Tính tốn xây dựng mơ hình thực cho lưới điện mặt trời

c) Bảng tổng hợ p:

4.2 Quy trình thiết kế bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời

4.2.4 Tính tốn xây dựng mơ hình thực cho lưới điện mặt trời

Tổng lượng tiêu thụ điện (W/h) của tất cả các thiết bị là: Tải có 10 bóng đèn 15 W và 5 động cơ quạt công suất 1100W, 3 động cơ băng tải 1500W và 1 máy tính bàn 200W sử dụng trong 18 tiếng tổng lượng tiêu thụ điên= (10 x 15W+ 5x 1100W + 3 x 1500+ 200W )x18 = 186300Wh/day. Do tổn hao trong hệ thống lên số W/h của pin năng lượng sẽ lớn hơn tổ số W/h của toàn tải 1,3 lần. Vậy cống suất tấm pin là:

P4 = 1.3 x 186300 = 242190 (Wh/day) Tổng Wp của PV panel =242190 : 4,58 = 52,9KWp

Nếu chọn loại PV cơng suất 450Wp thì số PV cần dùng là 52900 : 450 = 117 tấm PWM A PWM A PWM B PWM B 20 30 40 10

Tính inverter

Tổng cơng suất sử dụng lớn nhất tại một thời điểm = 15+1100+1500+200 = 2815W

Công suất inverter =2815 x 125% = 3,5KW

Như vậy, cần chọn inverter công suất lớn hơn 450W. Lời khuyên là hãy chọn loại inverter 500W trở lên.

Tính tốn Battery

Dung lượng battery = 186300 : 0,85 : 0,6 :12 = 30.441

Với 2 ngày dự phịng, dung lượng bình = 30.441 x 2 = 61.000Ah Do đó, cần 153 battery deep-cycle 12V/400Ah cho 2 ngày dự phịng.

Tính solar charge controller

Thơng số của mỗi PV module: Pm = 450 Wp, Vm = 41,5Vdc, Im = 10,85 A, Voc = 49,3 A, Isc = 11,6A

Như vậy solar charge controller = (117 tấm PV x 11,6 A) x 1,3 = 1764 A Chọn 17 solar charge controller có dịng 100A/24 V hay lớn hơn.

4.2.5 Tính tốn kinh tế cho hệ thống lưới điên năng lượng mặt trời của trại gà.

Để tính tốn kinh tế cho hệ thống lưới điện năng lượng ta xét một hộ gia đình có những thiết bị tiêu thụ điện bình dân. Hộ này có những thiết bị sau:

STT Tên thiết bị Số lượng Đơn vị (W/h) Công suất (W/h) Thời gian sử dụng Tổng công suất (W/h) 1 Quạt 5 1100 1100 18 19.800 2 Đèn LED 10 15 15 18 270

3 Động cơ băng tải 3 1500 1500 18 27000

4 Máy tính bàn 1 200 200 18 3600

5 Tổng công suất trong 1 ngày 101700

6 Tổng công suất trong 1 tháng 3051000

Dựa vào bảng trên ta thấy một ngày công suất tiêu thụ trung bình của trang trại là: P1= 101700 (W/h), và một tháng trại này tiêu thụ hết 3.051.000 (số điện). Để tính số tiền của trang trại này phải trả trong một tháng ta phải dựa vào bảng giá điện của nhà nước năm 2011 mới tính số tiền hộ này phải trả.

STT Mức sử dụng của một hộ trong tháng Giá bán điện (đồng/kWh) 1 Cho 50 kWh (hộ nghèo và thu nhập thấp) 993

2 Cho kWh từ 0-100 1.242 3 Cho kWh từ 101- 150 1.369 4 Cho kWh từ 151-200 1.734 5 Cho kWh từ 201- 300 1.877 6 Cho kWh từ 301- 400 2.008 7 Cho kWh từ 401 trở lên 2.060

Bảng 4.10: Bảng giá điện năm 2011

 Ở mức điện là 1.110 (số điện) thì giá tiền của hộ dân này sẽ được chia làm 5 cấp giá khác nhau:

Cấp thứ hai cho kWh từ 101-150. Ở cấp này thì giá điện sẽ là 1.369 vnđ.

Cấp thứ ba cho kWh từ 151-200. Ở cấp này thì giá điện sẽ là 1.734 vnđ.

Cấp thứ tư cho kWh từ 201-300. Ở cấp này thì giá điện sẽ là 1.877 vnđ.

Cấp thứ năm cho kWh từ 301-400. Ở cấp này thì giá điện sẽ là 2.008 vnđ. Cấp thứ sáu cho kWh từ 401 trở lên. Ở cấp này thì giá điện sẽ là 2.060 vnđ. - Vậy số tiền trại phải trả tổng một tháng chư tính đến GTGT sẽ là:

Như vậy trên thực tế số tiền nhà này phải trả là:

A2=A1+A1x10%=1,356,230+1,356,230x10%=1,491,853 (vnđ)

Vậy sau 10 năm với phụ tải khơng đổi thì tổng số tiền này phải trả sẽ là: A3=A2 x số năm x số tháng trong năm=1,491,853 x 10 x 12 = 179,022,360 (vnđ)

Như vậy sau 10 năm với tải tiêu thụ là không đổi và bảng giá điện là cố định thì số tiền trại này phải trả là: 179,022,360 (vnđ) đó là mức chi phỉ nếu dùng điện lưới.

Trại tiêu thụ điện trung bình một ngày dung hết 37.000 Wh/day. Vì do nguồn năng lượng mặt trời phải phụ thuộc vào thời tiết và thời gian. Do đó để cung cấp nguồn năng lượng để cấp nguồn đầy đủ cho các phụ tải thì ta phải dùng tới 10 tấm pin năng lượng mặt trời có cơng suất 170W/h một tấm. Vậy tổng công suất của cả dàn pin năng lượng mặt trời này sẽ là P5=53KW/h. Với điều kiện thời tiết ở TP.HCM thì thời gian các tấm pin năng lượng có thể hấp thụ được ánh sáng và cho hiệu suất cao là trong khoảng 9 tiếng một ngày. Như vậy công suất của dàn pin có thể tạo ra là:

P6=P5x9=52879,91x9=475.919,19(W/h).

Ta coi tổn hao toàn hệ thống là 10% như vậy cơng suất có thể sử dụng của dàn pin này là:

P7 = P6 x 90% = 475919,19 x 90% = 428.327,271 (W/h)

Từ đây ta có thể thấy P4>P1 vậy dàn pin này có thể cung cấp đủ năng lượng cho tất cả các phụ tải có trong trại này trong 1 ngày. Xét thấy công suất

Bảng 4.11: Thống kê thiết bị và giá thành để lắp ráp cho hệ thống lưới điện mặt trời.

Vậy tổng chi phí cho cả hệ thống năng lượng mặt trời trong 10 năm có tính đến bảo dưỡng sửa chữa và thay mới là:

A4 = 500,167,000 (vnđ).

Ta đem so sánh A3 và A4 thì ta thấy nếu sử dụng lưới điện năng lượng mặt trời thì thấy nếu sử dụng năng lượng mặt trời thì hiện tại sẽ thiệt hơn về kinh tế. Nhưng trong tương lai thì sẽ lợi hơn vì giá điện ngày càng tăng mà giá pin đang có xu hướng giảm.

Stt tên thiết bị

đơn vị số lượng đơn giá (1000vnd) thành tiền (1000vnd) Sau 10 năm (1000vnd) 1 tấm pin mặt trời 450w tấm 117 7,140 128,520 128,520 2 bộ hòa lưới 1400w bộ 3 13,167 39,501 118,503 3 Bộ Solar controllar charger bộ 17 890 2,670 8,010 4 Bộ Inverter bộ 1 27,000 27,000 54,000 5 Ac quy kín cái 8 2,986 23,888 191,104 6 tổng 221,579 500,137

CHƢƠNG 5: THI CÔNG MÔ PHỎNG SẢN PHẨM

5.1 Chạy thử mô phỏng hệ thống làm mát:

5.1.1 Chương trình mơ phỏng.

 Ấn START.

- Bắt đầu bằng việc ấn nút START chương trình bắt đầu chạy tự động đo nhiệt độ trong trại lúc này khoảng 10oC đến 15oC.

- Để tính tốn ra được nhiệt độ của trại hiện tại ta cần phải dùng hàm chuyển đổi scale.

- Ở đây hàm chuyển đổi đã tính ra được nhiệt độ của trại trong khoảng điều kiện 10 – 15oC nên chương trình chạy chế độ 3.

- Trong q trình chạy chế độ 3 này khi có 1 trong 2 quạt bị hỏng thì đèn báo sẽ sáng ngay lập tức.

 Khi trại ở khoảng từ 16oC đến 25oC:

- Khi trang trại có nhiệt độ tăng vượt qua mức 15oC <25oC thì chương trình sẽ tự động bắt đầu chế độ 2.

- Khi này hàm Scale sẽ tiếp tục xử lý tín hiệu để tính tốn được mức nhiệt độ hiện tại của trại từ cảm biến.

- Trong q trình chạy chế độ 2 này khi có nhìu hơn 2 quạt bị hỏng thì đèn báo sẽ sáng ngay lập tức.

 Khi trại có nhiệt độ cao hơn 25o C:

- Khi trang trại có nhiệt độ cao vượt mức 25oC thì chương trình ngay lập tức chuyển sang chế độ 1. Bật hết công suất chạy 5 quạt liên tục.

- Trong q trình chạy chế độ 1 này khi có nhìu hơn 2 quạt bị hỏng thì đèn báo sẽ sáng ngay lập tức.

- Nếu 1 quạt hỏng sẽ báo đèn sau 15s.

5.1.2 Chạy thử hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời

Hình 5.1: Tổng quan mơ hình gồm: 1. Tấm pin mặt trời; 2. Bình ắc quy; 3.Tủ điện

Hình 5.2: Tủ điện – 1. Bộ sạc Solar controller; 2. Bộ chuyển đổi năng lượng; 3. Ổ cắm; 4.cơng tắc

Hình 5.3: Dịng điện chuyển đổi từ bộ chuyển đổi qua ổ cắm đo được, có thể sử dụng được cho rất nhiều vật dụng trong nhà

Hình 5.5: Bộ sạc đang lấy điện từ pin mặt trời để sạc cho bình ắc quy

 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời  Bộ sạc sẽ lấy điện 12V từ tấm pin mặt trời để sạc cho bình ắc.  Sau đó điện từ bình ắc quy sẽ đi đến bộ chuyển đổi năng lượng để

chuyển từ dòng 12V thành 220v.

 Từ bộ chuyển đổi đưa dòng 220v ra ổ cắm và chúng ta có thể sử dung dịng điện đó cho bất cứ vật dụng nào trong nhà.

 Ưu điểm của hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời là:

 Có thể trực tiếp lấy điện từ năng lượng mặt trời để sử dụng.

 Có thể giảm các hóa đơn tiền điện vì chúng ta sử dụng điện từ năng lượng mặt trời.

 Chi phí bảo trì thấp.

 Nhược điểm của hệ thống chuyển đổi năng lượng mặt trời là:  Chi phí lắp ráp ban đầu cao

 Phụ thuộc quá nhiều vào thời tiết

 Chiếm quá nhiều không gian vì nếu muốn sản xuất nhiều điện thì phải gắng thêm nhiều tấm pin mặt trời

CHƢƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN

6.1 Đánh giá tổng thể về thiết kế:

Mục tiêu của đồ án là áp dụng nguồn năng lượng tái tạo tự nhiện để giữ được điều kiện phát triển tốt cho gà, giảm sự tiếp xúc của con người, các cơ cấu tự động giảm được nhân công đã giải quyết được vấn đề dinh dưỡng, sức khỏe và sinh sản thuận lợi cho gà.

Mơ hình hiện tại sử dụng hệ thống đo nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, nhận biết mưa và điều khiển các cơ cấu chấp hành tùy theo sự thay đổi của mơi trường. Ngồi ra cịn có 2 phương thức điều khiển trực tiếp khác đó là điều khiển nút ấn trực tiếp tại chuồng và nút ấn điều khiển từ xa. Nhờ đó hệ thống sẽ ln ở mức linh động cao nhất. Bên trong hệ thống giàn xích tải treo cho ăn theo giờ, đảm bảo được dinh dưỡng cho gà một cách khoa học nhất.

Ngoài việc cải thiện hiệu quả, chúng em hy vọng rằng thiết kế của chúng em sẽ góp phần mở rộng sự phát triển của ngành chăn nuôi trên đất nước ta.

6.2 Kết quả của nhóm:

Đầu tiên và quan trọng nhất, nhóm phát hiện ra rằng khi thiết kế một sản phẩm để chế tạo, nhất thiết phải lập kế hoạch cho mọi khía cạnh của thiết kế đến từng chi tiết nhỏ nhất. Nhà thiết kế phải tính tốn làm thế nào mọi số liệu, tính tốn đều phải giúp đối tượng cần chăm sóc được chăm sóc kĩ càng nhất và phải cố gắng dự đoán các vấn đề tiềm ẩn sẽ phát sinh trong q trình lắp ráp thực tế của sản phẩm. Có một số điểm trong quy trình chế tạo của chúng em trong đó các khu vực thiết kế chưa hoàn thành đầy đủ gây ra các vấn đề lớn. Sự thiếu dự đốn này khiến nhóm tốn rất nhiều thời gian và tiền bạc để khắc phục các vấn đề thiết kế dẫn đến.

Thứ hai, nhóm đã tìm hiểu và học hỏi thêm được rất nhiều kiến thức để áp dụng thực tế trong lĩnh vực năng lượng điện mặt trời ,điều khiển tự động, việc xử lý các cảm biến ở dạng tín hiệu tương tự và sau đó đưa về tín hiệu số. Đồng thời, việc giao tiếp qua màn hình với người sử dụng cũng rất quan trọng. Nhờ đó có thể xử lý nhanh các vấn đề phát sinh khi có sự cố hoặc thay đổi xảy ra.

Thứ ba, nhóm khơng thể hồn thiện toàn bộ hệ thống của một trại gà thông minh, chỉ thực hiện được hệ thống làm mát của trang trại. Về điểm này bọn em thật sự mong các thầy, cơ thơng cảm vì thời gian, kinh nghiệm và dịch bệnh quá phức tạp nên khơng thể hồn thiện được.

KẾT LUẬN

Sau một khoảng thời gian ngắn thực hiện đề tài tốt nghiệp, cùng với nỗ lực cố gắng của bản thân sự giúp đỡ tận tình của các thầy cơ giáo, bạn bè cùng lớp, đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình. Trong đề tài của mình chúng em đã tìm hiểu và thực hiện được các yêu cầu sau:

- Tìm hiểu về hệ thống chuyển đổi năng lượng -Tìm hiểu về PLC và họ PLC S7-200 hãng Simen.

-Tìm hiểu về hệ thống cung cấp khơng khí và quạt thơng gió tự động của trang trại, đố tượng chăm sóc.

-Ứng dụng PLC S7-200 trong mơ hình điều khiển.

-Biết cách xây dựng được một mơ hình thu nhỏ hệ thống quạt thơng gió và chuyển đổi năng lượng mặt trời.

Tuy nhiên do thời gian có hạn và trình độ của bản thân chúng em còn nhiều hạn chế nên trong q trình làm đề tài vẫn cịn nhiều thiếu sót.

Chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo,các bạn bè trong lớp để chúng em có thể hồn thiện được kiến thức của mình một cách tốt hơn.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Vạn Quốc, các thầy cô trong khoa, các bạn bè trong lớp trong suốt quá trình làm đề tài của chúng em.

Em xin chân thành cảm ơn !

TP.HCM,ngày…tháng… năm 2021 Sinh viên thực hiện

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] - Nguyễn Bính, (2007), giáo trình điện tử cơng suất , nhà xuất bản đại học Quốc Gia.

[2] - Trần Văn Thịnh, (2005), tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhà xuất bản Giáo dục.

[3] - PGS.TS. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất bản giáo dục, 1999.

[4] - Giáo trình PLC-Hà Văn Trí, NXB Khoa học và kĩ thuật.

[5] - Kỹ thuật điều khiển ,lập trình PLC SIMATIC S7-200, Th.S Châu Đức Chí, NXB Thành phố Hồ Chí Minh.

[6] - PLC lập trình và ứng dụng trong cơng nghiệp, Trần Thế San-Nguyễn Ngọc Phương (2009), NXB khoa học và kĩ thuật.

[7] - Tailieu.vn [8] - Google.com