Để hệ thống nhà máy có thể ho t động vào ban đêm, chúng ta dùng bình ch a chất giữ nhiệt trung gian là hỗn hợp muối NaNO3 và KNO3, có các thông số sau:
- Thành phần muối: 60% NANO3 - 40% KNO3
- Khối lượng riêng: 1840 kg/m3 - Nhiệt dung riêng: 2.660 kJ/kg.K
43
- Nhiệt độ nóng ch y: 222oC - Nhiệt độ tối đaμ 550 oC
Theo (4.12), (4.13) ta có tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ thống làm việc vào ban đêm (1β gi ) là:
= 27024∗12∗2.51 = 813962.88 �
Khối lượng hỗn hợp muối NaNO3 và KNO3 cần thiết để lưu trữ nhiệt tuân theo phương trình sauμ
= . .∆ Trong đóμ
- Q: Tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ thống làm việc vào ban đêm - c: Nhiệt dung riêng c a hỗn hợp muối
- m: Khối lượng hỗn hợp muối cần thiết
- tμ Độ biến thiên nhiệt độ c a hỗn hợp muối nóng ch y (222 0C – 550 0C) Do đó ta xác định được khối lượng hỗn hợp muối cần thiết để dự trữ nhiệt vào ban đêm là: = 933 ( ấ ) Với thể tích là: =933000 1840 = 507 ( 3) Ta có thể lắp đặt các máng parapol trụnhư hình 4.4
44
Hình 4.4. Lắp đặt các máng parapol trụ
4.4. Công nghệ nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời dùng gương parapol trụ làm bộ thu, hỗn hợp muối nóng chảy làm dung môi truyền nhiệt.
Sử dụng hỗn hợp muối truyền nhiệt có các thông số sau: - Thành phần muối: 60% NANO3 - 40% KNO3
- Khối lượng riêng: 1840 kg/m3 - Nhiệt dung riêng: 2.660 kJ/kg.K - Nhiệt độ nóng ch y: 222oC - Nhiệt độ tối đaμ 550oC
Sử dụng hệ thống gương ph n x phẳng có hệ số ph n x là R=0.95
Với công nghệ này nguyên lý ho t động c a nhà máy hoàn toàn giống trên, chỉ khác nhau vềnăng lượng mặt tr i do bộ thu hấp thụđược.
Theo (4.17)
Ta có phương trình cân bằng nhiệt trong bộ thu là:
đô + ô = ′ (4.23)
Trong đó.
45
Qđông = mđông. Cđông. 280 = d2.π
4− d−0.004 2π
4 . 8890.390.328
- Qmuôi: nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ muối nóng ch y từ 222oC đến 550oC:
Qmuôi = mmuôi. Cmuôi. 328 = d−0.006 2π 4. 1840.2660.328 Gi i phương trình (4.23) ta có: - d = 4.4 cm - Qđông = 0.297 MJ - Qmuôi = 1.7825 MJ
Vậy ta sử dụng ống dẫn muối bằng đồng có bề dày 2 mm, đư ng kính là d = 4.4 cm Khối lượng muối ch a trong ống dài 1m là:
mmuoi = d−0.006 2π
4. 1840 = 2.087 kg Lượng muối nóng ch y ch a trong ống dài 1m là:
=2.087∗1000
1840 = 1.134 í (4.24)
Vậy với hệ thống gương trên sẽ làm cho 1.134 lít muối nóng ch y tăng nhiệt độ từ 222oC đến 550oC trong kho ng th i gian 1 gi .
Lượng muối nóng ch y này sẽđược đưa tới lò hơi cung cấp năng lượng làm hóa hơi hơi nước.
Với hệ thống trên trong một gi sẽ truyền được một lượng nhiệt 1.78β5 MJ, do đó sẽlàm hóa hơi một lượng nước là:
′ =1.7825
2.51 = 0.71
Lượng hơi tiêu thụ cần thiết cho tuabin là
= 27024 ( / )
Với hệ thống gương có chiều dài 1m như trên trong một gi làm hóa hơi được một lượng hơi nước là 0.71 lít, vì vậy để cung cấp đ lượng hơi nước làm cho tuabin quay trong 1 gi thì cần một hệ thống gương với chiều dài là
46
′ =27024
0.71 = 38062 m (4.25)
Tổng diện tích mặt h ng nắng là
′ = 38062∗2 = 76124 m2
Theo (4.24) và (4.25) ta có, tổng thể tích hỗn hợp muối nóng ch y ch a trong ống là:
Vmuôi tông = 38062 * 1.134 = 43162.308 lít (4.26) Tổng khối lượng hỗn hợp muối nóng ch y ch a trong ống
=43162.308∗1840
1000 = 79418.65 (4.27)
Với công nghệ này ta vẫn dùng hệ thống dự trữ nhiệt vào ban đêm với các thông số giống như hệ thống dùng dầu truyền nhiệt
4.5. So sánh công nghệ nhà máy nhiệt điện mặt trời dùng gương parapol trụ làm bộ thu, dùng dầu tổng hợp, hỗn hợp muối nóng chảy làm dung môi truyền nhiệt
So sánh hai công nghệ trên ta nhận thấy với cùng một hệ thống như nhau, cùng công suất tuabin, cùng nguyên tắc vận hành nhưngμ
- Với công nghệ dùng dầu tổng hợp làm dung môi truyền nhiệt thì tổng diện tích mặt h ng nắng là 81890 m2, trong khi đó với công nghệ dùng hỗn hợp muối nóng ch y làm dung môi truyền nhiệt thì tổng diện tích mặt h ng nắng là 76124 m2.
- Với công nghệ dùng dầu tổng hợp làm dung môi truyền nhiệt thì đư ng kính ống ch a dầu dẫn nhiệt là 7.4 cm , trong khi đó với công nghệ dùng hỗn hợp muối nóng ch y làm dung môi truyền nhiệt thì đư ng kính ống ch a hỗn hợp muối tổng hợp dẫn nhiệt là 4.4 cm.
Do đó với hệ thống dùng hỗn hợp muối nóng ch y làm dung môi truyền nhiệt sẽ tiết kiệm được chi phí hơn so với hệ thống dùng dầu tổng hợp làm dung môi truyền
47
nhiệt vì gi m được diện tích mặt h ng nắng, gi m được đư ng kính ống ch a dung môi truyền nhiệt đồng th i gi m thể tích dung môi truyền nhiệt ch a trong ống.
4.6. Công nghệ nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt trời dùng gương phẳng
4.6.1. Nguyên lý hoạt động
Hình 4.5 . Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhà máy điện mặt trời
sử dụng gương phẳng
Với hệ thống này năng lượng mặt tr i được hội tụ b i hệ thống gương ph n x phẳng và nung nóng hỗn hợp muối nóng ch y, muối nóng ch y được ch a trong bình và dẫn đi nung nóng nước thành hơi trong lò hơi.
Hệ thống gương phẳng được điều khiển quay sao cho toàn bộ ánh sáng mặt tr i sẽ được ph n x tập trung lên bộ hấp thụ cấp nhiệt cho hỗn hợp muối nóng ch y
4.6.2. Năng lượng mặt trời do bộ thu hấp thụ
Vẫn sử dụng hỗn hợp muối NANO3 - KNO3 truyền nhiệt với các thông số trên Sử dụng hệ thống gương ph n x phẳng có hệ số ph n x là R=0.95
48
Nếu dùng 1 kg hỗn hợp muối nóng ch y ta có thể truyền đi một lượng nhiệt năng làμ
= . .∆ = 1.2660. 550−222 = 872480 � = 0.87248 ( �)
Theo (4.14), để hóa hơi hoàn toàn β70β4 lít nước trong một gi sẽ cần năng lượng: Wtong = 27024 * 2.51 = 67830.24 MJ
Do đó cần tổng khối lượng muối truyền nhiệt như sauμ
=67830.24 0.87248 = 77744,2 (4.28) Hỗn hợp muối sẽ có thể tích là: ô =77744.2 1840 = 42 3 (4.29)
Xét một gương phẳng S có diện tích 1m2, dựa vào (4.15), ta có năng lượng mặt tr i truyền tới S có hệ số ph n x 0.λ5, sau đó truyền tới bồn ch a muối là:
WSM = 1.095 * 0.95 = 1.04 MJ (4.30)
Với lượng nhiệt trên sẽ làm tăng một khối lượng muối nóng ch y từ 222o C đến 550oC như sauμ = . .∆ = . 2660. 550−222 = 1.04∗106 = 1.19 (4.31) Từ (4.28) và (4.31) ta có tổng diện tích gương phẳng cần lắp đặt cho hệ thống là: =77744.2 1.19 = 65331 2 (4.32) 4.6.3. Đánh giá và kết luận
- Theo (4.28), (4.29), với khối lượng muối và thể tích muối tập trung trên bồn ch a là 77744.β kg tương ng 42 m3, ta nhận thấy đối với công nghệ nhà máy nhiệt điện năng lượng mặt tr i dùng gương phẳng theo d ng tháp năng lượng khó thực hiện, vì khối lượng và thể tích hỗn hợp muối tập trung trên bồn ch a quá lớn gây khó lắp đặt, vận hành.
49
- Theo (4.32) nếu chúng ta dùng mỗi gương phẳng với diện tích 1 m2 thì ph i dùng tới 65331 tấm gương, việc điều khiển tất c những tấm gương đó chuyển động để có thể ph n x toàn bộnăng lượng mặt tr i tập trung về bồn ch a hỗn hợp muối nóng ch y là rất khó khăn.
Kết luận: Để h n chế chi phí, vận hành, lắp đặt hệ thống đơn gi n, dễ thực hiện, ta chọn công nghệ nhà máy nhiệt điện mặt tr i dùng gương paraol trụ kết hợp dùng hỗn hợp muối nóng ch y NaNO3 và KNO3 làm dung môi dẫn nhiệt.
50
Chương 5
Kết luận và hướng phát triển của đề tài 5.1. Kết luận
Mục đích chính c a luận văn là kh o sát, đánh giá về tiềm năng phát triển năng lượng mặt tr i t i tỉnh Ninh Thuận và nghiên c u công nghệ xây dựng nhà máy nhiệt năng lượng mặt tr i phù hợp.
5.1.1. Các kết quả đạt được trong đề tài.
Qua th i gian nghiên c u tác gi đã đ t được một số kết qu sau:
- Đánh giá được tiềm năng phát triển năng lượng mặt tr i t i tỉnh Ninh Thuận - Tính toán, lựa chọn được công suất nhà máy điện phục vụ nhu cầu điện
năng cho ngư i dân t i huyện Thuận Nam tỉnh Ninh Thuận
- Tính toán được các thông số hệ thống ng với ba công nghệ nhà máy khác nhau, so sánh, lựa chọn công nghệ phù hợp nhất.
5.1.2. Các hạn chếtrong đề tài
Bên c nh những kết qu đ t được, đề tài có những h n chế sau:
- Chưa tính toán được cụ thể chi phí s n xuất, vận hành nhà máy ng với các công nghệ khác nhau để từ đó lựa chọn công nghệ phù hợp một cách tổng thể nhất.
- Mới chỉtính toán nhà máy điện phục vụ cho dân số một huyện Thuận Nam.
5.2. Hướng phát triển của đề tài
Đềtài “Nghiên c u công nghệnhà máy điện năng lượng mặt tr i Ninh Thuận” có thểđược phát triển thêm như sauμ
- Tính toán cụ thể chi phí s n xuất, vận hành c a nhà máy - Tính toán nhà máy với công suất lớn hơn
51
Tài liệu tham khảo
[1] Trịnh Quang Dũng, Điện mặt trời, Nhà xuất b n khoa học kỹ thuật, 1992
[2] Nguyễn Duy Thiện, Kỹ thuật sử dụng năng lượng mặt tr i, Nhà xuất b n xây dựng, 2001
[3] Nguyễn Công Vân, Năng lượng mặt trời – Quá trình nhiệt và ứng dựng, Nhà xuất b n khoa học kỹ thuật, 2005
[4] A. A. Mohamad, High Efficiency Solar Air Heater, Solar Energy Vol. 60 No 2, Pergamon, 1997
[5] A. K. Athienitis and Y. Chen, The Effect of Solar Radiation on Dynamic Thermal Performance of Floor Hreating Systems, Solar Energy Vol. 69 No 3, Pergamon, 2000
[6] Amilca Fasulo, Jorge Follari and Jorge Barral, Comparition Between a Simple Solar Collector Accumulator and a Conventional Accumulator, Solar Energy Vol. 71 No 6, Pergamon, 2001
[7] Brian Norton Solar Energy Thermal Technology, Springer-Verlag, 1992
Daniels Farrington Direct use of the suns Energy, Yale University Prees, LonDon, 1972
[8] P. Stumpf, A. Balzar, W. Eisenmann, S. Wendt, H. Ackermann and Vajen
Comparative Mearsurements and Theoretical Modelling of Single and Double- Stage Heat Pipe Coupled Solar Cooking Systems for High Temperatures, Solar Energy Vol. 71 No 1, Pergamon, 2001
[8] R. J. Fuller, Heating Commercial Greenhouses with Solar Energy, Energy Victoria, 1990
[9] Selahattin Goktun and Ismail Deha Er, The optimum Ferformance of a Solar- Assisted Combined Absorption-Vapor Compression System for Air Conditioning and Space Heating, Solar Energy Vol. 61 No 5, Pergamon 2001
[10] Sol Wieder, An Introduction to Solar Energy for Scientists and Engineers, John Wiley & Sons, 1982.
52
Phụ lục
- B ng tra nước và hơi nước bão hòa theo - B ng tra nước chưa sôi và hơi quá nhiệt