6. Bố cục của luận án
1.5. Tích hợp nguồn nănglượng bổ sung cho thiết bị lặn tự hành phù hợp vớ
điều kiện tại Việt Nam
Nguồn năng lượng cung cấp cho AUV hoạt động: Đảm bảo duy trì các hoạt động của AUV, nguồn năng lượng càng nhiều thì phạm vi hoạt động của AUV càng lớn. Trong đó nguồn năng lượng đối với AUV luôn là một bài toán được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Vì đây có thể nói là nguồn sức mạnh của AUV, đối với một AUV chỉ sử dụng nguồn năng lượng có sẵn mà không có hệ thống bổ sung, sạc năng lượng
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
trong quá trình hoạt động thì chỉ đến một giá trị giới hạn thì nguồn năng lượng đó sẽ bị cạn kiệt. Nếu tăng khả năng tích trữ năng lượng thì khối lượng cũng tăng theo, do đó chỉ có thể tích hợp một khối lượng pin, ắc quy nhất định đối với mỗi loại AUV.
Trên thực tế có một số loại pin, ắc quy khác nhau. Tùy theo từng lĩnh vực, thiết bị mà người ta chọn lựa loại pin, ắc quy phù hợp và hiệu quả nhất để sử dụng. Mỗi loại pin, ắc quy có thành phần khác nhau thì năng lượng và tính chất cũng khác nhau. Chính vì vậy tìm ra được một nguồn năng lượng bổ sung cho AUV là một yêu cầu có tính cấp thiết vì ngoài khả năng tương tác với bên ngoài thì một trong những nhiệm vụ quan trọng đối với một AUV là khả năng lặn sâu, khả năng hoạt động trong một phạm vi rộng với thời gian dài.
Năng lượng mặt trời, là một trong những năng lượng tái tạo có tiềm năng khai thác lớn nhất trên thế giới, đã trở thành một hiện tượng toàn cầu và nhiều nước đã phân tích tiềm năng để sử dụng các nguồn năng lượng này để cung cấp một phần năng lượng trong nhu cầu của họ. Xác định tiềm năng năng lượng mặt trời thông qua tiềm năng ước tính bức xạ bây giờ là phương pháp phổ biến và được chấp nhận rộng rãi nhất để đánh giá tiềm năng của nguồn năng lượng này. Việc sử dụng năng lượng mặt trời làm nguồn năng lượng chính hiện nay một xu hướng phát triển trong một số ngành công nghiệp và điều này cho thấy tầm quan trọng ngày càng tăng và khả năng ứng dụng của các nguồn năng lượng mặt trời.
Việt nam là một nước có đường bờ biển dài trên 3.200 km, vùng lãnh hải rộng lớn với nhiều các quần đảo. Do đó việc nghiên cứu AUV sẽ có rất nhiều tiềm năng ứng dụng cho các hoạt động kinh tế, xã hội, an ninh quốc phòng và trong nghiên cứu khoa học. Hơn nữa Việt Nam là một quốc gia nhiệt đới cận xích đạo vì vậy Việt Nam có lượng bức xạ mặt trời rất lớn với số giờ nắng từ 1.400 – 2.600 giờ/năm. Phía Bắc bình quân có khoảng từ 1.400-2.100 giờ nắng/năm, phía Nam từ Đà Nẵng trở vào bình quân từ 2.000-2.600 giờ nắng/năm. Những số liệu quan trắc của các trạm cho thấy, năng lượng bức xạ trung bình trên cả nước mỗi ngày từ 3,3 – 5,7 kWh/m2. Tiềm năng sử dụng năng lượng ở hầu khắp mọi vùng trong cả nước là rất cao.
Bức xạ mặt trời bị hấp thụ một phần trên bầu khí quyển Trái đất, nên một phần nhỏ hơn tới được bề mặt Trái Đất. Việt Nam đã xây dựng trên 100 trạm quan trắc để theo dõi các dữ liệu về năng lượng mặt trời trên khắp lãnh thổ Việt Nam. Những số liệu quan trắc của các trạm cho thấy, năng lượng bức xạ trung bình trên cả nước mỗi ngày khoảng từ 3,3 – 5,7 kWh/m2. Tiềm năng sử dụng năng lượng mặt trời là rất lớn. Bức xạ mặt trời là một nguồn tài nguyên to lớn cho các tỉnh miền Trung và miền Nam cả trong đất liền và hải đảo. Lượng bức xạ mặt trời tùy thuộc vào lượng mây và tầng khí quyển của từng địa phương, giữa các địa phương ở nước ta có sự chênh lệch đáng kể về bức xạ mặt trời. Cường độ bức xạ ở phía Nam thường cao hơn phía Bắc.
Đối với các địa phương trên lãnh thổ Việt Nam các đại lượng trên có giá trị khá cao. Tính trung bình cho cả nước thì bằng 4,6 kWh/m2/ngày và giờ nắng khoảng 2.000 giờ/năm. Tuy nhiên do điều kiện tự nhiên mà năng lượng mặt trời trên các vùng
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
khác nhau cũng khác nhau như được chỉ ra trong Bảng 1.4 sau.
Bảng 1.4. Thông số cường độ bức xạ mặt trời ở Việt nam [23]
TT 1 2 3 4 5
Như vậy tiềm năng về năng lượng mặt trời của nước ta là rất lớn. Việc ứng dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam ngày càng nhiều trong đời sống sinh hoạt, trong sản xuất, … Vì vậy việc nghiên cứu thiết bị lặn tự hành có bổ sung năng lượng mặt trời ở Việt Nam là rất khả thi. Hơn nữa Việt Nam là một quốc gia có đường bờ biển dài và vùng lãnh hải rộng lớn cần có những thiết bị lặn tự hành để phục vụ nghiên cứu, giám sát, trong các ngành kinh tế biển, an ninh và quốc phòng, giám sát môi trường biển, … Trên thế giới cũng đã có một số nghiên cứu về thiết bị lặn tự hành có bổ sung năng lượng mặt trời [24, 25], bước đầu cho hiệu quả thu năng lượng tốt tuy nhiên cánh năng lượng cố định nên lực cản chuyển động lớn, tiêu hao năng lượng nhiều khi di chuyển. Do đó cánh năng lượng cố định chưa thực sự hiệu quả. Tại Việt Nam chưa có một công bố nào về thiết bị lặn có bổ sung năng lượng mặt trời. Luận án đưa ra giải pháp cánh năng lượng linh hoạt, tùy vào từng trạng thái hoạt động của AUV mà có thể đóng mở cánh năng lượng, cánh năng lượng chỉ mở ra khi AUV đứng yên để thu năng lượng mặt trời, đóng cánh khi di chuyển do đó giảm lực cản khi chuyển
động.