Ứng dụng năng lượng Mặt Trời trong đời sống

Ứng dụng của năng lƣợng Mặt Trời

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lƣợng tái tạo quý báu. Có thể trực tiếp thu lấy năng lƣợng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lƣợng các photon của Mặt Trời thành điện năng, nhƣ trong pin Mặt Trời. Năng lƣợng của các photon cũng có thể đƣợc hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt nhƣ máy điều hòa Mặt Trời.

Pin mặt trời, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Phân loại acquy và các tham số của chúng 1. Phân loại acquy

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại acquy

Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện đƣợc độ thấm sâu của chất dung dịch điện phân vào trong lòng bản cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng hoá học của các bản cực cũng đƣợc tăng thêm. Nhƣợc điểm chính của acquy chì là dung lƣợng điện quy về đơn vị khối lƣợng nhỏ, thời gian sử dụng không dài do sự sunfát hoá dần các điện cực (sự chuyển hoá không hoàn toàn của PbSO4 thành Pb và PbO2 trong quá trình tích điện). Trong khoảng thời gian phóng từ tp  0 đến tp  tgh, sức điện động điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên trong khoảng thời gian này độ dốc của các đồ thị không lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian.

Thời điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của acquy, các giá trị Ep, Up,  tại tgh đƣợc gọi là các giá trị giới hạn phóng điện của acquy không đƣợc phóng điện khi dung lƣợng còn khoảng 80%. Sau khi đã ngắt mạch phóng một khoảng thời gian nào đó, các giá trị sức điện động, điện áp của acquy, nồng độ dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi đây là thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ của acquy. Thời gian này gọi là thời gian nạp no, nó có tác dụng cho phần các chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực đƣợc biến đổi tuần hoàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lƣợng phóng điện của acquy.

Để tăng dung lƣợng và giảm nội trở của acquy cần tăng diện tích tiếp xúc của bản cực với dung dịch bằng cách đặt bản cực dương, âm xen kẽ với nhau thành nhóm bản cực, giữa các bản cực dương và âm được ngăn cách bằng tấm nhựa hoá học. Đặc tính nạp của acquy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa sức điện động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi có dạng tương tự như của acquy axit. Đối với yêu cầu của đề bài là nạp acquy tự động tức là trong quá trình nạp mọi quá trình biến đổi và chuyển hoá đƣợc tự động diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chọn phương án nạp acquy là phương pháp dòng áp.

- Đối với acquy kiềm: Trình tự nạp cũng giống nhƣ acquy axit nhƣng do khả năng quá tải của acquy kiềm lớn nên lúc ổn dòng ta có thể nạp với dòng nạp In0.25C10 hoặc nạp cƣỡng bức để tiết kiệm thời gian với dòng nạp In0.5C10. - Vì acquy là tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi acquy đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong acquy sẽ tự động dâng nên không kiểm soát đƣợc sẽ làm sôi acquy dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng.

Sơ đồ khối mạch nạp acquy cho hệ thống pin mặt trời

Bộ nạp acquy trong hệ thống pin mặt trời đƣợc dùng để kiểm soát dòng điện và điện áp một chiều từ pin mặt trời cung cấp cho acquy. Bộ nạp acquy khống chế dòng điện để tránh gây quá tải cho acquy, và nếu điện áp pin mặt trời xuống quá thấp thì nó cũng sẽ dừng nạp để bảo vệ acquy. Nếu bộ nạp acquy có cường độ là 10A thì chỉ đƣợc thiết kế cho bảng pin mặt trời cung cấp dòng 10÷11A.

Trong đề tài này bộ nạp acquy đƣợc thiết kế có dòng nạp tối đa là 3A. Vì bảng pin sử dụng có công suất cực đại là 70W và điện áp ra bình quân là 20V với điều kiện trời nắng.

Khối nguồn

Khối nguồn đƣợc thiết kế để có thể cấp nguồn 16.5÷22V xoay chiều hoặc điện một chiều (từ pin mặt trời).

Khối điều khiển nạp acquy 1. Tính toán lựa chọn linh kiện

Mạch điều khiển nạp đƣợc thiết kế để hoạt động theo kiểu Dual Level Float Charger. Mạch sẽ điều khiển khống chế điện áp và dòng điện đầu ra thích hợp cho từng trạng thái nạp và từng loại acquy. Đồng thời mạch còn đƣa ra tín hiệu điều khiển cho mạch chỉ thị báo dòng, báo nạp quá ngƣỡng, báo đầu acquy.

Chạy thử nghiệm

Sau khoảng 7÷8h (nếu chọn dòng nạp bằng 1/10 dung lƣợng định mức của acquy) thì dòng nạp bắt đầu giảm dần từ giá trị IMAX.

Đánh giá kết quả đạt đƣợc

Điện áp và dòng nạp gần đúng so với tính toán và đồ thị biểu diễn chúng ở Hình 3.10. Điện áp nạp chỉ thay đổi rất nhỏ, còn cường độ dòng điện sẽ thay đổi rất nhiều khi cường độ bức xạ thay đổi trong một khoảng nhất định. Ngoài ứng dụng nạp từ PIN, mạch có chế độ nạp thẳng từ điện lưới 220V dùng cho các bộ lưu điện….

Với khả năng tự động điều chỉnh dòng điện và điện áp nạp cho acquy nó đã tránh gây sunfat hóa các bản cực làm hỏng acquy, làm tăng tuổi thọ của acquy so với việc sử dụng các mạch nạp acquy ngoài thị trường hiện nay. Khi gần đầy nó tự động giảm dần dòng nạp để không làm cho acquy bị sôi, tránh gây cháy nổ. Ngoài ra, ở cuối mỗi chu kỳ nạp bộ nạp còn cung cấp một chế độ nạp bảo trì với dòng điện nhỏ để đảm bảo dung lƣợng acquy luôn là tối đa.

Còn ở các bộ nạp acquy thông thường hầu như là người sử dụng phải ngắt acquy ra khỏi bộ nạp khi acquy đầy hoặc bộ nạp sẽ tự ngắt hoàn toàn, không cung cấp chế độ nạp bảo trì. - Để xây dựng một hệ thống pin năng lƣợng mặt trời hoàn chỉnh cần phải có sự phối hợp chặt chẽ giữa các phần, tuy nhiên vì điều kiện nhóm Sinh viên làm tách ra từng Đề tài nên gây ra những khó khăn trong phần kết hợp lại, do đó phần hoàn chỉnh đồng bộ hệ thống có nhiều điểm chƣa hợp lý. - Bộ nạp acquy có dòng nạp còn nhỏ, do hệ thống chỉ dùng tấm pin có công suất 70W.

Nếu có nhiều tấm pin gép song song thì bộ nạp có thể có dòng nạp thiết kế lên tới 15A.