất pin Silic giảm nhiệt độ tăng Độ nhạy nhiệt độ pin NLMT phụ thuộc vào điện áp mạch mở (𝑉𝑂𝐶 ) Sự giảm điện áp tỉ lệ nghịch với gia tăng nhiệt độ, gia tăng dòng điện tỉ lệ logarit với gia tăng nhiệt độ [20] Pin NLMT có 𝑉𝑂𝐶 cao bị ảnh hưởng nhiệt độ Góc tới ánh sáng Các pin NLMT đánh giá điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC) với ánh sáng tới thông thường, thực tế, photon đến bề mặt pin NLMT nhiều góc độ khác Ảnh hưởng góc tới đến hiệu suất pin NLMT Singapore nghiên cứu tổn thất góc lý thuyết hàng năm tính tốn 3,3% [32] Độ ẩm Độ ẩm khí thường biểu thị độ ẩm tương đối, định nghĩa tỉ lệ áp suất nước thực tế có khơng khí với áp suất nước bão hịa nhiệt độ Hơi nước khí vơ hình mắt người, ảnh hưởng lớn đến pin NLMT Ảnh hưởng độ ẩm pin NLMT lắp đặt mặt đất ăn 17 Chương Tổng quan lượng mặt trời pin NLMT mòn (corrosion), đặc biệt điều kiện nhiệt độ cao Hiện tượng ăn mòn nguy hiểm pin NLMT Silic ăn mòn tiếp xúc bạc - titan môi trường ẩm ướt Kazem [15] nghiên cứu tác động độ ẩm tương đối đến hiệu suất ba loại pin NLMT Ô-man Các kết thu cho thấy điều kiện độ ẩm tương đối thấp, dòng điện đầu ra, điện áp công suất tăng Panjwani [25] nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm khoảng từ (40 đến 78%) Kết nghiên cứu khoảng 15 - 30% lượng pin NLMT Lý cho suy giảm lớp nước nằm phía trước làm giảm khả hấp thụ NLMT pin Bụi Bụi yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất hệ pin NLMT ngăn chặn hấp thu NLMT pin Người ta chứng minh hiệu suất pin NLMT giảm bụi tích tụ bề mặt Trong nghiên cứu mình, Jiang et al cho thấy tích tụ bụi có mối quan hệ tuyến tính âm với hiệu suất pin NLMT [16] Adinoyi et al nghiên cứu [24], kết luận việc giảm khả phát điện pin NLMT kết bụi Gió Gió có tác dụng làm mát giúp thơng gió hệ pin NLMT [19], [12] Nghiên cứu họ cho thấy gió ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hoạt động hệ pin NLMT Ngồi ra, gió cịn ảnh hưởng trực tiếp đến tải trọng tác dụng lên hệ pin NLMT Nó gây phá hủy hệ pin NLMT trường hợp nguy hiểm Có nhiều yếu tố ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT như: tốc độ gió, hướng gió, … Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng gió đến pin NLMT Bên cạnh đó, lượng mặt trời ln kèm với lượng gió, nơi lượng mặt trời lớn lượng gió thơng thường lớn Do đó, luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ảnh hưởng gió đến pin NLMT 18 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1 Giới thiệu gió Gió tạo khác biệt áp suất khí Khi khác biệt áp suất khí tồn tại, khơng khí di chuyển từ vùng có áp suất cao đến vùng áp suất thấp hơn, dẫn đến gió có tốc độ khác Nguyên nhân dẫn đến chênh lệch áp suất chênh lệch nhiệt độ Nơi có nhiệt độ khơng khí cao, mật độ khơng khí thấp theo khí áp thấp ngược lại Như chênh lệch nhiệt độ khơng khí tạo nên chênh lệch khí áp hình thành nên gió Gió đặc trưng vector vận tốc theo giá trị độ lớn hướng gió Tốc độ gió có đơn vị m/s, km/h, … phân loại theo cấp bảng tốc độ gió Beaufort Gió người ứng dụng vào nhiều lĩnh vực đời sống Dựa vào nghiên cứu lực hướng di chuyển khơng khí tạo gió mà người ta ứng dụng vào ngành giao thông vận tải như: thiết kế thuyền buồm, máy bay, … Bên cạnh lợi ích mà gió mang lại cho người giới tự nhiên Gió gây nhiều tác hại nguy hiểm Một đợt gió từ cấp trở lên đủ khiến gặp nhiều khó khăn ngồi đường sức cản Đối với gió từ cấp trở lên tạo nên lốc tốc mái nhà hay phá vỡ cơng trình khác Một vịi rồng xuất khơng phá hủy cơng trình kiên cố, phá tung ngơi nhà mà chí cịn gây nhiều tai nạn thương tâm, chết chóc cho giới lồi người Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng gió đến thiết bị, cơng trình cụ thể pin NLMT cần thiết 2.2 Profile vận tốc gió Vùng gần mặt đất có ảnh hưởng ma sát gọi "lớp biên" (atmospheric boundary layer) (hình 2.1) Ảnh hưởng ma sát giảm độ cao tăng, vận tốc gió tăng dần theo độ cao, độ cao mà từ vận tốc gió gần không thay đổi gọi độ cao gradient Lớp khơng khí phía độ cao gradient gọi lớp biên [29] 19 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT Hình 2.1 Lớp biên 2.2.1 Profile vận tốc gió trung bình Profile vận tốc trung bình gió bị ảnh hưởng độ nhám bề mặt Mặc dù tự nhiên, địa hình cụ thể nào, độ nhám khơng thể xác định xác biến thể kích thước, hình dạng, phân bố mật độ yếu tố gồ ghề (cây cối, cỏ, tòa nhà, ) Profile vận tốc gió trung bình định nghĩa hàm theo độ cao mặt đất xác định theo hàm logarithmic hàm số mũ [11], [17] Hàm logarithmic 𝑉(𝑧) = 𝑢∗ κ 𝑙𝑛 𝑧 𝑧𝑜 (2.1) đó:  𝑉(𝑧) vận tốc gió độ cao 𝑧  κ số Von Karman có giá trị xấp xỉ 0.41  𝑧𝑜 chiều dài độ nhám bề mặt (roughness length)  𝑢∗là vận tốc ma sát tính theo cơng thức (2.2) 𝜌 khối lượng riêng khơng khí 𝜏0 ứng suất cắt mặt đất 𝑢∗ = √ 𝜏0 𝜌𝑎𝑖𝑟 (2.2) Ma sát mặt đất khơng khí dẫn đến hình thành xốy, kích thước mơ tả chiều dài độ nhám 𝑧𝑜 20 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT Hàm số mũ Như đề cập trên, hàm logarithmic, hàm số mũ sử dụng phổ biến 𝑉 (𝑧) = 𝑉𝑟𝑒𝑓 ( 𝑧 𝑧𝑟𝑒𝑓 𝛾 ) (2.3)  𝑉(𝑧) 𝑉𝑟𝑒𝑓 vận tốc gió độ cao 𝑧 độ cao tham chiếu 𝑧𝑟𝑒𝑓  𝛾 số mũ phụ thuộc vào dạng địa hình Đối với địa hình phẳng, 𝛾 = 1/7 ≈ 0.143 thường sử dụng [4] Bảng 2.1 Giá trị số mũ 𝛼 dạng địa hình Địa hình Hằng số mũ 𝜸 Mặt đất mịn hồ, đại dương 0.10 Mặt đất có cỏ ngắn 0.143 Mặt đất có cỏ, cao ngang chân 0.16 Mặt đất có trồng, hàng rào cao 0.20 Mặt đất có nhiều vài tịa nhà 0.22 – 0.24 Thị trấn nhỏ vùng ngoại ô 0.28 – 0.30 Khu thị có nhà cao tầng 0.4 2.2.2 Profile vận tốc gió giật Vận tốc gió giật lớn độ cao z tính tốn cách sử dụng mơ hình thống kê Durst (Durst 1960): 𝑉𝑡 (𝑧) = 𝑉(𝑧) + 𝑔(𝑇)𝜎𝑣  T thời gian trung bình giây  𝑔(𝑇) hệ số đỉnh 21 (2.4) Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT Hệ số giật vận tốc gió định nghĩa theo phương trình sau [17]: 𝐺𝑉 (𝑡) = 𝑉𝑡 (𝑧)/𝑉(𝑧) = + 𝑔(𝑇)𝐼(𝑧) (2.5) với 𝐼(𝑧) độ rối độ cao z Profile vận tốc gió giật giây 𝑉𝑡 (𝑧) dạng hàm số mũ với 𝑉0 vận tốc gió giật giây 𝛾 số phụ thuộc vào dạng địa hình: 𝑉𝑡 (𝑧) = 𝑉0 ( 𝑧 𝑧0 𝛾 ) (2.6) 2.3 Tải trọng gió tác dụng lên hệ pin NLMT Trong tất loại tải trọng tác dụng lên hệ pin NLMT, tải trọng gió ảnh hưởng nhiều Nó gây lực tải lớn thay đổi theo hướng gây thiệt hại học làm ổn định hệ pin NLMT, làm giảm khả thu nhận NLMT hiệu Điển gió mạnh làm hỏng pin NLMT Đài Loan hình 2.2 [8] Hình 2.2 Tấm pin NLMT bị phá hủy gió mạnh Đài Loan Do đó, việc xác định tải trọng gió vấn đề quan trọng việc thiết kế hệ pin NLMT Kết cấu hệ pin NLMT phải chịu tải gió, vị trí lắp đặt chúng, mái nhà, cột đèn, mặt đất Đối với pin NLMT nằm mặt đất, việc đánh giá tải trọng gió nhiệm vụ dễ dàng so với lắp đặt vị trí khác Tuy nhiên, có khó khăn riêng, pin NLMT gắn mặt đất, nơi dòng chảy gió khó lường hỗn loạn dội dòng rối 22 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT Các nghiên cứu gió chảy xung quanh pin NLMT, gây áp lực khơng đồng hai bề mặt Các bề mặt pin NLMT phải chịu lực cản theo hướng dòng chảy lực nâng theo hướng vng góc với dịng chảy hình 2.3 Lực cản 𝐹𝐷 lực nâng 𝐹𝐿 tính cơng thức 2.7 2.8 𝐹𝐷 = 𝐹𝐿 = 2 𝜌𝑣 𝐶𝐷 𝐴 (2.7) 𝜌𝑣 𝐶𝐿 𝐴 (2.8) đó:  𝜌 khối lượng riêng khơng khí  𝑣 vận tốc (𝑚/𝑠)  𝐴 diện tích projected  𝐶𝐷 𝐶𝐿 hệ số lực cản lực nâng thành phần 𝐶𝑃 Hình 2.3 Lực nâng lực cản tác dụng lên pin NLMT Hệ số lực cản đại lượng khơng thứ ngun Nó sử dụng để định lượng lực cản hay khả kháng lại vật thể môi trường chất lưu: 𝐶𝐷 = 𝐹𝐷 1/2𝜌𝑣 𝐴 (2.9) Hệ số lực nâng đại lượng không thứ nguyên tương tự hệ số lực cản: 𝐶𝐿 = 𝐹𝐿 1/2𝜌𝑣 𝐴 23 (2.10) Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT Những lực tạo moment xoắn Trong trường hợp gió mạnh, lực moment xoắn làm hỏng cấu trúc pin NLMT Ta coi pin NLMT phẳng đặt nghiêng Theo SREN 1991-1-4 [13], lực gió tác động lên kết cấu xác định dựa hệ số lực toàn phần, 𝑐𝑓 hệ số áp suất cục bộ, 𝑐𝑝 Các hệ số xác định tổng hợp hiệu ứng gió tác động lên bề mặt kết cấu cho tất hướng gió (Hình 2.4) Hình 2.4 Vị trí điểm đặt lực tồn phần tác dụng lên Cả hai mặt pin NLMT phải chịu áp lực gió, hệ số áp suất cục thu từ hệ số áp suất mặt đón gió mặt khuất gió pin NLMT 𝑐𝑝 = ±𝑐𝑛𝑠 ± 𝑐𝑛𝑖 (2.11) Trong đó: 𝑐𝑛𝑠 hệ số áp suất bề mặt đón gió 𝑐𝑛𝑖 hệ số áp suất bề mặt khuất gió (hình 4) Hình 2.5 Lược đồ tự khơng khí (a, c [26]); (b) chuyển động tách dịng [14] Người kỹ sư xác định tải trọng gió phương pháp ba phương pháp đề xuất Hiệp hội kỹ sư xây dựng Mỹ sách hướng dẫn 24 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT ASCE 7-05 [5] Ba phương pháp gọi phương pháp đơn giản hóa, phương pháp giải tích phương pháp hầm gió Phương pháp đơn giản hóa khơng phù hợp để ước tính tải trọng pin NLMT chúng khơng phải cấu trúc khép kín Tấm pin NLMT khơng đáp ứng đủ yêu cầu cho hai phương pháp đơn giản hóa giải tích Điều pin NLMT biết đến dễ tạo xoáy bị rung lắc [27, 22] Do đó, nghiên cứu hiệu ứng gió pin NLMT tiến hành phương pháp hầm gió tính tốn động lực học chất lưu (CFD) Tuy nhiên, độ xác mơ hình CFD phải chứng thực với số liệu thực nghiệm Trong luận văn này, đánh giá ảnh hưởng gió pin NLMT nằm mặt đất cách sử dụng tính tốn động lực học (CFD) Mục tiêu q trình mơ tương tác gió pin NLMT để ước tính lưu lượng phức tạp áp lực gió tác động lên bề mặt pin NLMT 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT Hai phương pháp lắp đặt hệ pin NLMT phổ biến mặt đất mái nhà tòa nhà Các hệ thống nhạy cảm với tải trọng gió tiêu chuẩn thiết kế quy tắc lắp đặt không cung cấp nhiều hỗ trợ cho nhà thiết kế liên quan đến quy định tải trọng gió gây Các yếu tố ảnh hưởng gió pin NLMT khơng gian bao gồm:  Tốc độ gió  Hướng gió  Góc đặt pin NLMT  Vị trí tương đối pin NLMT môi trường xung quanh 2.4.1 Tốc độ gió Trên trái đất có khác biệt tốc độ gió từ khu vực đến khu vực khác, vùng duyên hải tốc độ gió 60 đến 90 km/h, khu vực bình thường tốc độ gió khoảng 30 đến 60 km/h tình lũ lụt tốc độ tăng tối đa 90 đến 120 km/h 25 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT Ảnh hưởng tốc độ gió đến pin NLMT lớn Ta thấy rõ điều qua cơng thức (2.7) (2.8), lực nâng lực cản tác dụng lên pin NLMT phụ thuộc vào bình phương tốc độ Khi tốc độ tăng lực nâng lực cản tăng, dẫn đến moment xoắn tăng Do đó, ứng suất tác dụng lên pin tăng lên độ biến dạng lớn Hình 2.6 Biểu đồ phân bố tốc độ gió Việt Nam theo World Bank Đối với địa hình Việt Nam, theo nghiên cứu World Bank, tốc độ gió tồn Việt Nam thể hình 2.6 Độ lớn vận tốc gió trung bình thu nhận độ cao 50m dao động từ 5m/s đến 10m/s 60% diện tích Việt Nam có tốc độ gió 6m/s Do nghiên cứu này, giá trị tốc độ gió khảo sát từ 3m/s đến 15m/s Hình 2.7 Tốc độ gió theo % diện tích Việt Nam theo World Bank 26 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT 2.4.2 Hướng gió Như trình bày phần 2.2, vận tốc gió đặc trưng tốc độ gió hướng gió Cả hai đại lượng ảnh hưởng đến tải trọng gió tác dụng lên hệ pin NLMT Trong thực tế, hướng gió ln thay đổi tác dụng trực tiếp vào bề mặt theo hướng ngược lại vào mặt sau gió xiên Theo nghiên cứu Ayodeji [5], trường hợp hướng gió ngược tác dụng vào mặt sau có ảnh hưởng lớn đến tải trọng gió tác dụng lên Trong trường hợp này, lực nâng tác dụng lên lớn hẳn so với trường hợp gió tác dụng trực tiếp vào mặt hướng sáng Bên cạnh đó, trường hợp gió xiên khiến cho phân bố áp suất không đối xứng moment xoắn ảnh hưởng nhiều đến kết cấu pin Trong luận văn này, trường hợp hướng gió xét gió diện 𝛼 = 0𝑜 , gió ngược 𝛼 = 180𝑜 , gió tạt ngang 𝛼 = 90𝑜 hai trường hợp gió xiên 𝛼 = 45𝑜 135 𝑜 Hình 2.8 Các trường hợp khảo sát hướng gió 𝛼 thay đổi 2.4.3 Góc đặt pin NLMT Trong thực tế, pin NLMT thường không đặt song song với phương ngang mà lắp đặt nghiêng góc để đón nhận NLMT hiệu Trong hình 2.9, 𝛽 góc đặt pin NLMT Theo nghiên cứu V.E Ulsu [31], góc đặt pin NLMT có ảnh hưởng lớn đến tải trọng gió tác dụng lên Nghiên cứu thực với giá trị góc đặt 7.5𝑜 , 15𝑜 , 22.5𝑜 , 30𝑜 , 37.5𝑜 45 𝑜 (theo báo cáo ASCE 07/10 [6]) Theo đó, góc đặt 27 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT nhỏ hệ số lực nâng, lực cản moment giảm, nhiên cần ý góc đặt nhỏ 15𝑜 hiệu ứng che chắn giảm Hình 2.9 Góc đặt 𝛽 pin NLMT Nghiên cứu CFD Shademan Hangan [27] góc đặt tăng lên hệ số lực nâng lực cản tăng theo Qua đó, tải trọng gió tác dụng lên pin NLMT tăng theo Góc đặt thường lựa chọn dựa ưu tiên khả thu nhận NLMT Ở Nam bán cầu hệ pin NLMT quay hướng bắc, bắc bán cầu quay hướng nam Thông thường, hệ pin NLMT cố định, góc đặt cài đặt theo vĩ độ vị trí lắp đặt [2] Bảng thể góc đặt theo vĩ độ lắp cố định Bảng 2.2 Góc đặt 𝛽 theo vĩ độ lắp cố định Vĩ độ Góc đặt mặt thu 𝛃 − 15𝑜 15𝑜 15 − 25 𝑜 Bằng vĩ độ 25 − 30 𝑜 Cộng thêm 5𝑜 vào vĩ độ địa phương Ngoài việc đặt nghiêng cịn có ý nghĩa khác khả tự làm Khi có mưa, mặt pin nghiêng nên nước mưa tẩy rửa bụi bận mặt pin, làm tăng khả hấp thu xạ mặt trời Do vậy, trường hợp góc đặt khác khảo sát Đó 𝛽 = [5, 10, 15, 20, 25, 30] 𝑜 phù hợp với tọa độ vĩ độ Việt Nam 28 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT 2.4.4 Vị trí tương đối pin NLMT Vị trí tương đối pin NLMT so với vật thể xung quanh so với pin NLMT khác ảnh hưởng đến tác động tải gió đối hệ pin NLMT Các thông số khoảng cách bao gồm khoảng cách so với mặt đất, khoảng cách ngang, dọc, hai bên tấm, khoảng cách từ hệ pin NLMT đến vật thể xung quanh, … Ảnh hưởng thông số khoảng cách khác đến tải gió pin NLMT tìm hiểu nghiên cứu nhiều Khoảng cách pin NLMT mặt đất hay mái nhà ảnh hưởng lớn đến tải trọng gió Như trình bày phần 2.2, khoảng cách ảnh hưởng đến profile vận tốc gió, qua ảnh hưởng đến tải trọng gió tác dụng lên Trong thực tế, pin NLMT thường lắp đặt với khoảng cách định với hình 2.2 Các khoảng cách ảnh hưởng lớn đến tải trọng gió tác dụng lên pin NLMT Theo nghiên cứu Shademan Hangan [27] pin NLMT chịu ảnh hưởng gió làm giảm đáng kể lực cản pin phía sau Đó hiệu ứng che chắn xuất xoáy sau pin Mức độ xoáy chịu ảnh hưởng góc đặt pin Tấm có góc đặt nhỏ mức độ xốy nhỏ làm giảm hiệu ứng che chắn pin phía sau Thêm vào đó, từ kết thu được, ta nhận thấy việc giảm mạnh hệ số lực moment hiệu ứng che chắn xảy pin NLMT hàng thứ hai hiệu ứng giảm nhanh chóng, trở nên quan trọng từ hàng thứ tư trở So sánh tải trọng gió cho thấy nằm phía bên ngồi chịu tải trọng gió cao so với nằm bên Khoảng cách vật thể xung quanh ảnh hưởng đến tải trọng gió tác dụng lên pin NLMT Hiệu ứng che chắn với khả tạo xốy gió sau qua vật thể xung quanh pin ảnh hưởng đến lực moment tác dụng lên 29 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió CHƯƠNG MƠ PHỎNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG HẦM GIĨ 3.1 Mơ hình thực nghiệm hầm gió Ulsu Bảng 3.1 Kết thực nghiệm Ulsu Tốc độ gió m/s Góc đặt Lực cản (N) Lực nâng (N) 0.2882 -0.5531 15 0.9530 -1.8719 25 1.7679 -2.4703 30 2.2092 -2.8822 35 2.6054 -3.0839 45 3.5380 -3.4902 50 4.4345 -3.4044 55 4.9712 -3.2606 60 5.4364 -2.9710 65 5.8439 -2.6851 70 6.3227 -2.2467 75 6.5801 -1.7784 80 6.6608 -1.3611 85 6.8366 -0.7401 90 6.7549 -0.2364 Tốc độ gió 10 m/s Góc đặt Lực cản (N) Lực nâng (N) 1.2389 -2.5316 15 4.4354 -8.3647 25 7.7300 -10.9035 30 9.6105 -11.9703 35 11.5262 -12.9678 30 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió Mơ hình thực nghiệm Ulsu [31] thực hầm gió tốc độ thấp METUWIND Hầm gió có kích thước mặt cắt × 𝑚2 với chiều dài m Tốc độ lớn hầm gió 24 m/s Kích thước sử dụng thực nghiệm 𝑐𝑚 × 20 𝑐𝑚 × 96 𝑐𝑚 nặng 23 N Mỗi trường hợp thực nghiệm thực lần/ngày ngày khác để xác thực kết lực nâng lực cản Mơ hình thực với trường hợp tốc độ gió m/s 10 m/s theo góc đặt khác Kết thực nghiệm thể bảng 3.1 Hình 3.1 Hầm gió METUWIND 3.2 Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió 3.2.1 Mơ số mơ hình 2D Mơ hình thực nghiệm tương đối đơn giản Do đó, ta hồn tồn thực mơ số với mơ hình 2D để giảm tài ngun tính tốn Miền tính tốn vật thể mơ hình 2D có kích thước 4𝑚 × 1𝑚 20𝑐𝑚 × 2𝑐𝑚 Chú ý với mô số 2D, ta cần quan tâm đến kích thước chiều sâu tham chiếu, độ dài 0.96m Hình 3.2 Mơ hình mơ số 2D 31 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió Lưới mơ hình 2D chia với bốn trường hợp khác để kiểm tra hội tụ kết mô số theo lưới Kết lực nâng lực cản bốn trường hợp lưới khác với điều kiện tốc độ gió m/s góc đặt 30𝑜 thể bảng 3.2 với 𝑅𝐷 𝑅𝐿 sai số lực cản lực nâng kết mô số so với thực nghiệm Bảng 3.2 Kết hội tụ lưới mơ hình 2D Kích thước lưới 3D Lực nâng (N) Lực cản (N) 𝑹𝑫 (%) 𝑹𝑳 (%) 9515 1.9568 -2.6845 11.4250 6.8593 75669 2.0932 -2.8776 5.2508 0.1603 124500 2.1054 -2.8798 4.6985 0.0833 174038 2.1261 -2.8807 3.7615 0.0520 Theo đó, ta thấy lưới với kích thước từ 75669 phần tử bắt đầu hội tụ Do đó, lưới với kích thước 75669 phần tử lựa chọn để thực mô số 2D với tất trường hợp sau Kết mô số 2D lực nâng lực cản với trường hợp tốc độ gió 5m/s 10m/s theo góc đặt khác thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Kết mô số 2D Tốc độ gió m/s Góc đặt Lực cản (N) 𝑹𝑫 (%) Lực nâng (N) 𝑹𝑳 (%) 15 0.9692 1.6988 -1.9447 3.8891 25 1.6745 5.2859 -2.5926 4.9520 30 2.1588 2.2832 -2.9762 3.2617 35 2.5618 1.6735 -3.1691 2.7621 45 3.4058 3.7357 -3.5849 2.7133 32 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió 50 4.1741 5.8726 -3.5721 4.9248 55 4.8895 1.6443 -3.4436 5.6131 60 5.5831 2.6983 -3.2306 8.7385 65 6.2115 6.2896 -2.8981 7.9308 70 6.7727 7.1175 -2.4611 9.5429 75 7.2393 10.0178 -1.9383 8.9901 80 7.5823 13.8342 -1.3389 1.6303 85 7.8013 14.1104 -0.6850 7.4420 Tốc độ gió 10 m/s Góc đặt Lực cản (N) 𝑹𝑫 (%) Lực nâng (N) 𝑹𝑳 (%) 15 3.9663 10.5774 -8.0819 3.3810 25 6.6942 13.4003 -10.3813 4.7893 30 8.3751 12.8552 -11.5302 3.6766 35 10.2454 11.1121 -12.6935 2.1152 Ta thấy kết mơ số mơ hình 2D có sai số so với thực nghiệm nhỏ 15% 3.2.2 Mơ số mơ hình 3D Để so sánh với kết mơ hình 2D, mơ số 3D thực phần mềm ANSYS Fluent với miền tính tốn hình hộp tương ứng với hầm gió có kích thước 𝑚 × 𝑚 × 𝑚 Mơ hình vật thể có kích thước 𝑐𝑚 × 20 𝑐𝑚 × 96 𝑐𝑚 giống thực nghiệm đặt trung tâm cách hai mặt bên miền tính tốn cm Lưới mơ hình chia với bốn trường hợp khác để kiểm tra hội tụ kết mô số theo lưới Kết lực nâng lực cản bốn trường hợp lưới khác với điều kiện tốc độ gió m/s góc đặt 30𝑜 thể 33 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió bảng 3.4 với 𝑅𝐷 𝑅𝐿 sai số lực cản lực nâng kết mô số so với thực nghiệm Hình 3.3 Mơ hình mơ số 3D thực Hình 3.4 Lưới 3D mơ hình mơ số nghiệm hầm gió hầm gió Bảng 3.4 Kết hội tụ lưới mơ hình 3D Kích thước lưới 3D Lực nâng (N) Lực cản (N) 𝑹𝑫 (%) 𝑹𝑳 (%) 82023 2.0967 -3.0658 5.0923 6.3701 494889 2.2071 -2.9735 0.0937 3.1691 976100 2.2078 -2.9308 0.0634 1.6862 1432303 2.2088 -2.9168 0.0181 1.1991 Theo đó, lưới với kích thước 494889 phần tử lựa chọn để thực mô số với tất trường hợp sau Bảng 3.5 Kết mơ số 3D Tốc độ gió m/s Góc đặt Lực cản (N) 𝑹𝑫 (%) Lực nâng (N) 𝑹𝑳 (%) 15 0.9993 4.8623 -1.9564 4.5125 25 1.7575 0.5883 -2.6610 7.7181 30 2.2071 0.0937 -2.9735 3.1691 34 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió 35 2.6272 0.8379 -3.1722 2.8639 45 3.5429 0.1382 -3.4859 0.1241 50 4.1947 5.4069 -3.5082 3.0499 55 4.7504 4.4420 -3.3783 3.6092 60 5.4049 0.5787 -3.1331 5.4551 65 6.0319 3.2165 -2.7921 3.9868 70 6.5467 3.5426 -2.3820 6.0222 75 6.9663 5.8692 -1.8665 4.9528 80 7.2520 8.8763 -1.2645 7.0935 85 7.45097 8.9865 -0.6258 15.4468 Tốc độ gió 10 m/s Góc đặt Lực cản (N) 𝑹𝑫 (%) Lực nâng (N) 𝑹𝑳 (%) 1.2742 2.8477 0.0061 100.2391 15 4.0060 9.6819 -7.9261 5.2432 25 7.0294 9.0627 -10.7030 1.8389 30 8.7866 8.5727 -11.8417 1.0743 35 10.5412 8.5457 -12.7723 1.5076 Mô số thực với vận tốc đầu vào 5m/s 10m/s với cường độ rối (turbulent intensity) 1% độ nhớt rối 10 Đầu đặt với điều kiện cường độ rối 5% độ nhớt rối 10 Mơ hình rối lựa chọn mơ hình 𝑆𝑆𝑇 𝑘 − 𝜔 Bốn mặt xung quanh miền bao đặt điều kiện tường cứng tương ứng tường hầm gió Kết mơ số với mơ hình 3D thể bảng 3.5 Ta thấy kết mơ số mơ hình 3D có sai số so với thực nghiệm nhỏ 16% Hình 3.5 3.6 biểu thị phân bố áp suất mặt (trái) (phải) với tốc độ gió 5, 10 m/s góc đặt 𝛽 khác Ta thấy áp suất mặt lớn áp suất mặt dưới, lực nâng có hướng từ xuống dưới, điều 35 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió lý giải dấu “-” giá trị lực nâng bảng 3.5 Bên cạnh đó, ta cịn thấy góc đặt 𝛽 tăng lên chênh lệch áp suất hai mặt tăng lên khiến độ lớn lực tăng lên Điều góc đặt 𝛽 khơng đổi tốc độ gió tăng lên Hình 3.5 Phân bố áp suất bề mặt với 𝑣 = 5𝑚/𝑠 Hình 3.6 Phân bố áp suất bề mặt với 𝑣 = 10𝑚/𝑠 𝛽 = 35𝑜 Đường dòng vận tốc trường hợp tốc độ gió 10 m/s góc đặt khác thể hình từ 3.7 đến 3.11 Qua hình 3.7, ta thấy tốc độ gió tăng lên phía phía phần tiếp xúc với gió Khi dịng gió gặp vật cản tấm, xốy tạo phía sau Ta quan sát điều tương tự hình 3.10 với trường hợp tốc độ gió 10m/s Mặc dù tốc độ gió khác đặc tính dịng tương đương Qua hình 3.7 3.8, ta thấy góc đặt tăng lên xốy xuất phía sau lớn Hình 3.7 Đường dòng vận tốc 𝑣 = 5𝑚/𝑠 𝛽 = 15𝑜 36 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió Hình 3.8 Đường dòng vận tốc 𝑣 = 5𝑚/𝑠 𝛽 = 35𝑜 Hình 3.9 Đường dịng vận tốc 3D 𝑣 = 5𝑚/𝑠 𝛽 = 35𝑜 Hình 3.10 Đường dịng vận tốc 𝑣 = 10𝑚/𝑠 𝛽 = 35𝑜 Hình 3.11 Phân bố vector vận tốc 𝑣 = 10𝑚/𝑠 𝛽 = 35𝑜 37 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió 3.3 Đánh giá kết mơ số Đối với tốn mơ số đánh giá ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió, hai mơ hình mơ số 3D 2D thực Hình 3.12 3.13 thể biểu đồ lực cản lực nâng với tốc độ gió 5m/s theo trường hợp góc đặt khác từ 15𝑜 đến 85𝑜 Ta thấy xu hướng biến đổi kết mô số 2D 3D so với thực nghiệm tương đồng Khi cố định tốc độ gió 5m/s, góc đặt tăng lên lực cản tăng lên Hình 3.12 Lực cản với tốc độ gió 5m/s Hình 3.13 Lực nâng với tốc độ gió 5m/s Trong đó, tồn giá trị góc đặt khoảng 45𝑜 để độ lớn lực nâng đạt giá trị cực đại Khi góc đặt tăng lên đến khoảng 45 𝑜 độ lớn lực nâng tăng lên, sau ta tiếp tục tăng góc đặt độ lớn lực nâng lại giảm Với trường hợp tốc độ gió 10 m/s, góc đặt khảo sát đến giá trị 35𝑜 Ta thấy góc đặt tăng độ lớn lực cản lực nâng tác dụng lên tăng hoàn toàn phù hợp với kết thực nghiệm Ulsa hình 3.14 3.15 Ngồi ra, ta thấy cố định góc đặt 30𝑜 , tốc độ gió thay đổi từ 5m/s đến 10m/s độ lớn lực nâng lực cản tăng theo tăng khoảng bốn lần (lực cản: 2.20713 – 8.78662 lực nâng: (-2.97354) – (-11.8417)) Điều hoàn tồn phù hợp với lý thuyết theo cơng thức 2.7 2.8, độ lớn lực nâng lực cản tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ gió 38 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT hầm gió Hình 3.14 Lực cản với tốc độ gió 10m/s Hình 3.15 Lực nâng với tốc độ gió 10m/s Ta thấy sai số kết mô số so với thực nghiệm nhỏ 16% Nguyên nhân sai số trước hết mơ hình mơ số khơng thể chép xác hồn tồn mơ hình thực nghiệm, chẳng hạn điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, …), độ mịn bề mặt hay tượng vẫy (flutter) không xem xét mô số Hơn nữa, sai số người, sai số đo lường thực thí nghiệm ln tồn thực nghiệm Do đó, sai lệch kết mô số với thực nghiệm toán chấp nhận khoảng sai số cho phép Bên cạnh đó, ta thấy sai số mơ hình 3D nhỏ mơ hình 2D so sánh với kết thực nghiệm Điều hiệu ứng 3D mô hình 2D khơng thể xét đến ảnh hưởng hai mặt bên hầm gió Với phân tích này, ta thấy mơ hình rối SST 𝑘 − 𝜔 hoàn toàn tin cậy để đánh giá ảnh hưởng gió tác dụng lên pin NLMT 39 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất CHƯƠNG MÔ PHỎNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MẶT ĐẤT 4.1 Mơ hình hệ pin lượng mặt trời mặt đất Như trình bày phần trước, hệ pin NLMT lắp đặt nhiều vị trí khác nhau: mặt đất, mái nhà, thiết bị đèn đường, ô tô, máy bay, … Đối với cánh đồng điện NLMT, pin NLMT thường lắp đặt mặt đất Luận văn tập trung vào hệ pin NLMT lắp đặt mặt đất, cụ thể với mơ hình Mateus Neto [23] với thông số bảng 4.1 Bảng 4.1 Các thông số pin NLMT STT Thông số pin NLMT Điện áp, V 24 Công suất, W 300 Số lượng 25 Kích thước L x W x D: 1.96 x 0.99 x 0.046 m Tấm pin NLMT lắp đặt với khoảng cách từ trọng tâm đến mặt đất H=2.5m với hệ thống giá đỡ nhôm vuông 0.06 0.1m Trụ đỡ nhôm vuông 0.2m Đế đỡ thép x x 0.2 m Như phần 2.4.3, pin NLMT thường đặt nghiêng góc 𝛽 theo vĩ độ địa điểm lắp đặt Do đó, góc đặt 𝛽 chọn lắp đặt Hà Nội 20𝑜 Tuy nhiên, trường hợp góc đặt thay đổi 𝛽 = [5, 10, 15, 25, 30, 35] 𝑜 khảo sát để đánh giá ảnh hưởng góc đặt 𝛽 đến pin NLMT Hình 4.1 Mơ hình hệ pin NLMT 40 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất 4.2 Mô CFD ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT 4.2.1 Miền tính tốn CFD Mơ hình hệ pin NLMT thiết kế với thơng số bảng 4.1 hình 4.1 Với mơ số CFD ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT, miền tính tốn quan trọng Qua việc tham khảo nhiều nghiên cứu báo, kích thước miền tính tốn CFD luận văn thể hình 4.2 hình học 3D hình 4.3 Hình 4.2 Kích thước miền tính tốn CFD Tấm pin NLMT cách mặt đất khoảng H=2.5m Khoảng cách từ hệ pin đến mặt trước sau miền tính tốn 5H 15H Chiều cao miền tính tốn 6H Chiều dài pin NLMT W=9.8m Hệ pin NLMT cách hai bên miền tính tốn khoảng 5W Hình 4.3 Miền tính tốn với trường hợp gió diện 4.2.2 Sự hội tụ lưới tính tốn CFD Đối với tốn mơ số, việc lựa chọn lưới tính tốn phù hợp quan trọng Lưới tính tốn lựa chọn phải đảm bảo kết tính tốn mô số hội tụ với lưới Trong tốn này, bốn trường hợp kích thước lưới khác sử dụng để đánh giá hội tụ lưới lựa chọn trường hợp mơ hình lưới phù hợp với tốn 41 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Hình 4.4 Sự hội tụ lưới tính tốn CFD Kết hệ số lực cản lực nâng bốn trường hợp lưới thể hình 4.4 với trường hợp tốc độ gió 6m/s góc đặt 𝛽 = 20 𝑜 Ta thấy lưới với kích thước 383140 phần tử sai lệch nhiều so với ba trường hợp lại kết tính tốn hội tụ với lưới từ 1116979 phần tử trở lên Do đó, để giảm khối lượng thời gian tính tốn, lưới với kích thước 1116979 phần tử lựa chọn để tính tốn trường hợp mô CFD 4.2.3 Điều kiện tính tốn Đối với tốn mơ khí động thơng thường, điều kiện vận tốc gió khơng thay đổi theo độ cao thường sử dụng để đơn giản hóa điều kiện tính tốn Tuy nhiên, thực tế, vận tốc gió thay đổi theo độ cao với hàm số mũ trình bày phần 2.2 Vận tốc thay đổi theo độ cao với hàm số mũ thêm vào điều kiện biên đầu vào Inlet phần mềm ANSYS Fluent cách sử dụng hàm người dùng định nghĩa UDF Vận tốc gió đầu vào luận văn thay đổi theo trường hợp tốc độ gió tham chiếu độ cao 50m 3, 6, 9, 12, 15 m/s, hướng gió 𝛼 thay đổi với giá trị 0𝑜 , 45 𝑜 , 90𝑜 , 135 𝑜 , 180𝑜 góc đặt 𝛽 thay đổi với giá trị 5𝑜 , 10 𝑜 , 15 𝑜 , 20𝑜 , 25𝑜 , 30𝑜 Đối với trường hợp tốc độ gió thay đổi, ta dự đốn lực nâng lực cản tăng tốc độ gió tăng Điều kiện biên toán thể bảng 2.2 Bề mặt pin với mặt miền bao coi mặt đất) đặt điều kiện tường không trượt 42 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Trong tốn này, mơ hình tính tốn Steady mơ hình rối k − omega SST sử dụng Phương pháp giải Coupled sử dụng cho Pressure-velocity coupling Phương pháp Second-order Upwind áp dụng cho phương trình động lượng, phương trình lượng Ngồi ra, tiêu chuẩn hội tụ cho phương trình liên tục, vận tốc, lượng rối, 𝑘 𝜔 thiết lập 10 −4 Bảng 4.2 Điều kiện biên toán CFD Đối tượng Điều kiện biên Inlet Velocity Inlet: độ lớn hướng gió Outlet Pressure Outlet: áp suất khí Tấm pin Wall No Slip Mặt đất Wall No Slip Tường miền bao Wall Free Slip 4.2.4 Kết mô số CFD 4.2.4.1 Tốc độ gió thay đổi Các trường hợp tốc độ gió thay đổi khảo sát 𝑣 = [3, 6, 9,12, 15] 𝑚/𝑠 Hình 4.5 Lực cản lực nâng tác dụng lên 𝑣 thay đổi Ta thấy rõ bảng 4.5, áp suất mặt (mặt đón gió) cao so với mặt dưới, lý giải cho việc dấu lực nâng “-”, lực hướng xuống dưới, ép pin xuống Khi tốc độ gió tăng lên áp suất mặt pin tăng lên lực tác dụng tăng Áp suất lớn phát vị trí mép nơi gió tiếp xúc với pin NLMT Vị trí gọi điểm dừng, áp suất tối đa vận tốc tối thiểu 43 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.6 biểu diễn đường dòng vận tốc mặt phẳng XY YZ Ta thấy phía sau pin tạo xốy, cản trở dịng khí chuyển động Bảng 4.3 Kết lực hệ số lực tốc độ gió thay đổi Tốc độ gió độ cao 50m (m/s) D (N) L (N) 𝐂𝐃 𝐂𝐋 L/D 33.17 -83.32 0.2024 -0.5084 -2.5120 132.59 -334.01 0.2023 -0.5096 -2.5191 298.19 -752.11 0.2022 -0.5100 -2.5223 12 530.21 -1338.59 0.2022 -0.5105 -2.5246 15 828.55 -2093.06 0.2022 -0.5109 -2.5262 Ta thấy tốc độ gió tăng lên n lần độ lớn lực tăng lên khoảng 𝑛2 lần Bảng 4.4 Phân bố áp suất vận tốc mặt XY tốc độ gió thay đổi Tốc độ gió (m/s) Phân bố áp suất mặt XY Phân bố vận tốc mặt XY 12 15 44 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.5 Phân bố áp suất pin phân bố XZ tốc độ gió thay đổi Tốc độ gió (m/s) Phân bố áp suất pin Mặt Phân bố mặt XZ Mặt Áp suất 12 15 45 Vận tốc Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.6 Đường dòng vận tốc XY YZ tốc độ gió thay đổi Tốc độ gió (m/s) Đường dịng XY Đường dòng YZ 12 15 4.2.4.2 Hướng gió thay đổi Trong thực tế, gió khơng thổi theo hướng diện tác dụng vào pin NLMT mà gió thổi theo hướng xiên, ngang hay ngược chiều Năm trường hợp hướng gió khác xem xét 𝛼 = [0, 45, 90, 135, 180 ] 𝑜 Kết giá trị lực hệ số lực đưa bảng 4.7 Bảng 4.7 Kết lực hệ số lực 𝛼 thay đổi Hướng gió D (N) L (N) 𝐂𝐃 𝐂𝐋 L/D 0𝑜 132.59 -334.01 0.2023 -0.5096 -2.5191 45𝑜 86.04 -273.29 0.1313 -0.4169 -3.1764 90𝑜 10.72 3.26 0.0164 0.0050 0.3045 135𝑜 98.27 331.96 0.1499 0.5065 3.3781 180𝑜 105.76 335.72 0.1614 0.5122 3.1742 46 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Ta thấy gió thổi theo hướng diện, lực nâng mang dấu “-”, hướng xuống dưới, có tác dụng ép pin xuống Khi gió thổi ngược 𝛼 = 135 𝑜 𝛼 = 180𝑜 giá trị lực nâng mang dấu “+”, lực hướng lên trên, có xu hướng làm pin nâng lên, gây ảnh hưởng xấu đến pin trường hợp khác Trường hợp gió ngang 𝛼 = 90𝑜 kết lực nâng lực cản nhỏ (3.26 N 10.72N) Hình 4.6 Lực cản lực nâng tác dụng lên 𝛼 thay đổi Bảng 4.8 Phân bố áp suất vận tốc XY 𝛼 thay đổi Hướng gió Phân bố áp suất mặt XY Phân bố vận tốc mặt XY 0𝑜 45𝑜 90𝑜 135 𝑜 180 𝑜 47 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.9 Phân bố áp suất pin phân bố mặt XZ 𝛼 thay đổi Hướng gió Phân bố áp suất pin Mặt Phân bố mặt XZ Mặt Áp suất 0𝑜 45𝑜 90𝑜 135 𝑜 180 𝑜 48 Vận tốc Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Phân bố áp suất vận tốc mặt XY thể bảng 4.8 Ta thấy áp suất mặt đón gió pin lớn so với mặt khuất gió lớn mép pin tiếp xúc với gió trước tiên Qua kết này, ta thấy gió thổi diện hay ngược chiều tạo xốy phía sau pin Chỉ gió thổi ngang, bề mặt cản gió nhỏ nên lực tác dụng lên pin nhỏ Bảng 4.9 cho thấy phân bố áp suất hai mặt pin mặt cắt YZ Qua đó, ta thấy rõ ảnh hưởng hướng gió lên pin NLMT vị trí điểm dừng Bảng 4.10 Đường dịng vận tốc XY YZ 𝛼 thay đổi Hướng gió Đường dịng XY Đường dịng YZ 0𝑜 45𝑜 90𝑜 135 𝑜 180 𝑜 4.2.4.3 Góc đặt pin thay đổi Góc đặt pin NLMT phụ thuộc vào vị trí lắp đặt góc đặt cịn thay đổi theo hướng nắng thiết bị tự chỉnh Theo tọa độ vĩ độ Việt Nam, sáu trường hợp xem xét 𝛽 = [5, 10, 15,20, 25, 30] 𝑜 Kết giá trị lực hệ số lực đưa bảng 4.11 49 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.11 Kết lực hệ số lực 𝛽 thay đổi Góc đặt D (N) L (N) 𝐂𝐃 𝐂𝐋 L/D 5𝑜 30.40 -121.22 0.0464 -0.1849 -3.9875 10𝑜 61.68 -236.98 0.0941 -0.3615 -3.8420 15𝑜 95.88 -307.12 0.1463 -0.4685 -3.2032 20𝑜 132.59 -334.01 0.2023 -0.5096 -2.5191 25𝑜 165.42 -333.35 0.2524 -0.5086 -2.0152 30 197.26 -328.29 0.3012 -0.5013 -1.6643 Ta thấy góc đặt pin NLMT tăng lên độ lớn lực cản tăng lên Trong lực nâng tăng lên góc đặt pin tăng đến 20𝑜 góc đặt tiếp tục tăng độ lớn lực nâng lại giảm Hình 4.7 Lực cản lực nâng tác dụng lên 𝛽 thay đổi Phân bố áp suất mặt pin thể bảng 4.14 Ta thấy áp suất mặt đón gió pin lớn so với mặt khuất gió lớn mép pin tiếp xúc với gió trước tiên Khi góc đặt pin tăng lên diện tích tiếp xúc với gió pin tăng lên áp suất tác dụng mặt pin tăng lên Bảng 4.13 cho thấy đường dòng XY YZ, ta thấy góc đặt pin tăng lên xốy xuất phía sau pin rõ ràng lớn Lực cản tác dụng lên pin tăng lên góc đặt pin tăng 50 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.12 Phân bố áp suất vận tốc XY 𝛽 thay đổi Góc Phân bố áp suất mặt XY Phân bố vận tốc mặt XY 5𝑜 10𝑜 15𝑜 25𝑜 30𝑜 Bảng 4.13 Đường dòng vận tốc XY YZ 𝛽 thay đổi Góc Đường dòng XY Đường dòng YZ 5𝑜 10𝑜 15𝑜 25𝑜 30𝑜 51 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.14 Phân bố áp suất pin phân bố XZ 𝛽 thay đổi Phân bố áp suất pin Góc Mặt Phân bố mặt XZ Mặt Áp suất 5𝑜 10𝑜 15𝑜 25𝑜 30𝑜 52 Vận tốc Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất 4.3 Kiểm bền hệ pin lượng mặt trời ảnh hưởng gió Khi xét đến ảnh hưởng gió đến vật thể nào, ta phải quan tâm đến việc kết cấu có đủ bền tác dụng gió hay khơng Do vậy, với hệ pin NLMT, việc kiểm bền quan trọng thực phần mềm ANSYS Mechanical 4.3.1 Mơ hình lưới kết cấu Mơ hình hệ pin NLMT tốn kết cấu xây dựng theo kích thước nêu phần 4.1 Hình 4.8 Lưới kết cấu Với tốn mơ số việc khảo sát hội tụ lưới quan trọng, kiểm bền kết cấu pin NLMT ngoại lệ Bốn trường hợp với kích thước lưới khác khảo sát kết thể bảng 4.15 Bảng 4.15 Sự hội tụ lưới kết cấu Lưới (phần tử) Biến dạng lớn (mm) Ứng suất lớn ( MPa) Ứng suất nhỏ ( Pa) 37440 0.182 0.525 3.20E+00 91109 0.186 0.672 3.21E+00 146727 0.186 0.676 3.21E+00 195115 0.188 0.687 3.21E+00 Ta thấy lưới kết cấu bắt đầu hội tụ với lưới kích thước 91109 phần tử Do lưới kích thước 91109 dùng cho tất trường hợp kiểm bền kết cấu 53 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất 4.3.2 Điều kiện tính tốn Đối với tốn kết cấu, vật liệu quan trọng Với hệ pin NLMT luận văn này, để đơn giản hóa, pin NLMT coi kính giá đỡ, chân đế sử dụng vật liệu nhôm Các thông số vật liệu kính nhơm trình bày bảng 4.16 Bảng 4.16 Thơng số vật liệu mơ hình kết cấu Thơng số Nhơm Kính Khối lượng riêng (𝑘𝑔/𝑚3 ) 2707 3000 Young’s Modulus 7.1E+10 70000 Poisson’s Ratio 0.33 0.22 Tensile Yield Strength (MPa) 280 40 Compressive Yield Strength (MPa) 280 1000 Ảnh hưởng gió đến kết cấu pin NLMT thêm vào từ kết mô số CFD phần 4.2.4, mơ hình liên kết ANSYS Fluent – Mechanical sử dụng Điều kiện cố định cứng thiết lập cho mặt chân đỡ (liên kết với mặt đất) 4.3.3 Kết kiểm bền hệ pin NLMT 4.3.3.1 Trường hợp tốc độ gió thay đổi Với kết khí động trường hợp tốc độ gió thay đổi phần 4.2.4.1, kết ứng suất biến dạng thể bảng 4.17 Ta thấy tốc độ gió tăng lên ứng xuất tác dụng lên pin NLMT lớn biến dạng lớn Điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Ta thấy biến dạng lớn mép hướng gió pin hình 4.9 Ứng xuất lớn tác dụng lên pin vị trí giá đỡ liên kết với chân đế pin NLMT bị ép xuống hình 4.10 Tuy nhiên, ứng suất lớn tác dụng lên pin 4.21 MPa với tốc độ gió 15m/s 54 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất nhỏ so với ứng suất giới hạn vật liệu Do đó, pin đủ bền, chịu tác dụng gió với tốc độ 15m/s Bảng 4.17 Kết kiểm bền tốc độ gió thay đổi Tốc độ gió (m/s) Biến dạng lớn (mm) Ứng suất lớn ( MPa) Ứng suất nhỏ ( Pa) 0.046 0.168 0.799 0.186 0.672 3.212 0.418 1.513 7.244 12 0.745 2.692 12.899 15 1.163 4.208 20.189 Hình 4.9 Biến dạng pin NLMT Hình 4.10 Ứng suất tác dụng lên pin NLMT 55 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất 4.3.3.2 Trường hợp hướng gió thay đổi Khi hướng gió thay đổi, biến dạng ứng suất tác dụng lên pin NLMT thay đổi khác Các trường hợp gió xiên 𝛼 = 45𝑜 135𝑜 cho kết ứng suất biến dạng lớn bảng 4.18 nêu Bảng 4.18 Kết kiểm bền hướng gió thay đổi Hướng gió Biến dạng lớn (mm) Ứng suất lớn ( MPa) Ứng suất nhỏ ( Pa) 0𝑜 0.186 0.672 3.212 45𝑜 0.861 1.047 1.693 90𝑜 0.093 0.059 0.240 135𝑜 1.363 1.267 0.246 180𝑜 0.449 0.632 0.473 Với trường hợp gió xiên 𝛼 = 45 𝑜 , pin bị biến dạng lớn mép pin chịu tác dụng gió hình 4.11 ứng suất lớn pin vị trí giá đỡ hình 4.12 Hình 4.11 Biến dạng pin 𝛼 = 45𝑜 Hình 4.12 Ứng suất tác dụng lên pin 𝛼 = 45𝑜 56 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Với trường hợp gió xiên ngược 𝛼 = 135𝑜 , pin bị cong lên hình 4.13 ứng suất lớn pin vị trí giá đỡ hình 4.14 Hình 4.13 Biến dạng pin 𝛼 = 135𝑜 Hình 4.14 Ứng suất tác dụng lên pin 𝛼 = 135𝑜 Với trường hợp gió thổi ngược 𝛼 = 180𝑜 , pin bị cong lên hai mép cao hình 4.15 ứng suất lớn pin vị trí giá đỡ hình 4.16 Hình 4.15 Biến dạng pin 𝛼 = 180𝑜 Hình 4.16 Ứng suất tác dụng lên pin 𝛼 = 180𝑜 57 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất 4.3.3.3 Trường hợp góc đặt thay đổi Ta thấy gió thổi diện góc đặt pin thay đổi biến dạng pin thay đổi khơng đáng kể Tuy nhiên, góc đặt tăng từ 5𝑜 lên 20𝑜 ứng suất lớn tác dụng lên pin tăng lên đáng kể, sau tiếp tục tăng góc đặt ứng xuất không tăng thêm nhiều Biến dạng lớn xảy mép pin ứng suất lớn vị trí khung nhơm liên kết với chân đế Trong trường hợp này, pin bị cong xuống ứng suất tác dụng lên pin chưa đủ để kết cấu bị phá hủy Bảng 4.19 Kết kiểm bền góc đặt thay đổi Góc đặt Biến dạng lớn (mm) Ứng suất lớn (MPa) Ứng suất nhỏ ( Pa) 5𝑜 0.123 0.290 0.84207 10𝑜 0.200 0.524 0.59557 15𝑜 0.192 0.620 1.8123 20𝑜 0.186 0.672 3.2121 25𝑜 0.162 0.682 3.8029 30𝑜 0.173 0.686 3.1059 4.4 Ảnh hưởng gió đến nhiệt độ pin lượng mặt trời 4.4.1 Mơ hình tải lượng mặt trời ANSYS Fluent cung cấp mơ hình tải NLMT sử dụng để tính tốn hiệu ứng xạ từ tia mặt trời vào miền tính tốn Hai tùy chọn có sẵn cho mơ hình: Solar Ray Tracing DO irradiation Solar Ray Tracing phương pháp hiệu thiết thực để áp dụng tải NLMT làm nguồn nhiệt phương trình lượng Do vậy, mơ hình tải NLMT với thuật dò tia Solar Ray Tracing sử dụng Thuật tốn dị tia NLMT Solar Ray Tracing sử dụng để dự đốn nguồn lượng trực tiếp phát sinh từ xạ mặt trời tới Nó lấy chùm tia mơ hình 58 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất hóa cách sử dụng vector vị trí mặt trời tham số chiếu sáng, áp dụng cho đối tượng miền tính tốn Tuy nhiên, mơ hình Solar Ray Tracing thiết lập cho vùng biên tiếp giáp với vùng chất lưu miền tính tốn Do đó, vùng biên gắn vào miền rắn coi suốt khơng tính đến thuật tốn mơ hình Solar Ray Tracing Hình 4.17 Mơ hình tải NLMT Vector hướng mặt trời vector hướng nhìn phía mặt trời từ miền tính tốn Ta nhập thành phần vector (X, Y, Z) thông lượng chiếu xạ mặt trời trực tiếp khuếch tán hộp thoại Mơ hình xạ mặt trời ta thu thơng số từ mơ hình tính tốn NLMT (Solar Calculator) Hình 4.18 Mơ hình tính tốn NLMT Với mơ hình tính tốn NLMT, phương trình xạ trực tiếp bình thường áp dụng cho điều kiện thời tiết đẹp, mây che phủ (trời quang) lấy từ sổ tay ASHRAE: 𝐸𝑑𝑛 = 𝐴 𝐵 𝑒 sin(𝜃) 59 (4.1) Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Với A B xạ mặt trời biểu kiến khối lượng khơng khí m=0 hệ số tắt khí Những giá trị dựa bề mặt Trái đất vào ngày đẹp trời 𝜃 độ cao mặt trời (tính độ) so với phương ngang Tính tốn cho tải khuếch tán mơ hình mặt trời dựa cách tiếp cận đề xuất sổ tay ASHRAE năm 2001 (Chương 20, Fenestration) Phương trình chiếu xạ mặt trời khuếch tán bề mặt thẳng đứng cho bởi: 𝐸𝑑 = 𝐶𝑌𝐸𝑑𝑛 (4.2) Trong C số có giá trị đưa Bảng Chương 30 Sổ tay ASHRAE 2001, Y tỉ lệ xạ khuếch tán bầu trời bề mặt thẳng đứng so với bề mặt ngang (được tính hàm góc tới) 𝐸𝑑𝑛 chiếu xạ trực tiếp bình thường bề mặt trái đất vào ngày trời quang Phương trình chiếu xạ mặt trời khuếch tán cho bề mặt bề mặt thẳng đứng cho bởi: 𝐸𝑑 = 𝐶𝐸𝑑𝑛 (1 + 𝑐𝑜𝑠𝛽 ) (4.3) Với 𝛽 góc đặt bề mặt (tính độ) so với mặt phẳng ngang Phương trình chiếu xạ mặt trời phản xạ mặt đất cho bởi: 𝐸𝑟 = 𝐸𝑑𝑛 (𝐶 + 𝑠𝑖𝑛𝜃)𝜌𝑔 (1 − 𝑐𝑜𝑠𝛽) (4.4) 𝜌𝑔 hệ số phản xạ mặt đất Độ phản xạ mặt đất sử dụng để tính tốn thành phần xạ khuếch tán phản xạ khỏi mặt đất Tổng xạ khuếch tán bề mặt tổng 𝐸𝑑 𝐸𝑟 xạ mặt trời khuếch tán tính từ mơ hình Solar Calculator Mơ hình Solar Ray Tracing cho phép thiết lập hiệu ứng chiếu sáng mặt trời trực tiếp xạ mặt trời khuếch tán Tuy nhiên, lưu ý rằng, mơ hình Solar Ray Tracing khơng phải mơ hình xạ bề mặt, khơng xử lý phát xạ từ bề mặt Nếu phát xạ 60 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất bề mặt yếu tố quan trọng toán ta xem xét triển khai mơ hình xạ kết hợp với mơ hình Solar Ray Tracing Đối với tốn mơ ảnh hưởng gió đến nhiệt độ pin NLMT, ta phải sử dụng kết hợp mơ hình Solar Ray Tracing mơ hình xạ bề mặt đề cập cụ thể phần 4.4.2 4.4.2 Mơ hình xạ từ bề mặt đến bề mặt Như trình bày trên, ta cần kết hợp thêm mơ hình xạ bề mặt ANSYS Fluent cung cấp sáu mơ hình xạ:  Mơ hình xạ chuyển giao rời rạc (DTRM)  Mơ hình xạ P-1  Mơ hình xạ Rosseland  Mơ hình xạ từ bề mặt đến bề mặt (S2S)  Mô hình xạ rời rạc (DO)  Mơ hình xạ Monte Carlo (TM) Mơ hình xạ bề mặt (S2S) phù hợp để mơ hình hóa thiết bị truyền xạ (ví dụ: hệ thống loại bỏ nhiệt tàu vũ trụ, hệ thống thu NLMT hệ thống làm mát ơ-tơ) So với mơ hình xạ DTRM DO, mơ hình S2S có thời gian lặp nhanh nhiều, thân việc tính tốn tốn CPU Hình 4.19 Mơ hình truyền nhiệt xạ từ bề mặt đến bề mặt 61 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất 4.4.3 Điều kiện tính tốn Mơ hình tải NLMT Solar Load sử dụng kết hợp với mơ hình xạ từ bề mặt đến bề mặt S2S Mơ hình Solar Load thiết lập với tọa độ vị trí lắp đặt Hà Nội 21.01𝑜 vĩ độ Bắc 105.48𝑜 kinh độ Đông vào thời điểm 12h ngày 21/06 với trời quang không mây che phủ Từ đó, ta thu xạ mặt trời tác dụng lên mơ hình tính tốn là:  Direct Normal Solar Irradiation (at Earth's surface) [𝑊/𝑚2 ]: 886.173  Diffuse Solar Irradiation - vertical surface: [𝑊/𝑚2 ]: 67.5777  Diffuse Solar Irradiation - horizontal surface [𝑊/𝑚2 ]: 118.747  Ground Reflected Solar Irradiation - vertical surface [𝑊/𝑚2 ]: 100.412 Trong toán này, độ phản xạ mặt đất đặt 0.2 Bài toán liên quan đến đối lưu tự nhiên, gia tốc trọng trường 𝑔 = 9.81 𝑚/𝑠 thiết lập với khối lượng riêng khơng khí theo xấp xỉ boussinesq 𝜌𝑎𝑖𝑟 = 1.146 𝑘𝑔/𝑚3 nhiệt độ 35𝑜 𝐶 áp suất 1atm Vận tốc gió hàm số mũ biến đổi theo độ cao Để đơn giản hóa, pin NLMT coi kính giá đỡ làm nhôm với thông số bảng 4.20 Bảng 4.20 Thơng số vật liệu nhơm kính Thơng số Kính Nhơm Density (𝑘𝑔/𝑚3 ) 3000 2707 Specific Heat (𝐽/𝑘𝑔 𝐾) 500 996 Thermal Conductivity 𝑊/𝑚 𝐾) 1.8 204 Sự đối lưu cưỡng mơ hình hóa dựa định luật làm mát Newton, hệ số truyền nhiệt đối lưu cưỡng cho [4]: 𝑄 = ℎ × 𝐴 × (𝑇𝑆 − 𝑇𝑓 ) (4.5) ℎ = 5.7 + 3.8𝑣 (4.6) 62 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Trong Q (W) nhiệt truyền đối lưu, ℎ (𝑊/𝑚2 ℃) hệ số truyền nhiệt đối lưu, 𝐴 (𝑚2 ) diện tích tiếp xúc, 𝑇𝑠 nhiệt độ bề mặt, 𝑇𝑓 nhiệt độ chất lưu 𝑣 (𝑚/𝑠) vận tốc gió Hình 4.20 Bức xạ mặt trời tác dụng lên pin mặt đất Bài tốn mơ hội tụ nhiệt độ trung bình pin NLMT hội tụ hình 4.21 sau 800 vịng lặp Hình 4.21 Sự hội tụ nhiệt độ bề mặt pin NLMT 4.4.4 Kết mô nhiệt độ bề mặt pin NLMT Với trường hợp tốc độ gió thay đổi, ta thu phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT bảng 4.21 Ta thấy mép pin có nhiệt độ nhỏ so với bề mặt (hình 4.22) Bên cạnh nhiệt độ mặt pin cao mặt nhận xạ nhiệt từ mặt trời 63 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.21 Phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT tốc độ gió thay đổi Tốc độ gió m/s m/s m/s 12 m/s 15m/s Mặt Mặt Giá trị nhiệt độ lớn nhất, thấp trung bình bề mặt pin NLMT theo trường hợp tốc độ gió thay đổi thể hình 4.23 Ta thấy nhiệt độ pin NLMT giảm tốc gió tăng lên Tấm pin NLMT hoạt động tốt nhiệt độ thử nghiệm 25𝑜 𝐶, ℃ tăng lên nhiệt độ pin phần lượng bị hoa hụt Do đó, với điều kiện tính tốn với tốc độ gió 15 m/s thu lượng lớn Hình 4.22 Phân bố nhiệt độ mép pin NLMT 64 Chương Mô số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.22 Phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT 𝛼 thay đổi Hướng gió 𝟎𝒐 𝟒𝟓𝒐 𝟗𝟎𝒐 𝟏𝟒𝟓𝒐 𝟏𝟖𝟎𝒐 Mặt Mặt Bảng 4.23 Phân bố nhiệt độ bề mặt pin NLMT 𝛽 thay đổi Góc đặt 𝟓𝒐 𝟏𝟎𝒐 𝟏𝟓𝒐 Mặt Mặt 65 𝟐𝟎𝒐 𝟐𝟓𝒐 Chương Mơ số ảnh hưởng gió đến pin NLMT mặt đất Bảng 4.22 4.23 thể phân bố nhiệt độ bề mặt bề mặt pin NLMT hướng gió thay đổi góc đặt thay đổi Ta thấy mép pin theo hướng gió có nhiệt độ thấp so với vị trí cịn lại Nhiệt độ bề mặt pin NLMT giảm nhẹ góc đặt pin tăng lên Qua hình 4.24 4.25, ta thấy hướng gió thay đổi góc đặt thay đổi nhiệt độ bề mặt pin không thay đổi nhiều không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất pin NLMT Ta kết luận tốc độ gió lớn nhiệt độ bề mặt pin NLMT giảm dẫn đến hiệu suất làm việc tăng lên Hình 4.23 Giá trị nhiệt độ bề mặt pin v thay đổi Hình 4.24 Giá trị nhiệt độ bề mặt pin 𝛼 thay đổi Hình 4.25 Giá trị nhiệt độ bề mặt pin 𝛽 thay đổi 66 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu thực luận văn, nhận thấy pin lượng mặt trời thiết bị biến đổi lượng mặt trời thành điện hữu ích Hiện ứng dụng rộng rãi giới tiềm phát triển Việt Nam lớn Quá trình hoạt động pin lượng mặt trời bị ảnh hưởng nhiều yếu tố như: cường độ ánh sáng, góc chiếu sáng, độ ẩm, bụi, … gió Tuy nhiên, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng yếu tố chưa nhiều đủ Luận văn đánh giá ảnh hưởng gió đến pin lượng mặt trời qua ba yếu tố thay đổi tốc độ gió, hướng gió góc đặt pin phương pháp mơ số Phương pháp mơ số dịng chảy CFD kiểm chứng độ xác qua việc so sánh với kết thực nghiệm hầm gió Giá trị lực nâng, lực cản tác dụng lên pin tăng lên 𝑛2 lần tốc độ gió tăng lên n lần hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Tấm pin hệ giá đỡ kiểm chứng độ bền tác dụng gió kết cấu hệ thống hoàn toàn đảm bảo với trường hợp tốc độ gió khảo sát lớn hướng gió, góc đặt thay đổi Gió khơng ảnh hưởng đến khí động kết cấu hệ pin NLMT, cịn ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ bề mặt pin, qua ảnh hưởng đến hiệu suất tạo lượng Khi tốc độ gió tăng lên nhiệt độ bề mặt pin giảm, làm tăng hiệu suất pin Qua đó, ta thấy việc làm mát cho pin NLMT quan trọng Luận văn cịn hạn chế việc đơn giản hóa tốn điều kiện pin vật liệu kính đồng thực tế cấu tạo nhiều lớp với vật liệu khác Hướng nghiên cứu để phát triển luận văn xây dựng mơ hình chi tiết lớp pin NLMT, đánh giá ảnh hưởng gió chi tiết qua mặt cắt lớp pin NLMT 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời – Lý thuyết ứng dụng, NXB Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2008 [2] Lý Ngọc Thắng, Nghiên cứu, thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu sử dụng thiết bị dùng lượng mặt trời, viện lượng, cơng thương, 2013 [3] Tạp chí lượng Việt Nam, 2012 [4] A K Rasaq, R A Baba, Idris, Assessment of wind resource for possibility of small wind turbine installation in Ilorin, Nigeria, KKU Engineering Journal, 2015 [5] Ayodeji Abiola-Ogedengbe and (2013), Experimental investigation of wind effect on solar panels, Master thesis in Engineering Science, The University of Western Ontario [6] ASCE (2010) Minimum design loads for buildings and other structures, ASCE standard, ASCE standard ASCE Publications [7] C Cornaro, A Andreotti, and (2013), Influence of Average Photon Energy index on solar irradiance characteristics and outdoor performance of photovoltaic modules , Prog Photovoltaics Res Appl., vol 21, pp 996–1003 [8] Chung, K., Chang, K., & Liu, Y (2008) Reduction of wind uplift of a solar collector model Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96(8), 1294-1306 [9] C Monokroussos, M Bliss, Y N Qiu, C J Hibberd, T R Betts, A N Tiwari, and (2011), Effects of spectrum on the power rating of amorphous silicon photovoltaic devices , Prog Photovoltaics Res Appl., vol 19, pp 640-8 [10] E Martinot and (2012), Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Cambridge University Press, pp 1-1088 68 [11] Emil Simiu & Robert Scanlan, Wind Effects On Structures, Third Edition, John Wiley and Sons, 1996 [12] E Skoplaki, J A Palyvos, (2009), Operating temperature of photovoltaic modules: A survey of pertinent correlations, Renew Energy, vol 34, pp 23–29 [13] Eurocode-1 and (2006), Actions on Structures General Actions.Part 1-4: Wind Actions SR EN 1991-1-4/2006 [14] G T Bitsuamlak, A K Dagnew, J Erwin, and (2010), Evaluation of Wind Loads on Solar Panel Modules Using CFD, Fifth Internat Symp.on Comput Wind Engineering (CWE2010), Chapel Hill, North California, USA, May 23-27 [15] H A A Kazem, M T T Chaichan, and (2012), Effect of Humidity on the PV Performance in Oman, Asian Trans Eng., vol 2(4), pp 29-32 [16] H Jiang, L Lu, K Sun, and (2011), Experimental investigation of the impact of airborne dust deposition on the performance of solar photovoltaic (PV) modules , Atmos Env 2011, vol 45, pp 4299-304 [17] Holmes, J.D, Wind Loading on Structures 2nd Edition, London, U.K, 2007 [18] IEC60904-3, Photovoltaic devices - Part 3: Measurement principles for terrestrial photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data, International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland, 2008 [19] J C C Fan and (1986), Theoretical temperature dependence of solar cell parameters, Sol Cells, vol 17, pp 309–315 [20] J Nelson and (2003), The Physics of Solar Cells, Imp Coll Press [21] K Akhmad, A Kitamura, and (1997), Outdoor performance of amorphous silicon and polycrystalline silicon PV modules, Sol Energ Mat Sol Cells, vol, vol 46, pp 209–18 [22] Kopp, G A., Surry, D., & Chen, K (2002) Wind loads on a solar array Wind and Structures, an International Journal, 5(5), 393-406 69 [23] Mateus Neto, Studying the influence of Angola’s tropical climatic conditions on the operational efficiency of silicon photovoltaic solar cells and finding technological solutions to enhance their performance, Hanoi University of science and technology, 2018 [24] M J Adinoyi, S S A M., and (2013), Effect of dust accumulation on the power outputs of solar photovoltaic modules, Renew Energy, vol 60, pp 633–6 [25] M K Panjwani, B NarejoG, and (2014), Effect of humidity on the efficiency of solar cell (photovoltaic), Int J Eng Res Gen Sci., vol 2(4) [26] Radu A., Axinte E., and (1989), Wind Forces on Structures Supporting Solar Collectors, J Wind Engng A Ind Aerodyn 32, 89, 93-100 [27] Shademan, M., & Hangan, H (2009) Wind loading on solar panels at different inclination angles 11th American Conference on Wind Engineering [28] Structural Engineering Institute (2006) Minimum design loads for buildings and other structures (Vol 7, No 5) American Society of Civil Engineers (ASCE) [29] Theodore Stathopoulos, 2007, Introduction to Wind Engineering, Wind Structure, Wind-Building Interaction Wind Effects on Buildings and Design of Wind-Sensitive Structures, CISM International Centre for Mechanical Sciences Volume 493, pp 1-30 [30] T Ishii, K Otani, T Takashima, Y Q Xue, and (2013), Solar spectral influence on the performance of photovoltaic (PV) modules under fine weather and cloudy weather conditions, Prog Photovoltaics Res Appl, vol 21, pp 481–9 [31] V.E Uslu, Computational fluid dynamic analysis of wind loads acting on ground mounted solar panels, Master thesis, Middle East Technical University [32] Y S Khoo, J P Singh, T M Walsh, A G Aberle, and (2014), Comparison of angular reflectance losses between PV modules with planar and textured glass under Singapore outdoor conditions, IEEE J Photovolt., vol 4, pp 362–7 70 ... lượng gió thơng thường lớn Do đó, luận văn tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ảnh hưởng gió đến pin NLMT 18 Chương Ảnh hưởng gió đến pin NLMT CHƯƠNG ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI... CHƯƠNG MÔ PHỎNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÓ ĐẾN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MẶT ĐẤT 40 4.1 Mơ hình hệ pin lượng mặt trời mặt đất 40 4.2 Mô CFD ảnh hưởng gió đến hệ pin NLMT 41 4.2.1... gió đến hệ pin NLMT như: tốc độ gió, hướng gió, … Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng gió đến pin NLMT Bên cạnh đó, lượng mặt trời kèm với lượng gió, nơi lượng mặt trời lớn lượng