Năng lượng mặt trời (phần 1) (NĂNG LƯỢNG tái tạo SLIDE)

Ch 2: Năng lượng mặt trời 2.1 Nguồn lượng mặt trời  Phổ mặt trời  Quỹ đạo trái đất  Góc chiếu mặt trời vào trưa  Vị trí mặt trời theo ngày  Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời  Tính mặt trời theo múi  Mặt trời mọc lặn Bài giảng Tài nguyên mặt trời  Để tìm hiểu lượng mặt trời, cần tìm hiểu mặt trời  Cần biết có lượng ánh sáng  Có thể dự đốn vị trí mặt trời thời điểm  Bức xạ (insolation: incident solar radiation)  Muốn xác định xạ trung bình ngày vị trí  Muốn chọn vị trí góc nghiêng hiệu cho pin mặt trời Bài giảng 2 Mặt trời xạ vật đen  Mặt trời: đường kính 1,4x 106 km, cơng suất xạ 3,8.1020 MW  Vật đen  Vừa vật phát xạ lý tưởng, vừa vật hấp thụ lý tưởng  Phát xạ lý tưởng: phát xạ nhiều lượng vật thể thực nhiệt độ  Hấp thụ lý tưởng: hấp thụ tồn bộ, khơng phản xạ Bài giảng Định luật Planck  Các bước sóng phát vật đen phụ thuộc vào nhiệt độ nó: 3,74 10 E  14400   T  e  1     = bước sóng (m)  E = cơng suất phát đơn vị diện tích (W/m2-m)  T = nhiệt độ tuyệt đối vật thể (K) Bài giảng Phổ điện từ  Ánh sáng thấy có bước sóng nằm 0,4 0,7 m, tử ngoại ngắn hơn, hồng ngoại dài Bài giảng Phổ vật đen 15 C (288 K)  Diện tích đường cong = tổng công suất xạ Bài giảng Định luật Stefan-Boltzmann  Tổng công suất xạ theo định luật xạ Stefan Boltzmann: E  AT  E = tổng công suất xạ (W)   = số Stefan-Boltzmann = 5,67.10-8 W/m2-K4  T = nhiệt độ tuyệt đối vật thể (K)  A = diện tích bề mặt vật đen (m2) Bài giảng Nguyên lý dịch chuyển Wien  Bước sóng phổ xạ đạt cực đại: max 2898  T  T = nhiệt độ tuyệt đối (K)   = bước sóng (m)  max = 0,5 m mặt trời, 5800 K  max = 10,1 m với trái đất (xem vật đen), 288 K Bài giảng Phổ mặt trời bên ngồi khí Bài giảng Tỷ số khối lượng không khí  h1 = chiều dài đường thẳng góc  h2 = chiều dài đường góc   = góc cao độ tia sáng mặt trời Bài giảng 10 Ví dụ 7.3 – Mặt trời đâu?  Tìm góc cao độ góc phương vị lúc chiều Bình Dương (vĩ độ 10,93) vào ngày hạ chí  Vào ngày hạ chí, góc suy giảm  = 23,45  Góc = (15)(-3) = –45 sin( = cos(10,93)cos(23,45)cos(–45) + sin(10,93)sin(23,45) = 0,7124  = 45,43 sin(s) = cos(23,45)sin(–45)/cos(45.43) = -0,9244 Chọn s = 247,6 Tại sao? Bài giảng 23 Lược đồ quỹ đạo mặt trời để pt bóng che  Ta biết cách xác định vị trí mặt trời  Điều giúp xác định địa điểm bị bóng che vào thời điểm  Vẽ góc phương vị cao độ cây, tòa nhà, vật cản khác  Những phần lược đồ quỹ đạo mặt trời bị che khuất cho biết thời điểm mà địa điểm bị bóng che Bài giảng 24 Lược đồ quỹ đạo mặt trời để pt bóng che Bài giảng 25 Giờ mặt trời đồng hồ  Hầu hết công việc điện mặt trời liên quan đến mặt trời, đo tương đối so với đứng bóng  Tuy nhiên, đơi cần liên hệ với đồng hồ  Cần có hai điều chỉnh: điều chỉnh theo kinh độ liên quan đến múi giờ, chuyển động không trái đất quanh mặt trời  Giờ mặt trời lệch phút cho kinh độ  Giờ đồng hồ có 24 múi giờ, mũi trải 15 kinh độ Bài giảng 26 Bản đồ múi giới Bài giảng 27 Giờ mặt trời đồng hồ  Quỹ đạo elip trái đất làm cho chiều dài ngày thay đổi suốt năm  Sai lệch E ngày 24 ngày mặt trời: E = 9,87sin(2B) – 7,53cos(B) – 1,5sin(B) (phút) B = 360(n - 81)/364  n số ngày  Kết hợp với hiệu chỉnh kinh độ, ta có Giờ mặt trời = Giờ đồng hồ + phút/độ*(kinh tuyến địa phương – kinh độ quan sát) + E (phút) Bài giảng 28 Ví dụ 7.5 – Giờ mặt trời địa phương  Tìm thời điểm đứng bóng Boston (71,1 kinh tây) vào ngày 01/7  01/7 có số ngày n = 182 B = 360(182-81)/364 = 99.89 E = 9,87sin(2B) – 7,53cos(B) – 1,5sin(B) = –3,5 phút  Kinh tuyến địa phương Boston 75, sai lệch 75 – 71,7 độ tương ứng với phút CT = ST – 4(phút/độ)(75–71,7) – (–3,5 phút) = 11:49.9 CT = 12:49.9 EST (xét Daylight Savings) Bài giảng 29 Mặt trời mọc lặn  Có thể ước tính thời điểm mặt trời mọc lặn  Bằng cách cho góc cao độ giải theo góc sin  L  sin   cos H    tan L  tan  cos L  cos   Hai nghiệm H ứng với hai thời điểm, dấu + cho biết mặt trời mọc, dấu - ứng với mặt trời lặn  Có khác biệt điều kiện hình học dự báo thời tiết: điều kiện hình học dựa vào tâm, cịn dự báo thời tiết dựa vào đỉnh mặt trời Bài giảng 30 Bức xạ trực tiếp trời quang  Bức xạ trực tiếp IBC theo đường thẳng qua khí đến thu  Tán xạ IDC bị phân tán phân tử khơng khí  Phản xạ IRC từ bề mặt gần thu Bài giảng 31 Bức xạ ngồi khí I0  Giá trị ban đầu để tính xạ trời quang  I0 xun vng góc với mặt phẳng tưởng tượng bên ngồi khí trái đất  I0 phụ thuộc vào khoảng cách mặt trời trái đất vào cường độ mặt trời   360n   I SC 1  0,034 cos   365    W/m2  SC = số mặt trời = 1377 W/m2  n = số ngày Bài giảng 32 Bức xạ ngồi khí  Bức xạ bị suy giảm qua khơng khí, với quy luật suy giảm dạng hàm mũ IB = Ae-km  IB = phần tia xạ đến mặt đất  A = thông lượng biểu kiến ngồi khí  k = độ sâu quang học  m = tỷ số khối lượng khơng khí Bài giảng 33 Bức xạ mặt thu I RC   I BH   cos     I DH     Bài giảng 34 Các hệ thống bám theo  Hầu hết hệ thống điện mặt trời gia dụng cố định, số hệ thống bám theo hiệu  Các hệ thống bám theo có trục (thường gắn đứng lên trụ) hai trục (trục ngang trục dọc)  Con số ước tính cho phần thu thêm hệ thống bám theo khoảng 20% cho trục, 25 đến 30% cho hệ thống có hai trục Bài giảng 35 Bức xạ hàng tháng hàng năm  Với hệ thống cố định, tổng lượng thu thường khơng nhạy cảm với góc nghiêng, có thay đổi thời điểm nhiều lượng tạo Bài giảng 36 Bức xạ hàng năm giới Bài giảng 37 ...Tài nguyên mặt trời  Để tìm hiểu lượng mặt trời, cần tìm hiểu mặt trời  Cần biết có lượng ánh sáng  Có thể dự đốn vị trí mặt trời thời điểm  Bức xạ (insolation:... Phổ mặt trời bên ngồi khí Bài giảng Tỷ số khối lượng khơng khí  h1 = chiều dài đường thẳng góc  h2 = chiều dài đường góc   = góc cao độ tia sáng mặt trời Bài giảng 10 Phổ mặt trời bề mặt. .. quỹ đạo mặt trời bị che khuất cho biết thời điểm mà địa điểm bị bóng che Bài giảng 24 Lược đồ quỹ đạo mặt trời để pt bóng che Bài giảng 25 Giờ mặt trời đồng hồ  Hầu hết công việc điện mặt trời