Hệ thống chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI GVHD: Th.S Phạm Hồng Thanh Thành viên: NGUYỄN TẤN LỢI NGUYỄN MẠNH TUẤN NGUYỄN QUỐC CƯƠNG LÊ VĂN HOAN Bình Dương, Tháng Năm 2016 Chương 1: GIỚI THIỆU Năng lượng yếu tố cần thiết cho tồn phát triển xã hội trì sống trái đất Trong nhiều thập kỉ vừa qua, việc tiêu thụ lượng giới tăng lên với phát triển kinh tế Việt Nam nước đánh giá dồi tiềm lượng tái tạo (như lượng gió, thủy điện, mặt trời…) Năng lượng tái tạo tạo nguồn điện ngồi lưới chỗ, rẻ tiền, góp phần đảm bảo an ninh lượng Nếu đầu tư phát triển hướng nguồn lượng góp phần quan trọng vào việc giải vấn đề lượng, khai thác hợp lý tài ngun thiên nhiên, bảo vệ mơi trường, góp phần đảm bảo phát triển kinh tế bền vững Việt Nam 1.1 Đặt vấn đề Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu lượng ngày tăng Trong nguồn nhiên liệu dự trữ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên thủy điện có hạn, khiến cho nhân loại trước nguy thiếu hụt lượng Việc tìm kiếm khai thác nguồn lượng lượng hạt nhân, lượng địa nhiệt, lượng gió lượng mặt trời hướng quan trọng kế hoạch phát triển lượng, nước phát triển mà với nước phát triển Việt Nam Việc tìm kiếm phát triển việc sử dụng nguồn lượng mới, đáp ứng tốt nhu cầu lượng môi trường lượng mặt trời xem dạng lượng ưu việt dạng lượng sử dụng tương lai Năng lượng mặt trời thực chất nguồn lượng nhiệt hạch vô tận thiên nhiên Hàng năm mặt trời cung cấp cho trái đất lượng lượng khổng lồ, gấp 10 lần trữ lượng nguồn nhiên liệu trái đất Việt nam nước nhiệt đới, nằm vành đai nội chí tuyến nên tổng số nắng năm lớn, vực Miền Trung có khoảng 2900 nắng với cường độ xạ cao, lên đến 950W/m Do thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng thiết bị sử dụng lượng mặt trời 1.2 Tính Cấp Thiết Của Đề Tài Trong thời đại ngày nay, lượng vấn đề cấp thiết tất quốc gia giới Bên cạnh việc nghiên cứu, tìm kiếm loại lượng sử dụng tiết kiệm hiệu lượng mối quan tâm hàng đầu Hiện trước thách thức thay đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn tài ngun khống sản, nguồn lượng tái tạo lượng dần đưa vào để thay cho nguồn lượng khoáng sản Một nguồn lượng nguồn lượng mặt trời Trường Tiểu Học Mỹ Thành Nam trường nằm vung nông thôn, xa điện lưới quốc gia, nguồn điện sử dụng hay bị cố có trời mưa bão, việc sữa chữa gặp nhiều khó khăn, để đảm bảo chiếu sáng cho em học tập nên cần phải có hệ thống chiếu sáng thật tốt sử dụng nguồn từ lượng mặt trời để đảm bảo độ tin cậy cho việc chiếu sáng phục vụ cho học tập 1.3 Mục tiêu đề tài Thiết kế thành công hệ thống chiếu sáng cho trường Tiểu Học Mỹ Thành Nam sử dụng lượng mặt trời 1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Đối tượng: Hệ thống chiếu sáng sử dụng lượng mặt trời, pin mặt trời Trường Tiểu Học Mỹ Thành Nam Phạm vi nghiên cứu: Trường Tiểu Học Mỹ Thành Nam Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: + Tiêu chuẩn chiếu sáng ( quang thông, độ rọi, công suất, thời gian chiếu sáng) + Lên phương án chọn loại đèn led chiếu sáng + Nghiên cứu nguyên lí hoạt động mạch sạc ắc qui tự động + Bộ Inverter + Số liệu phân tích nghiên cứu ứng dụng thực tế đèn + Mơ hình chiếu sáng sử dụng lượng mặt trời + Tìm hiểu tiếp cận hệ thống pin mặt trời chiếu sáng phương pháp nghiên cứu cơng trình áp dụng thực tế để khảo sát Chương 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1 Hệ thống chiếu sáng 2.1.1 Giới thiệu loại đèn truyền thống Hiện lĩnh vực chiếu sáng dân dụng chiếu sáng gia đình, cơng sở, trường học đa phần sử dụng đèn huỳnh quang đèn compact, có độ chiếu sáng tiết kiệm lượng cao so với loại đèn truyền thống Tuy nhiên, vùng sâu, vùng xa, miền núi sử dụng loại đèn dây tóc để thắp sáng Ðây xem giải pháp tình người dân có thu nhập thấp, xét khía cạnh kinh tế tiết kiệm lượng giải pháp hồn tồn khơng phù hợp Hơn nữa, phương án dùng đèn dây tóc khơng khả thi nơi thiếu điện chưa có mạng lưới điện quốc gia Ðèn sử dụng bóng compact loại đèn quan quản lý điện khuyến cáo nhiều có khả chiếu sáng mạnh đạt tiêu chí tiết kiệm lượng cao so với đèn halogen, đèn dây tóc truyền thống Một loại đèn huỳnh quang compact phổ biến đèn sạc sử dụng bóng đèn compact Các loại đèn có cơng suất tiêu thụ điện nhỏ (6 - 12 W), thời gian sạc đầy tương đối lâu (10 - 20 giờ), thời gian thắp sáng khơng cao (4 - giờ) Ngồi ra, bóng đèn compact dễ vỡ va đập mạnh bóng đèn làm từ vật liệu thủy tinh Ðể khắc phục nhược điểm nêu đèn compact, cần phải ứng dụng công nghệ cao Một giải pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng dùng đèn led sử dụng nguồn từ lượng mặt trời Loại đèn LED tiết kiệm lượng tốt hơn, đồng thời phát huy tối đa khả sử dụng nguồn lượng mặt trời 2.1.2 Giới thiệu đèn led (đi-ôt phát quang) Đi-ốt phát quang LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại p ghép với khối bán dẫn loại n Đi-ốt phát quang LED tuổi thọ lên tới 100.000 giờ, sử dụng với nguồn điện công suất nhỏ, hoạt động tốt điều kiện thời tiết, tiết kiệm điện ưu điểm đèn LED Đèn LED an toàn sử dụng có điện thấp (đèn LED volt), hiệu tiết kiệm lượng cao theo tính tốn thời gian sử dụng mức tiêu thụ điện gần 10 lần so với đèn thường, thân thiện môi trường trình phát sáng lượng nhiệt tỏa thấp Đèn LED (Light emitting diodes - đèn đi-ốt phát quang) trở nên phổ biến ưu điểm khối lượng nhẹ, tuổi thọ cao, cường độ sáng lớn Hiện nay, đèn LED xem loại đèn tiết kiệm điện nhất, tạo hiệu suất ánh sáng tốt tỏa nhiệt nhiều so với thiết bị chiếu sáng thông thường 2.1.3 Các thông số đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng 2.1.3.1 Cường độ sáng (I) Cường độ sáng I, đơn vị candela (cd) Đó thơng lượng nguồn sáng phát đơn vị góc không gian (steradian) Candela đơn vị dùng việc đo thông số nguồn sáng tính sau: candela cường độ mà nguồn sáng phát lumen đẳng hướng góc đặc Một nguồn sáng candela phát lumen diện tích mét vng khoảng cách mét kể từ tâm nguồn sáng Có thể thấy cường độ nguồn sáng giảm theo khoảng cách kể từ nguồn sáng 2.1.3.2 Quang thông (Φ) Đại lượng thông lượng ánh sáng dùng kỹ thuật chiếu sáng đo đơn vị lumens (lm) Một lumen ánh sáng, khơng phụ thuộc vào bước sóng (màu), tương ứng với độ sáng mà mắt người cảm nhận Mắt người cảm nhận khác ánh sáng có bước sóng khác nhau, cảm nhận mạnh bước sóng 555 nm. Đèn LED tiêu chuẩn đạt quang thông 100 lm/w 1cd = 1lm/ 1steradian 2.1.3.3 Độ rọi (E) Độ rọi E(đơn vị lux) đại lượng đặc trưng cho thông lượng ánh sáng đơn vị diện tích Một diện tích mặt cầu 1m2 có nguồn sáng cường độ candela có độ rọi lux 1lux = 1lm/ 1m2 Hinh Thông số đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng Hinh 2 Tiêu chuẩn độ rọi độ chói 2.1.3.4 Độ chói (L) Độ chói L cường độ nguồn sáng phát ánh sáng khuếch tán mở rộng vật phản xạ ánh sáng Độ chói đại lượng đặc trưng cho mật độ phân bố cường độ sáng I bề mặt diện tích S theo phương cho trước 1nit = 1cd/ 1m2 2.1.3.5 Hệ số phản xạ (ρ) Hệ số phản xạ vật thể đại lượng đo tỷ số quang thông phản xạ (Φr) vật thể so với quang thơng tới (Φ) Φr ρ=Φ 2.1.3.6 Hệ số hấp thụ (α) Hệ số hấp thụ vật thể đại lượng đo tỷ số quang thông hấp thụ (Φa) vật thể so với quang thơng tới (Φ) α= Φa Φ Phân bố phổ trình diễn phổ xạ vùng nhìn thấy nêu lên mối tương quan công suất xạ phụ thuộc vào bước sóng 2.1.3.7 Nhiệt độ màu Nhiệt độ màu (đo đơn vị Kenvin) màu ánh sáng mà nguồn sáng phát Nhiệt độ màu định nghĩa nhiệt độ tuyệt đối vật xạ đen có phổ xạ giống phổ xạ nguồn sáng. Nhiệt độ màu đèn led thường mức 2700K, 3000K, 3200K, 3500K, 4000K, 6000K, 6500K Hinh 2.3 Xác định nhiệt độ màu 2.1.3.8 Độ hoàn màu Độ hoàn màu biểu diễn số hồn màu (CRI) có độ lớn từ đến 100, diễn tả độ hoàn màu vật chiếu sáng mắt người so với màu thực CRI cao khả hồn màu lớn CRI của đèn Led đạt 85 2.1.3.9 Hiệu suất đèn Hiệu suất đèn led đại lượng đo hiệu suất nguồn sáng đơn vị lumen Oát(Lm/W), tham số xác định lượng ánh sáng phát tiêu thụ Oát lượng điện 2.1.3.10 Một số đèn thơng dụng Hinh Các loại bóng đèn thông dụng Hinh So sánh hiệu suất phát sáng loại bóng đèn 2.2 Năng Lượng Mặt Trời Bức xạ mặt trời nguồn tài nguyên vô quan trọng Việt Nam Trung bình, tổng xạ lượng mặt trời Việt Nam vào khoảng 5kW/h/m 2/ngày tỉnh miền Trung miền Nam, vào khoảng 4kW/h/m2/ngày tỉnh miền Bắc Từ vĩ tuyến 17, xạ mặt trời khơng nhiều mà cịn ổn định suốt thời gian năm, giảm khoảng 20% từ mùa khô sang mùa mưa Số nắng năm miền Bắc vào khoảng 1500-1700 miền Trung miền Nam Việt Nam, số vào khoảng 2000-2600 năm Theo tài liệu khảo sát lượng xạ mặt trời nước: Các tỉnh phía Bắc (từ Thừa Thiên – Huế trở ra) bình quân năm có chừng 1800 - 2100 nắng Trong đó, vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai) vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh) xem vùng có nắng nhiều Các tỉnh phía Nam (từ Đà Nẵng trở vào), bình qn có khoảng 2000 - 2600 nắng, lượng xạ mặt trời tăng 20% so với tỉnh phía Bắc Ở vùng này, mặt trời chiếu gần quanh năm, kể vào mùa mưa Do đó, địa phương Nam Trung Nam bộ, nguồn xạ mặt trời nguồn tài nguyên to lớn để khai thác sử dụng 3.2.3 Tính số Watt-hour pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải ngày Do tổn hao hệ thống số watt-hour pin mặt trời (PV modules) = 1.3 x tổng số watt-hour toàn tải sử dụng PV = 1.3 x 3888 = 5054,4 wh/ngày 3.2.4 Tấm pin mặt trời cần sử dụng tổng Wp PV Panel Mức hấp thu lượng mặt trời Miền Nam khoảng 4,6 kWh/m 2/ngày, lấy tổng số Watt-hour pin mặt trời chia cho 4,6 ta có tổng số Wp pin mặt trời PV panel = 5054,4 = 1098,78 (wp) 4,6 Công suất đỉnh watt (watts peak power): công suất đo tế bào lượng mặt trời (solar cell) chiếu xạ ánh sáng mặt trời tiêu chuẩn (1000 W/m²), điển hình thời gian cao điểm ngày hè Vậy watts peak (Wp): đơn vị đo lượng lượng sinh thường sử dụng cho thiết bị lượng mặt trời 1098 ,78 =3, 92 Chọn loại PV 250wp số PV cần dùng là: PV = 280 (tấm) Chọn pin loại mono 280w  Thông số kỹ thuật Pin lượng mặt trời Mono 280W Công suất tiêu thụ:               280W Điện áp hở mạch ( Voc):     43,42 V Dòng ngắn mạch ( Isc) :          9,2 A Điện áp danh định max ( Vmp):   35,8 V Dòng danh định max ( Imp):         7,82 A Kích thước :                         1640 x 992 x 40 mm Cân nặng:                             18 kg Giá tiền: 5.082.000 vnđ/1 pin Vậy pin có giá: x 5.082.000 = 20.328.000 vnđ 29 http://pinnangluongmattroi.vn/pin-nang-luong-mat-troi-280w-9703928.html 3.2.5 Tính tốn battery Tổng wh tiêu thụ ngày: 3888 (wh) Hiệu suất battery: 0,85 Mức DOD (mức xả sâu): 0,6 Điện battery: 12 V Dung lượng Battery (Ah) = 3888 = 635,3 (Ah) 0,85 x 0,6 x 12 Với 1,5 ngày dự phòng : Battery = 635,3 x 1,5 = 952,95 (Ah) Như chọn battery deep-cycle 12V/1000Ah cho 1,5 ngày dự phịng Chọn bình Ắc quy Viễn Thơng K&V loại ắc quy kín khí khơng cần bảo dưỡng trình sử dụng chọn loại 250Ah Giá bình ắc quy 250Ah: 8.000.000 vnđ/1 bình http://www.dienchuan.vn/ac-quy-k-v-korea-ac-quy-vien-thong-kv-han-quoc/ac-quy-kv-12v-250ah-es-250h-12-1870144.html Tổng: 32.000.000 vnđ 3.2.6 Chọn sạc lượng mặt trời Thông số PV module: Pmax=280 W; Voc = 43,42 A; Isc = 9,2 A, Impp = 7,82 A, Vmpp = 35,8 V Như solar charge controller = PV x 9,2 A = 36,8 A Chọn solar charge controller 12V/40A Bộ điều khiển sạc pin lượng mặt trời 40A MPPT 12v/24v auto (MPPT – 30) Giá tiền:1.899.000 vnđ http://diennangluongmattroi.vn/dieu-khien-sac-pin-mat-troi-40a-mppt-12v-24v-automppt-30-9851403.html 3.3 Tổng giá tiền cho thiết bị STT Tên sản phẩm Đèn led tube T8 – Giá tiền 120.000 30 Số lượng 36 Thành tiền 4.320.000 18w Pin mặt trời 280W 5.082.000 Bộ sạc 12V/40A 1.899.000 Ắc quy 250Ah 8.000.000 Tổng cộng 4 20.328.000 1.899.000 32.000.000 58.547.000vnđ Chương 4: Thi Cơng Mơ Hình – Đánh Giá Kết Quả 4.1 Mơ hình phịng học Hinh 4.1 Mặt trước bên hong trường 4.2 Ý nghĩa mơ hình nghiên cứu Mơ hình nghiên cứu xem cầu nối mục tiêu nghiên cứu đề với việc thực mục tiêu Với ý nghĩa đó, mơ hình nghiên cứu dự kiến trước yêu cầu cụ thể việc phải tiến hành làm quản lý thời gian, kết nghiên cứu Vì vậy, mơ hình nghiên cứu giúp cho em bạn hiểu rõ công việc phải làm, dự kiến sai lầm gặp phải q trình nghiên cứu Đây sở để nhóm em chứng minh với người có liên quan am tường cơng việc Mơ hình nghiên cứu giúp nhóm em xác định rõ loại liệu cần thu thập, tránh thu thập liệu không cần thiết, vừa thời gian, vừa gây rắc rối việc xử lý thơng tin Vì vậy, thiết kế mơ hình nghiên cứu, nhóm em phải xem xét từ đầu loại liệu cần thiết cho nghiên cứu 31 Mơ hình nghiên cứu sở thực việc phân tích liệu, giải thích ý nghĩa loại liệu Nó hỗ trợ việc dự đốn xem xét trình lựa chọn giới thiệu dự án nghiên cứu Trong thực tế, mơ hình nghiên cứu khơng có tính cố định cứng nhắc, vận dụng, điều chỉnh phù hợp với thực tế trình thực dự án nghiên cứu Giả thuyết thường xuyên xuất thực dự án nghiên cứu, điều mang tính hấp dẫn nhóm em 4.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch nạp cho ắc – quy Hinh 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch nạp ắc quy 4.4 Nguyên lý hoạt động Trên mạch có khối bảo vệ acquy kiểm tra điện áp ac quy 10v khơng cho acquy xả nữa, để tránh hỏng acquy Con opam lm358 có kênh opamp so sánh, kênh so sánh điện áp acquy 13,1v kích mở FET cho phép sạc, q 13,1v ngắt, kênh so sánh cịn lại so sánh điện áp acquy 10v kích mở transistor A1015 đóng role cho phép tải, 10v ngắt, khơng cho phép tải 32 4.5 Vẽ sơ đồ mạch in mạch nạp ắc – quy Hinh 4.3 Sơ đồ mạch in Ký hiệu mạch in: J1-Ắc quy; J2- tải; J3 – pin mặt trời Đèn led D3-báo ắc quy đầy; đèn led D5- báo có nguồn từ pin mặt trời Q2- mosfet: nhiêm vụ mở cho phép sạc đóng khơng cho phép tải điện áp ắc quy mức cho phép U1-Opam Lm358: co2 kênh so sánh điện áp pháp đóng ngắt sạc 4.6 Lắp ráp hệ thống Bước 1: Lắp Pin lên mái trường Hướng dẫn lắp đặt pin lượng mặt trời: Để đạt hiệu suất cao pin mặt trời, ngồi việc sử dụng điều khiển sạc tốt, hướng đặt pin đóng góp phần quan trọng Hướng đặt pin tốt 33 Việt Nam nghiên cứu theo hướng Bắc – Nam, pin đặt theo chiều từ Bắc đến Nam, đầu phía Bắc cao đầu phía Nam khoảng 10-15 độ Nếu khơng đặt theo hướng cách thứ hai đặt pin hướng theo hướng mặt trời mọc, góc nghiêng khoảng 10-15 độ Phải đảm bảo pin mặt trời sẽ, không bị che khuất dù phần nhỏ có rơi pin, hiệu suất pin bị giảm nhiều Hinh 4.4 Hình ảnh Tấm pin đặt mái trường Mặt trước trường hướng phía nam cịn mặt sau hướng phía bắc, nên ta đặt pin mặt trước, phần đầu phía bắc cao đầu phía nam khoảng 10-15 độ Nếu mái trường góc độ Cịn khơng góc độ ta cần đặt pin lúc phương án lắp pin lên khung gá điều chỉnh góc độ hướng sáng theo ý mình, việc hấp thu ánh nắng tốt đảm bảo hấp thu lượng Từ mơ hình ta thấy trường xây cất theo kiểu cũ, mái Vậy ta tận dụng gì, đặt pin lên mái trường Ta kiểm nghiệm việc đăt pin lên mái trường xem điện áp thu Ở nhóm em có mua pin để thử nghiệm nên đặt pin lên mái trường để kiểm tra việc hấp thụ ánh nắng mặt trời 34 Một số hình ảnh đo điện áp thu từ pin đặt mái trường: + Lúc sáng điện áp pin thu đươc 14,5VDC + Lúc 12 trưa điện áp thu từ pin 19,7 VDC + Lúc 14 chiều điện áp thu từ pin 19,1 VDC 35 Bước 2: Đi dây lắp hệ thống đèn Hướng mũi tên vào đường dây, cịn khoanh trịn vị trí lắp đèn Bước 3: Lắp Mạch nạp ắc quy 36 Từ bên trái qua: ngõ vào từ pin mặt trời, ngõ sạc ắc quy, bên phải ngõ tải Bước 4: Gắn dây cho bình ắc quy Màu đen cực âm, màu đỏ cực dương ắc quy Bước 5: Sơ đồ hệ thống hoàn chỉnh 37 4.7 Đánh giá kết Sau nghiên cứu thực đề tài nhóm em khơng gặp khó khăn, pin lượng mặt trời dạng lượng mới, nước ta bước đầu ứng 38 dụng vào sống, kinh phí cho việc sử dụng pin mặt trời rẽ nên người dân cịn e dè mặt kinh phí Nhưng em thực xong đề tài em thấy việc ưng dụng lượng mặt trời hay có ý nghĩa lơn việc bảo vệ mơi trường thay sử dụng điện lưới lấy từ loại nguyên liệu than đá, dầu mỏ, nước Vì việc sử dụng loại nguyên liệu để tạo điện làm ảnh hưởng đến môi trường nhiều Còn lượng mặt trời dạng lượng xanh, Đó nguồn nguyên liệu không cạn kiệt Nếu đề tài phát triển thêm em làm môt hệ thống điện sử dụng lương mặt trời, lấy nguồn chiều cung cấp cho tải chiếu sáng, hai thiết kế mạch inverter để chuyển sang xoay chiều lấy điện cho sử dụng tivi, máy vi tính, đồ gia dụng nấu ăn,…Qua đề tài nghiên cứu khoa học em học nhiều kiến thức mà làm thực tế em biết em xin tỏ lòng cảm ơn đến thầy ThS Phạm Hồng Thanh giúp đỡ em nhiều thực đề tài nghiên cứu xin cảm ơn tất bạn C13DTCN nhiệt tình giúp đỡ cho thêm ý tưởng vào đề tài 39 Tài liệu tham khảo - Pin Mặt Trời Ứng Dụng PGS.TS Đặng Đình Thống, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 50 Năm Xây Dựng Phát Triển (1956 – 2006) - Sổ Tay Điện Mặt Trời Nguyễn Trọng Thắng – Trần Thế San, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh 4.7.1 - Tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng tcxdvn 333-2005 - Đề tài thiết kế chế tạo mạch nạp ắc quy 12V sinh viên Nguyễn Như Tuân Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên (2009-2013) - Đề tài thiết kế chế tạo mạch nạp ắc quy tự động sinh viên Nguyễn Văn Quân Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội - Thiết kế cung cấp điện hội trường khoa công nghệ sử dụng pin lượng mặt trời sinh viên Lê Hữu Tiệp Trường Đại Học Cần Thơ - PGS.TS Lê Danh Liên (2006): Cơ sở lượng tái tạo - Trịnh Quang Dũng (2001): Điện mặt trời - Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống chiếu sáng thông minh, tiết kiệm lượng sử dụng điốt phát quang (LED) nguồn cấp điện pin mặt trời PGS TS Dương Ngọc Huyền  Đại học Bách Khoa Hà Nội - Đề tài TN3/C09: Nghiên cứu phát triển công nghệ chiếu sáng LED phục vụ nông nghiệp Tây Nguyên GS.TS Phan Hồng Khôi 40 Mục lục Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Tính Cấp Thiết Của Đề Tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1 Hệ thống chiếu sáng 2.1.1 Giới thiệu loại đèn truyền thống 2.1.2 Giới thiệu đèn led (đi-ôt phát quang) 2.1.3 Các thông số đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng .5 2.1.3.8 Độ hoàn màu 2.2 Năng Lượng Mặt Trời 2.3 Pin mặt trời 12 2.3.1 Giới thiệu pin mặt trời .12 2.3.2 Lịch sử đời phát triển pin lượng mặt trời 13 2.3.3 Cấu tạo pin mặt trời 15 2.3.4 Nguyên lý hoạt động .16 2.3.5 Thành phần hệ thống điện mặt trời: .18 2.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 22 2.4.1 Các nghiên cứu nước .22 2.4.2 Các nghiên cứu nước 23 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 26 3.1 Phân tích sơ 26 3.1.1 Phân tích đối tượng 26 3.1.2 Lý chọn giải pháp .27 3.1.3 Phân tích giải pháp 28 3.2 Tính tốn .28 3.2.1 Tính công suất cho phụ tải chiếu sáng .28 41 3.2.2 Tính tổng lượng tiêu thụ điện hệ thống đèn 28 3.2.3 Tính số Watt-hour pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải ngày 28 3.2.4 Tấm pin mặt trời cần sử dụng tổng Wp PV Panel .29 3.2.5 Tính tốn battery .29 3.2.6 Chọn sạc lượng mặt trời 30 3.3 Tổng giá tiền cho thiết bị 30 Chương 4: Thi Cơng Mơ Hình – Đánh Giá Kết Quả 31 4.1 Mơ hình phịng học .31 4.2 Ý nghĩa mô hình nghiên cứu 31 4.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch nạp cho ắc – quy 32 4.4 Nguyên lý hoạt động 32 4.5 Vẽ sơ đồ mạch in mạch nạp ắc – quy 33 4.6 Lắp ráp hệ thống 33 4.7 Đánh giá kết 38 42 Danh mục hình ả Hinh 2.1 Thơng số đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng Hinh 2.2 Tiêu chuẩn độ rọi độ chói Hinh 2.3 Xác định nhiệt độ màu Hinh 2.4 Các loại bóng đèn thơng dụng .8 Hinh 2.5 So sánh hiệu suất phát sáng loại bóng đèn Hinh Nguyên lý cấu tạo pin mặt trời (trên) môđun pin mặt trời (dưới) 11 Hinh 2.7 Cấu tạo nguyên lý thu lượng mặt trời nhờ hiệu ứng nhà kính 12 Hinh 2.8 Pin Mặt Trời 13 Hinh 2.9 Pin mặt trời sử dụng mái nhà .14 Hinh 2.10 Cấu tạo pin mặt trời 15 Hinh 2.11 Cấu Tạo P-N Trong Tấm Pin 16 Hinh 2.12 Sơ Đồ Nguyên Lý Cơ Bản 16 Hinh 2.13 Sơ đồ nguyên lý làm việc pin .17 Hinh 2.14 Bộ sạc solar charger controller 19 Hinh 2.15 Bộ chuyển đổi dc-ac 20 Hinh 2.16 Bộ điều khiển ats .21 Hinh 2.17 Ắc quy .21 Hinh 2.18 Hệ thống lượng mặt trời tầng mái intel .22 Hinh 2.19 Pin mặt trời đảo trường sa 23 Hinh 2.20 Hệ thống lai pg-swl-004 23 Hinh 2.21 Mơ hình pg-swl-001 23 Hinh 2.22 Hệ thống lượng mặt trời sân bay quốc tế cochin, miền nam ấn độ .25 Y Hinh 4.1 Mặt trước bên hong trường 31 Hinh 4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch nạp ắc quy .32 Hinh 4.3 Sơ đồ mạch in .33 Hinh 4.4 Hình ảnh pin đặt mái trường 34 43 ... nghệ sử dụng lượng mặt trời Hiện có cơng nghệ sử dụng lượng mặt trời Đó công nghệ điện mặt trời dựa hiệu ứng quang điện công nghệ nhiệt mặt trời dựa hiệu ứng nhà kính (nhiệt độ thấp) cơng nghệ... công hệ thống chiếu sáng cho trường Tiểu Học Mỹ Thành Nam sử dụng lượng mặt trời 1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Đối tượng: Hệ thống chiếu sáng sử dụng lượng. .. phát triển việc sử dụng nguồn lượng mới, đáp ứng tốt nhu cầu lượng mơi trường lượng mặt trời xem dạng lượng ưu việt dạng lượng sử dụng tương lai Năng lượng mặt trời thực chất nguồn lượng nhiệt hạch