2.2.3.1. Lựa chọn sơ đồ khối
Từ sự phân tích các yếu tố yêu cầu và các đặc trƣng của các phụ tải điện ta sẽ chọn một sơ đồ khối thích hợp. “Hình 2.1” là các sơ đồ khối thƣờng dùng đối với các hệ thống điện Mặt Trời.
GVHD: TS. TRẦN TIẾN PHỨC SVTH: HUỲNH VĂN THỌ
Các khối đƣa vào trong hệ thống đều gây ra tổn hao năng lƣợng. Vì vậy cần lựa chọn sơ đồ khối sao cho số khối hay thành phần trong hệ là ít nhất. Ví dụ, nếu tải là các thiết bị 12VDC ( đèn 12VDC, radio,.. thì không nên dùng bộ biến đổi điện.
2.2.3.2. Tính toán hệ nguồn điện pin Mặt Trời
Có nhiều phƣơng pháp tính toán, thiết kế hệ nguồn điện PMT. Ở đây chỉ nêu một phƣơng pháp thông dụng nhất chủ yếu dựa trên sự cân bằng điện năng trung bình hằng ngày. Theo phƣơng pháp này, cách tính toán hệ nguồn có thể đƣợc tiến hành qua nhiều bƣớc thứ tự sau:
Bƣớc 1: Tính phụ tải điện yêu cầu
Phụ tải điện có thể tính theo hàng ngày và sau đó có thể tính theo tháng hoặc năm. Giả sử hệ cần cấp điện cho các tải T 1 , T 2 , T 3 ,…. Có các công suất tiêu thụ tƣơng ứng P1, P2 , P3 ,…. Và thời gian làm việc hàng ngày của chúng là t1, t2, t3,...Tổng điện năng phải cấp hàng ngày cho các tải bằng tổng tất cả các điện năng của các tải:
Ehn=P1*t1 + P2*t2 + P3*t3 +...= ∑Pi ti
(2.11) Từ Ehn nếu nhân với số ngày trong tháng hoặc trong năm ta sẽ tính đƣợc nhu cầu điện năng trong các tháng hoặc cả năm.
Bƣớc 2: Tính năng lƣợng điện Mặt Trời cần thiết Ecấp
Năng lƣợng điện hằng ngày dàn PMT cần phải cấp cho hệ, Ecấp đƣợc xác định theo công thức:
Ecấp= Ehn / µ (2.12) Trong đó: µ = µ1*µ2*µ3*µn
Với : µ1: Hiệu suất của thành phần thứ nhất, ví dụ bộ biến đổi điện. µ2: Hiệu suất của thành phần thứ hai, ví dụ bộ điều khiển. Bƣớc 3: Tính công suất dàn PMT Wp (Watt peak)
GVHD: TS. TRẦN TIẾN PHỨC SVTH: HUỲNH VĂN THỌ
Công suất dàn pin mặt trời thƣờng đƣợc tính ra công suất đỉnh hay cực đại (Watt peak, kí hiệu là Wp), tức là công suất mà dàn pin phát ra ở điều kiện chuẩn E0 = 1000 W/m2 và ở nhiệt độ chuẩn T0 = 250C
Ta tính cho trƣờng hợp dàn PMT phải đảm bảo đủ năng lƣợng cho tải liên tục cả năm. Khi đó cƣờng độ bức xạ Mặt Trời dùng để tính phải là cƣờng độ bức xạ hàng ngày trung bình của tháng thấp nhất trong năm.
Nếu gọi Eβ∑ là tổng cƣờng độ bức xạ trên mặt phẳng đặt nghiêng một góc β với mặt phẳng ngang. Thì công suất dàn PMT tính ra Watt Peak (Wp ) sẽ là:
EWp =(Ecấp*1000Wh/m2) / Eβ∑ (2.13) Trong đó cƣờng độ tổng xạ trên mặt nghiêng Eβ∑ tính theo Wh/m2/ngày và ta đã đặt cƣờng độ tổng xạ chuẩn E0 = 1000W/m2. Dung lƣợng dàn PMT EWp tính theo công thức trên chỉ đủ cung cấp cho tải ở nhiệt độ chuẩn T0 = 250C. Khi làm việc ngoài trời, do nhiệt độ của các PMT cao hơn nhiệt độ chuẩn, nên hiệu suất biến đổi quang điện của pin và module PMT bị giảm. Để hệ thống làm việc bình thƣờng ta phải tăng dung lƣợng tấm pin lên. Gọi dung lƣợng của dàn pin có kể đến hiệu ứng nhiệt độ là E (Wp,T) thì :
E (WP,T) = EWp / µm(T) (2.14) Trong đó: µm(T) là hiệu suất của module ở nhiệt độ T.
Trong thực tế để thiết kế dàn PMT có công suất phù hợp với phụ tải còn phụ thuộc rất nhiều yếu tố cụ thể. Do vậy ngoài E (Wp,T) đƣợc tính theo công thức trên còn phải dựa nhiều vào kinh nghiệm của ngƣời thiết kế.
Bƣớc 4: Tính số module mắc song song và nối tiếp
Trƣớc hết cần lựa chọn loại module thích hợp có các đặc trƣng cơ bản là: - Thế làm việc tối ƣu Vm.
- Dòng điện làm việc tối ƣu Im.
- Công suất đỉnh Pm.
Số module cần phải dùng cho hệ thống đƣợc tính từ tỷ số:
GVHD: TS. TRẦN TIẾN PHỨC SVTH: HUỲNH VĂN THỌ
Với N = Nnt * Nss * Nnt là số module mắc nối tiếp trong mỗi dãy đƣợc xác định từ điện thế yêu cầu của hệ V:
Nnt = V / Vm (2.16) Nss là số dãy module ghép song song đƣợc xác định từ dòng điện toàn phần của hệ I:
NSS = I / Im (2.17) Trong tính toán ở trên, ta đã bỏ qua điện trở dây nối, sự hao phí năng lƣợng do bụi phủ trên dàn PMT,… Nếu cần phải tính đến các hao phí đó, ngƣời ta thƣờng đƣa vào một hệ số K và dung lƣợng dàn PMT khi đó sẽ là:
E = K * E (WP,T) (2.18) Với K đƣợc chọn trong khoảng 1 ÷ 1,2 tùy theo các điều kiện thực tế và thƣờng đƣợc gọi là các hệ số an toàn của hệ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bƣớc 5: Chọn loại AQ và tính dung lƣợng AQ
AQ Là thiết bị lƣu trữ để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít nắng và không có nắng. AQ là nguồn hoạt động trên cơ sở hai điện cực có điện thế khác nhau, nó cung cấp dòng điện một chiều cho các thiết bị điện.
AQ gồm nhiều loại: - AQ chì (hay AQ axit). - AQ kiềm.
- AQ không lamen và AQ kín. - AQ kẽm – bạc và AQ catmi – bạc.
Nhƣng trong thực tế kỹ thuật thƣờng dùng nhất là hai loại AQ: AQ axit (AQ chì) và AQ kiềm. Tuy nhiên trong thực tế thông dụng nhất từ trƣớc tới nay vẫn là AQ axit vì so với AQ kiềm thì AQ axit có một vài tính năng tốt hơn nhƣ:
- Sức điện động cao (với AQ axit là 2V, AQ kiềm là 1,2V).
- Trong quá trình phóng, sự sụt áp của AQ axit nhỏ hơn so với AQ kiềm. - Giá thành AQ axit rẻ hơn AQ kiềm.
- Điện trở trong của AQ axit nhỏ hơn so với AQ kiềm.
GVHD: TS. TRẦN TIẾN PHỨC SVTH: HUỲNH VĂN THỌ
Tùy vào công suất của hệ thống, ta dùng AQ thích hợp (hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử dụng AQ có dung lƣợng lớn hoặc dùng nhiều bình AQ kết nối lại với nhau).
Dung lƣợng của bộ AQ tính ra Ah phụ thuộc vào hiệu điện thế làm việc của hệ V, số ngày cần dự trữ năng lƣợng (số ngày không có nắng) D, hiệu suất nạp phóng điện của AQ µb, độ sâu phóng điện thích hợp DOS (khoảng 0,6÷0,7) và đƣợc tính theo công thức sau:
C = (tổng Wh tiêu thụ mỗi ngày * D)/(Vx * µb * DOS) (2.19) Nếu V là hiệu điện thế làm việc của hệ thống nguồn, còn v là hiệu điện thế của mỗi bình AQ, thì số bình mắc nối tiếp trong bộ là:
nnt = V / v (2.20) Số dãy bình mắc song song là: Cb
Nss = C / Cb (2.21) Trong đó mỗi bình có dung lƣợng Cb tính ra Ah. Tổng số bình AQ đƣợc xác định nhƣ sau:
n = Nss * V / v (2.22) Trong công thức “2.19” trên D là số ngày dự phòng không có nắng đƣợc dựa trên số liệu khí tƣợng về số ngày không có nắng trung bình trong tháng nói ở trên và yêu cầu thực tế của tải tiêu thụ. Tuy nhiên không nên chọn D quá lớn, ví dụ > 10 ngày, vì khi đó dung lƣợng AQ sẽ rất lớn, vừa tốn kém về chi phí, lại vừa làm cho AQ không khi nào đƣợc nạp đầy, gây hƣ hỏng cho AQ. Thông thƣờng D đƣợc chọn khoảng từ hai đến ba ngày.
GVHD: TS. TRẦN TIẾN PHỨC SVTH: HUỲNH VĂN THỌ
CHƢƠNG 3: THỰC TRẠNG ỨNG DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI TRÊN BÈ NUÔI THỦY SẢN CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG