Tính toán và chế tạo mô hình hệ thống điện năng lượng mặt trời cung cấp cho hộ gia đình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO HỘ GIA ĐÌNH Giảng viên hướng dẫn : Trần Đình Dũng Sinh viên thực : Phạm Viết Tú MSSV : 135D5103010022 Lớp : 54K1 - CNKT Điện, Điện tử Vinh, tháng năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO HỘ GIA ĐÌNH Giảng viên hướng dẫn : Trần Đình Dũng Cán phản biện : Ts Nguyễn Tiến Dũng Sinh viên thực : Phạm Viết Tú MSSV : 135D5103010022 Lớp : 54K1 - CNKT Điện, Điện tử Vinh, tháng năm 2018 LỜI MỞ ĐẦU Điện ngày đóng vai trị quan trọng đời sống người Chính ưu điểm vượt trội so với nguồn lượng khác (như: dễ chuyển thành dạng lượng khác, dễ truyền tải xa, hiệu suất cao) mà ngày điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực từ công nghiệp, dịch vụ, phục vụ đời sống sinh hoạt ngày gia đình Có thể nói ngày khơng quốc gia giới không sản xuất tiêu thụ điện năng, tương lai nhu cầu người nguồn lượng đặc biệt tiếp tục cao Hiện nay, đất nước ta đường cơng nghiệp hóa - đại hóa nên nhu cầu sử dụng điện tất lĩnh vực ngày tăng Vì lượng điện có vai trị quan trọng phát triển kinh tế ổn định trị xã hội.Với tính ưu việt điện sử dụng rộng rãi, thiếu sinh hoạt sản xuất xây dựng nhà máy, khu cơng nghiệp hay tịa nhà cao tầng vấn đề xây dựng hệ thống điện để cung cấp điện cho tải tiêu thụ thiếu Hệ thống điện ngày phức tạp, địi hỏi việc thiết kế cung cấp có nhiệm vụ đề phương án cung cấp điện hợp lí tối ưu Một phương án cung cấp điện tối ưu giảm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống điện giảm tổn thất điện vận hành đơn giản thuận tiện việc bảo trì sửa chữa Ngày nguồn lượng sơ cấp có nguy bị suy kiệt, người ngày có nhu cầu sử dụng điện cao nên việc khai thác tài nguyên sơ cấp nhiều để cung cấp đủ lượng điện cho người sử dụng Mà quy trình chuyển nguồn lượng sơ cấp sang điện thương gây ô nhiễm môi trường Nên yêu cầu cấp thiết tìm kiếm nguồn lượng sử dụng tương lai, ứng dụng nguồn lượng thiết kế cung cấp điện cho người Từ lâu, loài người mơ ước sử dụng lượng mặt trời Nguồn lượng vô tận, đáp ứng hầu hết tiêu chí nêu Nhiều cơng trình nghiên cứu thực hiện, lượng mặt trời không lượng tương lai mà lượng Trên sở hướng dẫn thầy Trần Đình Dũng tính tốn chế tạo hệ thống điện lượng mặt trời cung cấp cho hộ gia đình LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Trần Đình Dũng, giảng viên ngành CNKTĐ, ĐT trường Đại Học Vinh người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại Học Vinh nói chung, thầy chuyên ngành CNKTĐ, ĐT nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.2.1 Lịch sử phát triển quang điện 14 1.2.2 Ưu điểm pin quang điện 19 1.2.3 Sự phát triển ứng dụng lượng mặt trời 19 1.3 CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 20 1.3.1 Hệ thống độc lập / lưới điện 20 1.3.2 Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện 21 1.3.3 Hệ thống nối với lưới điện dự phòng 24 1.3.4 Hệ thống bổ sung lưới điện 25 1.4 CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 26 1.4.1 Panel mặt trời 26 1.4.2 Acquy 33 1.4.3 Bộ điều khiển 34 1.4.4 Bộ biến tần 36 1.4.5 Trang thiết bị điện 44 1.5 CÁCH KẾT NỐI CÁC BỘ PHẬN VỚI NHAU 45 1.5.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập 45 1.5.2 Hệ thống nối với điện lưới sử dụng bô biến tần trung tâm 46 1.6 ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 46 1.6.1 Tích hợp vào thiết bị 46 1.6.2 Nguồn điện di động 47 1.6.3 Nguồn điện cho tòa nhà 48 1.6.4 Nhà máy điện mặt trời 49 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 50 2.1 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TẦNG HẦM 50 Tính tốn phụ tải 50 2.2 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TẦNG 51 Tính tốn phụ tải 51 2.3 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TẦNG 52 Tính tốn phụ tải 52 2.4 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TỊA NHÀ 53 Tính tốn phụ tải 53 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 54 3.1 KHẢO SÁT KHU VỰC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 54 3.2 TÍNH TỐN CƠNG SUẤT CÁC THIẾT BỊ CUNG CẤP CHO HỆ THỐNG PHỤ TẢI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 55 3.2.1 Tính số công suất hệ thống điện pin lượng mặt trời phải cung cấp cho toàn tải ngày 55 3.2.2 Tính tốn kích cỡ pin mặt trời cần sử dụng 55 3.2.3 Tính tốn inverter 57 3.2.4 Tính tốn acquy 57 3.2.5 Tính tốn điều khiển sạc cho lượng mặt trời 58 3.3 THỐNG KÊ HOẠCH TÍNH TÀI CHÍNH VÀ ĐỘ KHẢ THI CỦA DỰ ÁN 58 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN Hệ thống lượng tập hợp nhà máy điện, lưới điện lưới nhiệt nối với liên tục q trình sản xuất, chúng có liên hệ mật thiết với Hệ thống điện hệ thống lượng khơng có lưới nhiệt Hay nói cách khác, hệ thống điện hệ thống bao gồm khâu sản xuất, truyền tải, phân phối cung cấp điện đến hộ tiêu thụ Điện dạng lượng phổ biến quan trọng sống,điện sản xuất từ nhà máy truyền tải cung cấp cho hộ tiêu thụ Trong việc truyền tải tới hộ tiêu thụ việc thiết kế cung cấp điện khâu quan trọng Với thời đại nay,nền kinh tế nước ta phát triền mạnh mẽ theo hội nhập giới,đời sống xã hội người dân nâng cao nên tiện nghi sống đòi hỏi mức tiêu thụ điện tăng cao, việc thiết kế cung cấp điện thiếu xu Việc thiết kế cung cấp điện cần phải đáp ứng yêu cầu sau: ➢ Độ tin cậy cấp điện: mức độ tin cậy cung cấp điện phụ thuộc vào yêu cầu phụ tải với cơng trình quan trọng cấp quốc gia phải đảm bảo liên tục câp điện mức cao nhất, đối tượng nhà máy, xí nghiệp, tịa nhà cao tầng…tốt dùng máy phát điện dự phòng điện dùng máy phát ➢ Chất lượng điện: đánh giá qua hai tiêu chí tần số điện áp, điện áp trung hạ cho phép khoảng ±5% thiết kế dảm nhiệm, tiêu tần số quan điện lực quốc gia điều hành ➢ An tồn điện: cơng trình cấp điện phải có tính an tồn cao cho người vận hành, người sử dụng thiết bị cho tồn cơng trình ➢ Kinh tế: trình thiết kế ta phải đưa nhiều phương án chọn lọc phương án có hiệu kinh tế cao 1.2 GIỚI THIỆU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Ngày nhu cầu lượng tiếp tục tăng mạnh với mối quan tâm môi trường, thay cho việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch khơng tái tạo gây nhiễm phải điều tra Một thay lượng mặt trời Hình 1.16: Panel mặt trời sử dụng để làm sạc di động cho thiết bị 1.6.3 Nguồn điện cho tòa nhà Đã bạn nghĩ thay tiết kiệm sử dụng điện gia đình tạo nguồn điện thay thế? Nguồn điện cho tòa nhà giải pháp vừa giúp giảm hóa đơn tiền điện hàng tháng, vừa giúp giảm đầu tư xã hội cho cơng trình nhà máy điện khổng lồ cách kết hợp sức mạnh toàn dân việc tạo điện phục vụ đời sống sản xuất chung Hình 1.17: Mái nhà phủ kín panel mặt trời 48 Nguồn điện cho tòa nhà chia thành loại Nguồn điện mặt trời cục Nguồn điện mặt trời hòa lưới quốc gia Riêng Nguồn điện mặt trời hòa lưới quốc gia có nhiều ưu điểm mang lại hiệu kinh tế cao nhà nước khuyến khích sử dụng Sử dụng nguồn điện mặt trời gia đình vừa giúp bảo vệ môi trường, vừa thể phong cách sống đại xã hội đại 1.6.4 Nhà máy điện mặt trời Bằng cách kết nối nhiều nguồn điện mặt trời với tạo tổ hợp nguồn điện mặt trời có đủ khả thay nhà máy phát điện Hình 1.18: Cánh đồng panel lượng mặt trời Nhà máy điện mặt trời dùng để cấp điện cho thành phố, đảo, Hiện số lượng nhà máy điện mặt trời giới hạn chế, nhiên tương lai số lượng tăng lên giá thành sản xuất Pin mặt trời giảm xuống 49 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2.1 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TẦNG HẦM Tính tốn phụ tải Bảng 1: Thống Kê Các Phụ Tải Thiết bị Số luợng Công suất (W) Ksd cos𝜑 Đèn ốp trần (0,6m) 18 0,85 0,75 Đèn neon 1,2m 40 0,85 0,8 Đèn neon 0,6m 20 0,85 0,8 Đèn mắt ếch 12 0,75 0,8 Đèn neon âm vách cao 70 0,75 0,8 Đèn cầu thang 60 0,75 0,85 Tổng 220 Do hệ số: m = Pđm Max 70 = = 3,89 > Pđm Min 18  P Ksdi P n Và Ksdtb = i n = 0,82 > 0,2 i 21 Pdmi n Nên: nhq = Pđm max = 11,89  P cos P n Hệ số cos  tb = i n = 0,8 i Từ hệ số Ksdtb nhq tra bảng ta được: Kmax= 1,07 Cơng suất tính tốn: n Ptt = Ksdtb Kmax Pi = 365 W  Stt = Ptt 365 = = 456,25 VA costb 0,8 50 2.2 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TẦNG Tính tốn phụ tải Tính tốn số thiết bị có ngơi nhà có phịng: phịng bếp,1 phòng ngủ, phòng khách, phòng vệ sinh Bảng 2: Thống kê thiết bị công suất lầu Số lượng Công suất (W) Ksd cos𝜑 ổ cắm điện 1500 0,85 0,8 Ti vi 125 0,8 0,75 Quạt hút 30 0,75 0,7 Máy lạnh 1125 0,85 0,75 Đèn ốp trần 18 0,85 0,75 Đèn neon 1,2m 40 0,85 0,8 Đèn cầu thang 60 0,75 0,85 Tủ lạnh 120 0.85 0.8 Máy giặt 410 0.7 075 Thiết bị Do hệ số m = Pđm Max 1500 = = 83,3 > Pđm Min 18  P Ksdi P n Ksdtb = i n = 0,75 > 0,2 i 21 Pdmi n Nên: nhq = Pđm max = 17,74  P cos = 0,79 P n cos  tb = Hệ số công suất: i n i Từ hệ số Ksdtb nhq tra bảng ta Kmax = 1,03 Cơng suất tính tốn: n Ptt = Ksdtb.Kmax Pi = 11126,73 W  Stt = Ptt 11126, 73 = = 14084,468 VA costb 0, 79 51 2.3 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TẦNG Tính tốn phụ tải Bảng 3: Thống kê thiết bị công suất lầu Số lượng Công suất (W) Ksd cos𝜑 ổ cấm điện 1500 0,85 0,8 Ti vi 125 0,8 0,75 Quạt hút 30 0,75 0,7 Máy lạnh 1,5 HP 1125 0,8 0,7 Máy lạnh HP 750 0,85 0,75 Đèn ốp trần 18 0,85 0,75 Đèn neon 1,2m 11 40 0,85 0,8 Đèn neon 0,6m 20 0,85 0,8 Đèn cầu thang 60 0,75 0,85 Bình nóng lạnh 1500 0.8 0.75 Thiết bị Do hệ số m = Pđm Max 1500 = = 83,3 > Pđm Min 18  P Ksdi P n Ksdtb = i n = 0,84 > 0,2 i 21 Pdmi n Nên: nhq = Pđm max = 19,5  P cos = 0,81 P n Hệ số công suất cos  tb = i n i Từ hệ số Ksdtb va nhq tra bảng ta được: Kmax = 1,05 Cơng suất tính tốn: n Ptt = Ksdtb Kmax Pi = 12609,25 W  Stt = Ptt 12609, 25 = = 15961,08 VA costb 0, 79 52 2.4 TÍNH TỐN CUNG CẤP ĐIỆN CHO TỊA NHÀ Tính tốn phụ tải Bảng 4: CƠNG SUẤT TÍNH TỐN CỦA TỊA NHÀ Cơng suất (W) Ksd cos𝜑 Tầng hầm 365 0,82 0,8 Tầng 11126,73 0,85 0,79 Tầng 12609,25 0,85 0,85 n Ptong = P i = 365 + 11126,73 + 12609, 25 = 24101 W  P cos P n Hệ số công suất cos  tb = i n = 0,84 i  Stt = Ptt 24101 = = 28691,667 VA costb 0,84 53 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.1 KHẢO SÁT KHU VỰC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI - Xác định vị trí mảng panel: Giả sử ta lắp đặt tòa nhà tầng thành phố, diện tích để lựa chọn chỗ đặt pannel Thêm thành phố có nhiểu nhà cao tầng, để tránh bóng che nên lựa chọn tối ưu trường hợp ta lắp đặt dãy pannel mặt trời sân thượng có vị trí cao lắp thấp dễ bị bóng che, cần 5% diện tích pannel điện mặt trời bị che bóng tổn thất tồn dãy pannel lên đến 50-80% Lưu ý trước lắp đặt dãy pannel tầng thượng ta nên xem tính tốn kết cấu tịa nhà chụi thêm trọng lượng dãy pin mặt trời Ta lắp đặt nơi vệ sinh panel dễ dàng để bụi đóng lâu làm giảm hiệu suất pin, nên vệ sinh khoảng 3-6 tháng/lần Nếu khơng đủ diện tích để pannel lớn tránh bóng che ta phân chia mảng pannel có thành mảnh nhỏ Để tận dụng diện tích khơng gian khả dụng Nhưng nhược điểm cách làm ta phải tạo hệ thống lượng mặt trời riêng biệt nối kết chúng với Do hệ thống ta dùng nối với lưới điện nên ta cần vi biến tần biến tần nhận điện từ mảng pannel mặt trời - Bố trí acquy điều khiển biến tần Ta cần chọn vị trí thích hợp cho acquy, xây phịng nhỏ sân thượng Điều quan trọng nên bố trí phần cứng gần nhau, cho dây điện nối kết ngắn tốt ‘Phần cứng’ bao gồm pannel mặt trời , acquy, điều khiển biến tần Đối với acquy, biến tần điều khiển, ta tìm vị trí thỏa u cầu sau: • Kín nước chiệu thời tiết • Khơng bị tác động từ ánh nắng trực tiếp • Cách nhiệt, tránh nhiệt độ cao • Các phương tiện thơng khí, cho phép xử lý chất khí ngồi • Tránh nguồn phát sinh tia lửa điện • Cách xa trẻ em, thú cưng, chuột, bọ 54 Vì nạp điện acquy acid-chì thường lượng nhỏ khí hydro Khí hydro chất khí dễ nổ Ta cần đảm bảo nơi bảo quan acquy phải có thơng gió tốt để khơng tích tụ khí hydro dễ gây nổ acquy acid-chì có dịng điện với điện cao nên cần để chúng tránh xa trẻ em thú vật Để giải vấn đề ta nên đặt giá đỡ bao quanh lưới ngồi ta mua hộp chun dùng cho acquy từ nhà cung cấp acquy điện mặt trời Bộ biến tần với điều khiển bố trí gần acquy lắp đặt tường giá đỡ Các biến tần cỡ lớn thường có trọng lượng nặng nên muốn lắp đặt tường kiểm tra tường chịu trọng lượng biến tần khơng Cịn dây dẫn ta nên thiết kế bố trí ngắn tốt, tránh tổn thất công suất đường dây q nhiều 3.2 TÍNH TỐN CƠNG SUẤT CÁC THIẾT BỊ CUNG CẤP CHO HỆ THỐNG PHỤ TẢI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 3.2.1 Tính số công suất hệ thống điện pin lượng mặt trời phải cung cấp cho toàn tải ngày Bảng 5: CƠNG SUẤT TÍNH TỐN CỦA TỊA NHÀ Cơng suất (W) Ksd cos𝜑 Tầng hầm 365 0,82 0,8 Tầng 11126,73 0,85 0,79 Tầng 12609,25 0,85 0,85 n Pt = P i = 365 + 11126,73 + 12609, 25 = 24101 W 3.2.2 Tính tốn kích cỡ pin mặt trời cần sử dụng Trong trình sử dụng dãy panel bị bóng che sảy tượng biến thiên điện áp lên đến hàng trăm volt vài giây Nên ta chọn sử dụng điều khiển dị theo điểm cơng suất cực đại (MPPT), dùng điều khiển nên để xác tổn thất ta chia 0,9 Ta nhân thêm 1,2 hệ số an tồn Tấm panel có cơng suất định mức mà ta cần là: Pđmpanel = Pt.1, 24101.1, = = 32134, 67 (W / ngày ) 0,9 0,9 55 Hệ thống mặt trời sử dụng lượng mặt trời cho phụ tải chiếu sáng ta sử dụng nguồn điện 220V- cơng suất cỡ 900W Ta tra bảng thông số kỹ thuật panel thị trường chọn panel Bảng 6: Thông số kỹ thuật panel mặt trời MODEL CƠNG ĐIỆN THẾ DỊNG KÍCH TRỌNG SUẤT TỐI LÀM VIỆC ĐIỆN LÀM THƯỚC LƯỢNG ĐA TỐI ƯU VIỆC TỐI (mm) ƯU CNCB190W 190W 36,9V 5,15A 1580.808 15,5KG Như ta biết ta tăng điện áp panel lượng mặt trời cần mắc nối tiếp panel mặt trời lại với Ta dùng panel mặt trời ta cần dùng số panel mặt trời nối tiếp là: Số panel nối tiếp = điện áp nguồn điện làm việc tối ưu 220 36, 5,96 (tấm) Vậy ta dùng panel mặt trời mắc nối tiếp Ta ghép panel mặt trời nối tiếp diện tích tối ưu dùng ghép chiều dài panel lại với ta diện tích tồn dãy panel là: 1580*4848 (mm) Vậy ta dùng phần diện tích sân thượng nốc mái hiên để đặt panel mặt trời, đặt dãy panel ta dễ thu cường độ ánh sáng tốt phần diện tích mái hiên giảm bớt chiếm diện tích sinh hoạt khu vực sân thượng Sơ đồ ta sử dụng kiểu hệ thống mặt trời nối với lưới điện dự phịng nước ta có sách việc bán điện lại cho công ty điện lực, chưa có đồng hồ chiều nên ta sử dụng hệ thống nối với lưới điện dự phịng, để cơng suất dư nạp vào acquy trước tránh lãng phí cơng suất đẫy lên lưới điện vơ ích, ta cần nối với lưới điện phịng trường hợp tháng mưa tầm tã nước ta vùng nhiệt đới, cường độ ánh sáng tháng mùa thi lớn xảy mưa tầm tã nên ta hệ thống chiếu sáng ta cần nối với lưới điện tránh mưa panel mặt trời cung cấp không đủ công suất cho hệ thống phụ tải chiếu sáng 56 3.2.3 Tính tốn inverter Đối với hệ thống điện mặt trời độc lập, inverter phải đủ lớn để đáp ứng tất tải bật lên, phải có cơng suất 125% cơng suất tải Nếu tải motor phải tính tốn thêm cơng suất để đáp ứng thời gian khởi động motor Khi tính tốn inverter phải có cơng suất 125% cơng suất phụ tải: Sinverter = 24101 + 25 24101 = 30126,5 (W ) 100 Vậy chọn máy BIẾN TẦN LS 30KW SV300IP5A-4NOL bán thị trường 3.2.4 Tính tốn acquy Bộ acquy giới thiệu chương chúng thường dùng gián tiếp cung cấp nguồn cho thiết bị cơng suất panel mặt trời biến thiên theo cường độ ánh sang nên không hợp với thiết bị điện Nên việc tính dãy acquy quan trọng hệ thống điện mặt trời Hiệu suất acquy khoảng 85% ta chia số Wh tải tiêu thụ với 0,85 ta có Wh acquy Với mức xã sâu 0,6, ta chia số Wh acquy cho 0,6 có dung lượng acquy Vậy ta có cơng thức sau: Dung l­ỵng battery(Ah) = tỉng Wh tiêu thụ ngày hiệu suất battery x mức DOD x điện battery Dung lượng battery(Ah) = tổng Wh tiêu thụ ngày 0,85 x 0,6 x điện thÕ battery Ta tính dung lượng dãy acquy mà hệ thống ta cần: Vì ta dùng hệ thống lượng mặt trời vào chiếu sáng nên số chiếu sáng phụ tải xem gần Ta cho phụ tải chiếu sáng trung bình ngày 12h Dung lượng dãy acquy (Ah) = 24101,5 = 47257,8 (Ah) 0,85.0, Kết cho ta biết dung lượng ắc quy tối thiểu cho hệ thống điện lượng mặt trời khơng có dự phịng Khi có số ngày dự phịng (autonomy day) ta phải 57 nhân dung lượng ắc quy cho số ngày dự phịng để có số lượng ắc quy cần cho hệ thống Dung l­ỵng battery(Ah) = Dung lượng ắc quy = tổng Wh tiêu thụ ngày x số autonomy day 0,85 x 0,6 x ®iƯn thÕ battery 24101 = 3938,07 0,85.0, 6.12 Vì Việt Nam tương đối nhiều mưa nên ta chọn ngày dự phòng Với ngày dự phịng, dung lượng bình = 4042,21x3 = 12126,63(Ah) Vậy với máy bão dưỡng Ắc quy N200Z bán thị trường với thơng số kỹ thuật (12V/210Ah) ta cần 57 bình ắc quy để cấp điện dự phịng cho ngơi nhà 3.2.5 Tính tốn điều khiển sạc cho lượng mặt trời Bộ điều khiển sạc cho lượng mặt trời có điện vào phù hợp với điện pin mặt trời điện tương ứng với điện ắc quy Vì điều khiển sạc cho lượng mặt trời có nhiều loại bạn cần chọn loại điều khiển sạc cho pin mặt trời phù hợp với hệ lượng mặt trời bạn Đối với hệ pin mặt trời lớn, thiết kế thành nhiều dãy song song dãy điều khiển sạc cho pin mặt trời phụ trách Công suất điều khiển phải đủ lớn để nhận điện từ pin mặt trời đủ công suất để nạp ắc quy Thông thường ta chọn điều khiển sạc lượng mặt trời có dịng Imax = 1,3 x dòng ngắn mạch pin Ta chọn pin mặt trời 250W – TYNSOLAR Đài Loan chế tạo Ta có thơng số pin mặt trời: Pm = 190Wp, Vm = 36.9 Vdc, I = 5.15 A Như vậy, điều khiển sạc lượng mặt trời là: (6 PV x 5.15) x 1,3 = 40.17 (A) Vậy ta chọn điều khiển sạc pin lượng mặt trời MPPT 50A – 12/24V có bán thị trường 3.3 THỐNG KÊ HOẠCH TÍNH TÀI CHÍNH VÀ ĐỘ KHẢ THI CỦA DỰ ÁN - Số tiền năm gia đình dung điện lưới là: 24101 x 30 x 12 x 1720,65 = 14.928.978 VND Vậy sau 10 năm gia đình 149 triệu đồng tiền điện không lắp hệ thống điện lượng mặt trời - Nếu gửi ngân hàng số tiền 227 triệu đồng thay cho việc lắp đặt hệ thống điện lượng mặt trời nhận số tiền lãi là: 58 227.500.000 x 7% = 15.925.000 VND Vậy tiền lãi sau 10 năm gần 15.925.000 VND Bảng 7: Bảng thống kê giá thiết bị Thiết bị Bảng giá Tấm panel mặt trời (Jvb-sm-190m) 9.000.000 x = 54.000.000 VND Bộ điều khiển sặc lượng mặt 6.000.000 VND trời (MPPT 50A – 12/24V) Bộ inverter (SV300IP5A-4NOL) 25.000.000 VND Bộ acquy 2.500.000 x 57 = 142.500.000 VND Tổng 227.500.000 VND Bảng 8: Bảng thống kê thông số đầu vào Thông số ban đầu Giá trị - Tổng chi phí đầu tư 227.500.000 VND - Lãi suất tiền gửi ngân hàng 7% (DongA Bank) - Giá điện (2018) 1720,65 VND Sau tính tốn dựa lượng điện sản xuất 24 KWh/ngày, ta có kết sau: Bảng 9: Thống kê số tiền qua năm Đầu tư vào hệ thống Gửi tiết kiệm ngân hàng Thời gian hoàn vốn  15 năm  14 năm  300.000.000 VND  300.000.000 VND (năm) Lãi sau 20 năm tuổi thọ thiết bị Như vậy: • Giả sử gia đình có tiền nhàn rỗi 227.5 triệu đồng đầu tư cho hệ thống điện lượng mặt trời theo tính tốn dựa thơng số đầu vào giá điện tại, sau khoảng gần 15 năm thu hồi số vốn đầu tư ban đầu 227.5 59 triệu đồng, sau 20 năm có lại 300 triệu đồng tiền điện Tuổi thọ pin mặt trời thường cao 30 năm nhiều nên số lợi nhuận thu thơng thường cao • Nếu với số tiền 227.5 triệu đồng đem gởi tiết kiệm ngân hàng, thi thời gian hoàn vốn 14 năm, sau 20 năm tiền lai thu 300 triệu đồng gần đầu tư vào hệ thống điện • Hệ thống bảo hành chỗ năm Bảo hành vật lý pin mặt trời 10 năm đảm bảo hiệu suất hoạt động pin khơng 80% 25 năm • Nghĩa đầu tư vào hệ thống điện lượng mặt trời co lợi ích bảo vệ mơi trường, giảm thải nhà kính, tạo cảnh quan thẩm mỹ đại cho cơng trình Nhưng khơng có lợi mặt kinh tế so voi lấy tiền đầu tư vào hệ thống đem gửi tiết kiệm ngân hàng thời gian ngắn • Nếu ta khơng khuyến khích nhà nước lượng mặt trời bán điện cho điện lực 20 năm tới việc đầu tư có lợi sau Cịn vốn kinh tế khơng nhiều ta nghĩ theo cách thiết kế dùng lượng mặt trời cho bình nưới nóng mặt trời Hoặc thiết kế từ quy mơ ban đầu nhỏ dần mở rộng quy mô lên Nhưng cách thường khó bảo trì biết rõ tuổi thọ panel mặt trời 60 KẾT LUẬN Với nhiệm vụ đặt ra, sản phầm thu đề tài tính tốn thiết kế thành cơng mơ hình thiết kế hệ thống điện lượng mặt trời cung cấp cho hộ gia đình Hệ thống mơ hình điện lượng mặt trời cung cấp cho hộ gia đình xây dựng hiệu quả, phù hợp với nhà tương lai sử dụng nguồn lượng Hệ thống mơ hình nhà sử dụng lượng mặt trời hồn tồn phát triển, hồn thiện đưa vào ứng dụng đời sống Trên kết đề tài “thực tính tốn chế tạo hệ thống điện lượng mặt trời cung cấp cho hộ gia đình” Mặc dù có nhiều cố gắng, song thời gian hạn chế, nên đồ án có nhiều khuyết điểm hạn chế Em mong đóng góp thầy cơ, bạn bè để đồ án hoàn thiện đầy đủ Em xin chân thành cảm ơn! 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tác giả Ts Hồng Dương Hùng, Giáo trình lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng, nhà xuất ĐH Bách Khoa Đà Nẵng (1998) Tác giả Nguyễn Bốn & Hồng Dương Hùng, Giáo trình lượng mặt trời, nhà xuất ĐH Bách Khoa Đà Nẵng (2004) Tác giả Nguyễn Văn Chất, Giáo trình trang bị điện ôtô (2006) Nguyễn Công Vân, Năng lượng mặt trời, Nhà xuất Khoa học kỹ thuât (2005) Trịnh Quang Dũng, Điện mặt trời, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật (1992) Trang web http://www.ccs.neu.edu/home/feneric/solar.html#Asimov1 – Eric W Brown Trang web https://vnk.edu.vn/thiet-ke-thong-dien-nang-luong-mat-troi/ Trang web http://www.pinmattroi.com Trang web http://solar.vina-aspire.com/cach-tinh-toan-thiet-ke-thong-dien-nangluong-mat-troi/ 62 ... KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CUNG CẤP CHO HỘ GIA ĐÌNH Giảng viên hướng dẫn : Trần Đình Dũng... ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 54 3.2 TÍNH TỐN CƠNG SUẤT CÁC THIẾT BỊ CUNG CẤP CHO HỆ THỐNG PHỤ TẢI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 55 3.2.1 Tính số cơng suất hệ thống điện pin lượng mặt. .. nhận mua điện từ hộ gia đình có hệ thống điện mặt trời nối lưới Ưu điểm: - Hệ thống nối với lưới điện, bạn sử dụng điện mặt trời vào ban ngày, điện dư dẫn vào lưới điện bán cho công ty điện lực