3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
4.2.8. Tính toán hệ thống ĐMT kết hợp điện gió cho các hộ dân ở tại nông thôn tỉnh
Quảng Ngãi
4.2.8.1. Phụ tải của hộ dân
Bảng 4.2. Nhu cầu sử dụng các thiết bị điện của ngôi nhà
STT Các thiết bị điện gia dụng
Số
lượng Công suất (W)
Thời gian sử dụng trong ngày
(giờ)
Điện năng tiêu thụ trong ngày (Wh) 1 Bóng đèn Led Philips 1,2m 3 18 3 162 3 Quạt đứng Panasonic 2 51 4 408 4 Ti vi Led TCL 24' 2 30 3 180
Tổng công suất điện năng tiêu thụ trong ngày: Etngày (Wh) 750
Để thiết kế một hệ thống ĐMT kết hợp điện gió cho ngôi nhà, chúng ta lần lượt thực hiện các bước tính sau:
1. Xác định tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày
Etngày = EPMT + EGIO = 750 (Wh/ngày) (4.15) Ta chọn EPMT = 0,5x Etngày =375 (Wh/ngày)
EGIO = 0,5x Etngày =375 (Wh/ngày)
2. Tính số Wh các tấm PMT phải cung cấp cho phụ tải mỗi ngày
EPMT-CC= 1,3xEPMT = 1.3x375= 487,5 (Wh/ngày) (4.16) Với cường độ bức xạ NLMT tại Quảng Ngãi là 4,425 (kWh/m2
/ngày) [10], theo công thức 4.3 ta tính được diện tích các tấm PMT.
𝑆𝑃𝑀𝑇 = 487,5
4,425 𝑥 0,15 𝑥 0,8 𝑥 0,799𝑥1000 = 1,15 (𝑚2)
Công suất tấm PMT cần sử dụng là:
PMTcông suất cực đại = S PMT × PSI× ɳPMT =1,15 x 1000 x 0,15 = 172,5 (Wp) Hiện nay trên thị trường PMT có rất nhiều các nhãn hàng cung cấp mặt hàng này. Trong đề tài này tôi có khảo sát một số các nhãn hàng và kiểm tra các thông số kỹ thuật và quyết định chọn công suất PMT công suất 200W của hãng solarcity với các thông số định mức trong bảng 4.3.
Bảng 4.3. Bảng tham số định mức của PMT 200W của hãng solarcity
a.Thông số định mức tại điều kiện nhiệt độ chuẩn (STC: 1000W/m2
, 2.50C, AM 1
Loại PMT module SCM5U- Solaycity
Công suất max tại STC (Pmax) 200W
Dòng ngắn mạch (Isc) 6.23A
Điện áp hở mạch (Voc) 43.92V
Dòng danh định max (Impp) 5.51A
Điện áp danh định max (Vmpp) 36.5V
Hiệu suất cell 18.10%
Hiệu suất Module 15.60%
Bù số công suất 0/+3%
3. Tổng số Wh của động cơ gió phải cung cung cấp cho toàn tải mỗi ngày
EGIO-CC = 1,3xEGIO = 1.3x375 = 487,5 (Wh/ngày)
Vận tốc gió trung bình ở độ cao 10m tại thành phố Quảng Ngãi là 4m/s. Ta chọn cánh quạt có kích thước h = 0,8m và d = 1,2m. → A= h*d = 0,8*1,2 = 0,96 (m2 ) 07 , 39 4 * 96 , 0 * 647 , 0 647 , 0 3 3 Av Pw (W)
Năng lượng động cơ gió cung cấp cho hệ thống trong 1 ngày: W = Pw.t = 39,07x13 = 507,91 Wh > 487,5 (Wh)
Với thời gian trung bình gió đạt 4m/s trong 1 ngày là 13 giờ.
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại động cơ gió của các nhà cung cấp. Tuy nhiên, trong đề tài này tôi lựa chọn động cơ gió có công suất 300W của hãng
Bảng 4.4.Bảng thông số kỹ thuật động cơ gió công suất 300W của hãng Solarcity
Model SC-1030S
Công suất định mức (W) 300W
Công suất cực đại (W) 350W
Điện áp định mức (V) 12/24v
Tốc độ quay định mức(r/m) 600r/m
Dòng điện ra AC
Mô men khởi động 0.08Nm
Kiểu phát điện Đồng bộ 3 pha
Lớp vật liệu cánh nhiệt F
Thời gian bảo hành 20 năm
Vòng bi HRB
Vật liệu trục máy Thép không gỉ
Vật liệu vỏ máy Hợp kim nhôm
Vật liệu nam châm vĩnh cửu Đất hiếm NdFeB
Lớp bảo vệ IP54
Bôi trơn Mỡ
Nhiệt độ làm việc 40℃ - 80 ℃
4. Tính toán dung lượng AQ
Dung lượng AQ với 2 ngày dự phòng:
𝐷𝑢𝑛𝑔 𝑙ượ𝑛𝑔 ắ𝑐 𝑞𝑢𝑦 = D. (E𝑃𝑀𝑇+ 𝐸𝐺𝐼𝑂) DOD. ɳra. VAQ =
2𝑥975
0.8 × 0,799 × 12= 254 (𝐴ℎ)
Ta chọn loại AQ axít - chì Đồng Nai 12V - 70 Ah (hình 4.4) sử dụng cho hệ thống. Ta ghép 4 bình song song để có độ an toàn cao, nếu có 1 AQ bị hỏng thì vẫn còn các bình khác làm việc tốt trong thời gian chờ sửa chữa.
Hình 4.4. Ắc quy a xít – chì Đồng Nai 12V - 70Ah 5. Tính toán bộ điều khiển sạc
Thông số của tấm PMT: Pmax = 200 W, Vmp = 36,5 V, Imp = 5,51 A, Voc= 43,92V, Isc = 6,23A.
Thông số của động cơ gió: Pmax = 350W; Vmax = 24; Imax = 15 A
Dòng điện của bộ điều khiển nạp AQ = 1,3 x (IPMT + IGIO) = 27,6 (A) (4.29) Trong đề tài này tôi lựa chọn bộ điều khiển sạc của hãng SolarcityWS-WSC 300 có dòng 30A/12 V (hình 4.5), với các thông số như Bảng 4.5.
Bảng 4.5. Bảng thông số kỹ thuật của bộ điều khiển sạcWS-WSC 300
MODEL WS-WSC 300
Hệ thống điện áp 12V / 24V nhận điện áp tự động
Dòng danh định Max 30A
Dòng tải ra Max 30A
Công suất của tua bin gió 400W ~ 800W (12V / 24V) Sạc điện áp ra HVD 14.4 V / 28.8V
Điện áp thấp cắt LVD 10.8V / 21.6V Điện áp thấp khôi phục LVR 11.8V / 23.6V
Bảo vệ quá tải 31.5A
Bảo vệ ngắn mạch 30A
Ánh sáng hoạt động Kiểm soát ánh sáng trên + điều khiển đèn tắt
Thời gian kiểm soát ánh sáng Kiểm soát ánh sáng on / off + kiểm soát thời gian on / off Thời gian kiểm soát phân loại 0,5 giờ bắt đầu, nửa giờ của một lần, lên đến 10 giờ
Đầu ra 1 bóng đèn duy nhất
Nhiệt độ môi trường -25 ℃ - + 55 ℃
Mức độ an toàn IP55
Tản hoạt tự động 24mA
Cơ chế phanh tua bin gió Dỡ phanh
Chế độ điều khiển Sạc solar/sạc gió, công nghệ PWM 6. Tính bộ đổi điện
Tổng công suất sử dụng đồng thời Psd = 216 (W)
Công suất bộ đổi điện
PBĐĐ = 216x 120% = 259,2 (W)
Ta có thể chọn chọn bộ đổi điện Model Meind 300W có công suất PInv = 300 W, 12 V (DC), 220 V (AC) và 50 Hz.