Bằng thực nghiệm đo lường, so sánh hiệu suất của cùng một viên pin năng lượng mặt trời Mono 17v 10W khi đặt trên hệ thống giá đỡ pin cố định và khi đặt trên hệ thống tự động điều hướng pin mặt trời trong khoảng thời gian 8 giờ (khoảng 9h sang đến 5h chiều) cho ra kết quả sau:
Số liệu này được lấy từ kết quả của mỗi lần đo trong từng thời điểm khác nhau. Hiệu suất được tính bằng kết quả đo trung bình trong khoảng thời gian đó chia cho kết quả đo lớn nhất, không phải hiệu suất chuyển từ quang năng sang điện năng của viên pin năng lượng mặt trời.
Theo thực tế hệ thống đã đủ đáp ứng cho quá trình sạc 2 pin 18650 dung lượng 4000 mA qua mạch hạ áp sạc đầy trong 4 tiếng.
Bảng thống kê hiệu suất của viên pin Mono 17v 10W khi đặt trên hệ thống giá đỡ pin cố định và hệ thống tự động điều hướng trong cùng một khoảng
thời gian.
Như vậy, dựa vào bảng thống kê hiệu suất của một viên pin trong hai trường hợp ta thấy tuy cùng một viên pin nhưng hiệu suất có sự chênh lệch đáng kể. Đối với pin khi đặt trên hệ thống giá đỡ cố định thì thời gian pin cho hiệu suất tốt nhất sẽ rơi vào khoảng từ 11h đến 13h. Ngoài khoảng thời gian này, hiệu suất sẽ giảm dần (từ 11h trở về trước và từ 13h trở về sau).
Còn đối với pin mặt trời khi được đặt trên hệ thống giá đỡ pin tự động điều hướng thì hiệu suất luôn luôn được giữ ổn định trong khoảng từ 80% đến 90%.Điều này giúp chúng ta có thể khai thác được nguồn năng lượng từ Mặt trời một cách lớn nhất có thể, giảm tối đa việc phụ thuộc quá nhiều vào các đơn vị phân phối điện đồng thời giảm được tình trạng ô nhiễm môi trường. Đối với hệ thống lớn, còn có thể sử dụng năng lượng tái tạo từ mặt trời để bán ngược lại cho các hệ thống phân phối, do đó tiết kiệm được đáng kể tiền điện.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1. Kết quả đạt được:
Sau khoảng thời gian nghiên cứu và thi công, dưới sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô, chúng em đã hoàn thành mô hình đề tài được giao.
-Về lý thuyết, đã khái quát được tiềm năng rất lớn của nguồn năng lượng được cho là vô tận – năng lượng mặt trời; các phương án để khai thác loại năng lượng này một cách hiệu quả nhất
-Về khảo sát, đã tìm hiểu các phương pháp thiết kế hệ thống truyền động cho hệ thống giá đỡ pin, qua đó chọn lọc được phương án tối ưu nhất, hoạt động bền bỉ nhất, dễ dàng lắp đặt và điều khiển nhất và rẻ nhất.
-Về thực tế, hoàn thành mô hình tự động điều hướng pin mặt trời hoạt động ổn định với công suất nhỏ. Từ đó làm tiền đề để chế tạo các mô hình cỡ lớn, các trạm điện mặt trời công nghệ cao, giúp phần giảm gánh nặng cho hệ thống lưới điện quốc gia vốn sử dụng những nhiên liệu có hạn cũ kỹ.
- Hiểu về hoạt động của động cơ, cách đọc dữ liệu từ các loại cảm biến hướng sáng và cảm biến góc.
Hệ thống tự động điều hướng pin mặt trời do chúng em thiết kế, thi công là loại cỡ nhỏ, có ưu điểm là kết cấu tạo gọn nhẹ, dễ chế tạo, dễ thi công lắp đặt, giá thành đầu tư thấp, dải thu nhận ánh sáng rất tốt không chỉ ở tại một địa điểm khảo sát mà ở nhiều địa điểm khác nhau, trong các môi trường địa lý khác nhau. Vì vậy loại mô hình này hoàn toàn có thể ứng dụng đại trà, chế tạo hàng loạt để người dân có thể dễ tiếp cận hơn.
4.2. Mặt hạn chế và hướng khắc phục:
+Mặt hạn chế: Bên cạnh rất nhiều ưu điểm, tuy nhiên với khoảng thời gian này chưa phải là đủ dài để nghiên cứu tường tận mọi vấn đề của đề tài này và những kiến thức nên mô hình tự động điều hướng pin mặt trời (tracking solar) không thể tránh khỏi những sai sót, vẫn còn tổn tại một số nhược điểm sau:
-Hoạt động mất ổn định với nguồn ánh sáng quá mạnh từ nhiều phía. -Chưa có khả năng chống nước.
-Khả năng chịu nhiệt độ cao thấp nên dễ gây ra tình trạng hỏng hóc linh kiện, cần có biện pháp bảo vệ.
+Hướng khắc phục:
-Cải tiến hệ thống cảm biến để có thể hoạt động được cả trong điều kiện ánh sáng quá mạnh từ nhiều phía.
-Đổ keo Epoxy lên toàn bộ bề mặt hệ thống đảm bảo chống nước tuyệt đối.
-Sử dụng những linh kiện có khả năng chịu nhiệt độ cao trong thời gian dài để đảm bảo tuổi thọ của hệ thống được cải thiện.
-Cơ cấu chuyển động phải được bôi trơn định kỳ. -Vị trí các tiếp điểm phải được cơ cấu chắc chắn.
4.3. Hướng phát triển của đề tài:
Từ những ưu điểm và cách khắc phục những nhược điểm của nó, ta có thể phát triển đề tài này lên một tầm cao mới:
-Thiết kế một hệ thống lớn hơn, đủ đáp ứng cho một hộ gia đình có thể tách biệt với hệ thống điện quốc gia mà vẫn đảm bảo được sự ổn định khi hoạt động và giá thành không được quá cao.
-Sử dụng thêm thời gian thực để hỗ trợ cho hệ thống cảm biến.
-Sử dụng thêm các module kiểm soát công suất có khả năng kết nối vạn vật IOT (Internet Of Things) để giúp con người có thể kiểm soát được tình trạng hoạt động ngay cả khi không có nhà
- Áp dụng thêm một số giải thuật điều khiền khác như PID, điều khiển mờ… nhằm tăng độ chính xác cho hệ thống
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Đăng Đức, Mô hình tự động diều hướng pin mặt trời , ĐHSPKT [2]. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, NXB Giáo duc, 2006
[3]. Phạm Quang Huy, SolidWorks dành cho người bắt đầu, NXB Thanh niên, 2019 [4]. Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1, NXB Giáo dục, 2000
[5]. Lý Ngọc Thắng, Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động thích ứng với vị trí mặt trời nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng các thiết bị dùng năng lượng mặt trời, Viện Năng lượng, Bộ Công Thương
[6]. Đà Nẵng Startup Runway, Hệ thống điều hướng pin mặt trời TobSolar và ứng dụng thực tế
[7]. Youtube Vũ Đức Toàn :
https://www.youtube.com/watch?v=I152G3J4hVo [8] Instructables circuts:
https://www.instructables.com/id/Arduino-Solar-Tracker/
[9]. Bách khoa toàn thư mở Wikimedia : https://vi.wikipedia.org/wiki/Pin_m %E1%BA%B7t_tr%E1%BB%9Di
[10] . Cộng đồng Arduino Việt Nam :
http://arduino.vn/bai-viet/531-dieu-khien-lcd-bang-arduino-uno
[11]. Giva Solar:
PHỤ LỤC CODE #include <LiquidCrystal.h> LiquidCrystal lcd(8,7,6,5,4,3); int gocxoayh; int goclath; int i=1; void setup() { lcd.begin(16, 2);
pinMode(9,OUTPUT); // xoay nguoc
pinMode(10,OUTPUT); // xoay thuan
pinMode(11,OUTPUT); // lat trai
pinMode(12,OUTPUT); // lat phai
vthome(); }
void goc(){
gocxoayh = analogRead(A3);// doc goc xoay
goclath = analogRead(A2);} void vthome(){ lcd.print("HOME..."); while(i==1){goc(); digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW);
if(goclath>430){ // goc lat duoi max = 138, goc lat tren max = 52 digitalWrite(12,HIGH); delay(150); digitalWrite(12,LOW); } else if(goclath<380){ digitalWrite(11,HIGH); delay(150); digitalWrite(11,LOW); } else if(gocxoayh<600){ digitalWrite(10,HIGH); delay(150); digitalWrite(10,LOW); } else if(gocxoayh>650){ digitalWrite(9,HIGH); delay(150); digitalWrite(9,LOW); } else{
PHỤ LỤC lcd.clear(); break;}} i=2;} //--- void loop(){ int qt1 = analogRead(A4); //1 int qt2 = analogRead(A5); //2 int qt3 = analogRead(A6); //3 int qt4 = analogRead(A7); //4
float pin = analogRead(A0);
int gocxoay = analogRead(A3);// doc goc xoay
int goclat = analogRead(A2); //
float vol=(pin*0.016);
// pinMode(12,OUTPUT); // lat phai
lcd.setCursor(0,0);lcd.print("Panel : ");lcd.print(vol); lcd.print("V"); lcd.setCursor(0,1);lcd.print("Ox: ");lcd.print(goclat);lcd.print(" Oz: "); lcd.print(gocxoay); //--TROI TOI---
if((qt1+qt2+qt3+qt4)<=300){vthome();} //troi toi //---MAY
CHE---
if((qt1+qt2+qt3+qt4)<=850){} //khong lam gi ca
//--- LECH 1
---
else if( ( ((qt1-qt2)>20)&&((qt1-qt3)>20) ) && ((qt1-qt4)>20) ){
if(gocxoay<950){ //goc xoay thuan toi da
digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(10,HIGH); // xoay thuan } if(gocxoay>=950){ }} //--- LECH 2 ---
else if( ( ((qt2-qt1)>20)&&((qt2-qt3)>20) ) && ((qt2-qt4)>20) ){
if(gocxoay<950){ //goc toi da xoay thuan
digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(10,HIGH); //xoay thuan
}
if(gocxoay>=950){ }}
//---LECH 3---
else if( ( ((qt3-qt1)>20)&&((qt3-qt2)>20) ) && ((qt3-qt4)>20) ){
if( gocxoay>185 ){ // goc toi da cua truc z
digitalWrite(12,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW);
digitalWrite(9,HIGH); // xoay nguoc
}
if( gocxoay<=185){ }}
//---LECH 4---
else if( ( ((qt4-qt1)>20)&&((qt4-qt2)>20) ) && ((qt4-qt3)>20) ){
if( gocxoay>185){ // goc xoay nguoc toi da
digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(9,HIGH); // Xoay nguoc
} if( gocxoay<=185){ }} //---LECH TREN--- else if(((qt4-qt1)>20)&&((qt3-qt2)>20)){
if( gocxoay>185){ // goctoidaxoaynguoc
digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(9,HIGH); // xoay nguoc
}
if( gocxoay<=185){ }}
PHỤ LỤC //---LECH DUOI--- else if(((qt1-qt4)>20)&&((qt2-qt3)>20)){ if(gocxoay<950){ //gocxoaythuantoida digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(10,HIGH); //xoay thuan
} if(gocxoay>=950){ }} //---LECH PHAI--- else if(((qt4-qt3)>20)&&((qt1-qt2)>20)){ if(goclat>260){ digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW);
digitalWrite(12,HIGH); // nghieng sang phai } if(goclat<=260){ }} //---LECH TRAI--- else if(((qt3-qt4)>20)&&((qt2-qt1)>20)){ if(goclat<695){ digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(11,HIGH); // lat trai
} else{ }} //--CAN BANG--- else { digitalWrite(9,LOW); digitalWrite(10,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite(12,LOW); } }