(Đồ án hcmute) thiết kế hệ thống điện mặt trời cho trung tâm thương mại vincom plaza dĩ an

Việt Nam cần nguồn vốn lớn để đầu tư cơ sở hạ tầng đồng bộ, hiện đại nhằm tạo động lực cho phát triển kinh tế - xã hội, cũng như giải quyết các vấn đề do biến đổi khí hậu gây ra, chính v

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

SKL 0 0 6 8 0 8

GVHD: VÕ VIẾT CƯỜNG SVTT:MAI THÀNH NGHĨA MSSV:15142077

SVTT:ĐỖ NGỌC SƠN MSSV:15142099

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO TRUNG

TÂM THƯƠNG MẠI VINCOM PLAZA DĨ AN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP-HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :

TP.Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2020

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO

TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI VINCOM PLAZA DĨ AN

ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD : PGS.TS VÕ VIẾT CƯỜNG

Khóa : 2015 - 2019

Ngành :

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

***

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI CHO TRUNG TÂM

THƯƠNG MẠI VINCOM PLAZA DĨ AN

Họ và tên Giáo viên phản biện :

……….………

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghi ̣ cho bảo vệ hay không?

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập, rèn luyện nâng cao kĩ năng cũng như kiến thức tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, em đã được sự dạy bảo tận tình của tập thể Thầy

Cô của trường Những kiến thức và sự thành đạt mà em đạt được hôm nay chính là nhờ sự dạy bảo của các Thầy Cô

Em xin gởi lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất đến với quý Thầy Cô, những người đã tận tâm truyền đạt những tri thức khoa học cơ bản cũng như những kiến thức chuyên nghành cho em Đặc biệt em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện - Điện

Tử, những người đã bỏ bao tâm huyết để truyền đạt những tri thức, những kỹ năng, những kinh nghiệm quý báu trong chuyên môn của mình để chúng em có thể vững bước khi bước vào cuộc sống

Chúng em xin gửi lời cảm ơn riêng đến Thầy Võ Viết Cường - Giảng viên trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, đã tận tình hướng dẫn em thực hiện cuốn đồ án môn học Cung cấp điện Chúng em xin gửi đến Thầy lời chúc sức khỏe

và ngày càng thành công trên giảng đường

Cuối cùng, chúng mình xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới tất cả bạn bè đã động viên, góp ý để mình hoàn thành tốt cuốn đồ án trong suốt học kì này

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1

I Lý do chọn đề tài: 1

1 Bối cảnh sử dụng năng lượng trên thế giới hiện nay 1

2 Việc sử dụng năng lượng cu ̉ a Viê ̣t Nam hiện nay 2

II Mục tiêu 5

1 Về kỹ thuật 5

2 Về kinh tế 5

III Nội dung 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM 7

I Năng lươ ̣ng mă ̣t trời là gì? 7

II Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam 7

III Ứng dụng của năng lượng mặt trời vào đời sống hiện nay 8

1 Chảo gương mặt trời (Mirrored solar dishes) 8

2 Pin điện Tesla 9

3 Hệ thống điện mặt trời di động 10

4 Khử muối bằng mặt trời 10

5 Phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời 11

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ 12

I Đối tượng khảo sát 12

II Các đặc điểm khí hậu cơ bản 14

III Tiềm năng điện mặt trời tại khu vực dự án 14

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT PANEL 18

I Giới thiệu mặt bằng thiết kế và lắp đặt Panel 18

II Phương án lắp đặt Panel cho dự án 19

1 Phương án 1: Lắp Panel áp mái 19

1.1 Phương án lắp đặt Panel 19

1.2 Cách lắp đặt Panel 19

2 Phương án 2: Lắp giàn cơ khí nghiêng Panel theo hướng Nam 21

2.1 Phương án lắp đặt Panel 21

2.2 Cách lắp đặt Panel 22

III Chọn Panel cho dự án 29

IV Chon Inverter cho dự án 30

1 Phướng án 1: Lắp đặt Panel áp mái 30

2 Phương án 2: Lắp đặt Panel nghiêng về hướng Nam 31

3 Thông số Kỹ thuật của Inverter 33

V Tính toán và chọn dây dẫn cho hệ thống 35

1 Phương án 1: Lắp đặt Panel áp mái 35

1.1 Cáp kết nối của 1 chuỗi PV 35

1.2 Cáp DC từ trạm Inverter kết nối hệ thống chuỗi 38

1.3 Tính toán sụt áp 39

2 Phương án 2: Lắp đặt Panel nghiêng về hướng Nam 39

2.1 Cáp kết nối của 1 chuỗi PV 39

2.2 Cáp DC từ trạm Inverter kết nối hệ thống chuỗi 40

2.3 Tính toán sụt áp 41

CHƯƠNG V: TÍNH TỔNG BỨC XẠ CỦA MẶT TRỜI TẠI 42

KHU VỰC THIẾT KẾ 42

I Sử dụng phần mềm PVsyst 42

II Tính toán theo giáo trình NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI – THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT (PGS.TS Võ Viết Cường) 46

1 Bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất 46

2 Góc lệch của mặt trời (𝜹) 47

3 Năng lượng bức xạ mặt trời trung bình theo phương nằm ngang ngoài khí quyển 47

4 Tổng năng lượng bức xạ trung bi ̀nh H trong khí quyển theo phương nằm ngang: 47

5 Tỷ số bức xạ R b giữa bề mặt nghiêng góc 𝜷 so với bề mặt nằm ngang 48 6 Tính hệ số chuyển đổi tổng xạ R 48

7 Tính tổng năng lượng bức xạ mặt trời H T 48

CHƯƠNG VI: TÍNH KHẢ THI VỀ KINH TẾ 49

I Phương án 1: Lắp đặt Panel áp mái với công suất 155KWp 49

1 Tổng chi phí đầu tư 49

2 Hiê ̣n giá thu hồi thuần NPV 49

3 Suất thu hồi nô ̣i bô ̣ IRR 50

4 Thơ ̀ i gian hoàn vốn T 50

5 Sản lượng điện năng của dự án thay thế cho tòa nhà Vincom Plaza 51

II Phương án 2: Lắp đặt Panel nghiêng về hướng Nam với công suất 220KWp 53

1 Tổng chi phí đầu tư 53

2 Hiê ̣n giá thu hồi thuần NPV 54

3 Suất thu hồi nô ̣i bô ̣ IRR 54

4 Thơ ̀ i gian hoàn vốn T 55

5 Sản lượng điện năng của dự án thay thế cho tòa nhà Vincom Plaza 55

CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58

I KẾT LUẬN 58

II HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1 1: Tiêu thụ năng lượng từ năm 1980 2

Hình 1 2: Sản xuất điện năng của Việt Nam 3

Hình 1 3: Tổng quan về năng lượng tái tạo từ 2007 đến 2017 4

Hình 1 4: Lưu đồ thiết kế hệ thống điện mặt trời 6

Hình 2 1: Năng lượng mặt trời 7

Hình 2 2: Chảo gương mặt trời 8

Hình 2 3: Hệ thống điện mặt trời di động 10

Hình 2 4: Máy bay năng lượng mặt trời 11

Hình 3 1: Hình ảnh vệ tinh của dự án lúc đang được xây dựng 13

Hình 3 2: Hình mô phỏng của dự án 13

Hình 3 3: Bản đồ bức xạ mặt trời của Việt Nam 16

Hình 4 1: Mặt bằng lắp đặt Panel 18

Hình 4 2: Độ nghiêng của mái tôn 18

Hình 4 3: Lắp đặt 432 tấm pin áp mái 19

Hình 4 4: Thanh ray kết nối với xà gồ 20

Hình 4 5: Hình tổng quát lắp thanh ray theo chiều xuôi của tôn 20

Hình 4 6: Lắp đặt pin với thanh ray 21

Hình 4 7: Kẹp giữ 2 tấm pin liền kề nhau trên thanh ray 21

Hình 4 8: Lắp đặt 612 tấm Panel lên giàn cơ khí 22

Hình 4 9: Dựng giàn cơ khí có độ nghiêng 10 độ hướng về hướng Nam 23

Hình 4.10: Lắp đặt trục chính kết nối thanh xà và support 24

Hình 4.1 1: Dựng xương phụ của dàn cơ khí 25

Hình 4.12: Lắp đặt thanh ray cho giàn cơ khí 26

Hình 4.13: Lắp tấm Panel trên 1 giàn 27

Hình 4.14: Kẹp giữ 2 tấm pin liên tiếp trên một thanh ray 28

Hình 4.15: Panel SLG360M 360W 29

Hình 4.16: Sơ đồ kết nối 1 Inverter với 216 tấm Panel 31

Hình 4.17: Kết nối 1 Inverter với 204 tấm Panel 33

Hình 4.18: Inverter MAX 70KT3 LV 33

Hình 4.19: Thứ tự kết nối dây 35

Hình 4.20: Datasheet của pin 38

Hình 4.21: Datasheet của Panel 40

Hình 5 1: Phần mêm PVsyst 8.6.5 42

Hình 5 2: Phần mềm PVsyst 8.6.5 43

Hình 5 3: Phần mềm PVsyst 8.6.5 44

Hình 5 4: Phần mềm PVsyst 8.6.5 45

Hình 5 5: Phần mềm PVsyst 8.6.5 46

Hình 6 1: Mối quan hệ giữa NPV và i% 50

Hình 6 2: Đồ thị phụ tải của tòa nhà trong 24h 51

Hình 6 3: Sản lượng điện năng trong một ngày tại dự án 52

Hình 6 4: Sản lượng điện năng của một ngày so với mức tiêu thụ điện của tòa nhà trong một ngày 52

Hình 6 5: Mối quan hệ giữa NPV và i% 54

Hình 6 6: Đồ thị phụ tải của tòa nhà trong 24h 55

Hình 6 7: Sản lượng điện năng trong một ngày tại dự án 56

Hình 6 8: Sản lượng điện năng của một ngày so với mức tiêu thụ điện của tòa nhà trong một ngày 57

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 1.1: Mật độ năng lượng trung bình hàng năm và số giờ nắng trung bình hằng

năm ở các khu vực khác nhau của Việt Nam……… …4

Bảng 3.1: Bức xạ mặt trời và nhiệt độ trung bình tháng năm 2019 bằng phần mềm PVsyst 6.8.5……… 17

Bảng 4.1:Thông số kỹ thuật của MAX 70KTL3 LV……… ……….31

Bảng 4.2: Hệ số K1 33

Bảng 4.3: Hệ số K2 34

Bảng 4.4: Hệ số K3 34

Bảng 4.5: Thông số dây CVV2x2 do CADIVI sản xuất……….… 35

Bảng 4.6: Thông số dây CVV2x5,5 do CADIVI sản xuất……… 35

Bảng 4.7: Thông số dây CV 50 do CADIVI sản xuất……… 36

Bảng 4.8: Thông số dây CVV2x2 do CADIVI sản xuất……… 37

Bảng 4.9: Thông số dây CVV2x5,5 do CADIVI sản xuất……… 37

Bảng 4.7: Thông số dây CV 95 do CADIVI sản xuất……… 38

Bảng 6.1: Tổng chi phí đầu tư của hê ̣ thống 155 kWp theo phương án áp mái.… 46

Bảng 6.2: Tổng chi phí đầu tư của hê ̣ thống PV 220 kWp theo phương án lắp đặt Panel nghiêng về hướng Nam 50

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

I Lý do chọn đề tài:

1 Bối cảnh sử dụng năng lượng trên thế giới hiện nay

Trong cuộc sống, đặc biệt là cuộc sống hiện đại ngày nay, nguồn năng lượng

có thể sánh ngang với thức ăn và nước về độ quan trọng Không có nhiên liệu hóa thạch, hầu hết ô tô không chạy được, đèn không sáng, và nhà cửa sẽ nóng hơn vào

mùa hè và lạnh hơn vào mùa đông

Các nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, than đá, khí đốt cung cấp đến 85% nhu cầu năng lượng toàn cầu(năm 2017) Than đá có giá thành thấp và trữ lượng dồi dào Các nước như Ấn Độ hay Trung Quốc đã khai thác chúng ồ ạt Nhưng kể từ 10 năm nay, những nước này bắt đầu di dời các nhà máy nhiệt điện than ra các vùng xa đô thị Những khu vực khác trên thế giới vẫn sử dụng than đá và sẽ tiếp tục sử dụng cho tới khi có một nguồn nhiên liệu khác thay thế

Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt và việc sử dụng nguồn nhiên liệu này gây ra nhiều hậu quả cho môi trường sống như tăng lượng CO2, đốt quá nhiều nhiên liệu hóa thạch để phục vụ cho sản xuất điện và các hoạt động đời sống đang vô tình khiến lượng oxy (O2) trong bầu khí quyển suy giảm mạnh, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, biến đổi khí hậu

Hình 1 1: Tiêu thụ năng lượng từ năm 1980

2 Việc sử dụng năng lượng cu ̉ a Viê ̣t Nam hiện nay

Nhu cầu năng lượng ở Việt Nam tăng 7,5% hằng năm từ 2015 đến 2025 vì nền kinh tế vẫn là một trong những nền kinh tế phát triển nhanh nhất của châu Á Đặc biệt, than đá là nguồn nhiên liệu đang tăng nhanh

Ước tính rằng khí gas và hydro sẽ trở thành nguồn năng lượng lớn nhất cho đến năm 2015, và sẽ tăng đến hơn 50% trong cơ cấu nguồn điện của Việt Nam trong hai thập kỉ tới

Hình 1 2: Sản xuất điện năng của Việt Nam

Mặc dù lượng điện năng có thể cung cấp trong 1 thời gian dài ở Việt Nam nhưng tồn tại 1 số hạn chế, ví dụ như thủy điện có sản lượng điện từ các nhà máy thủy điện thường không ổn định vì phụ thuộc rất nhiều vào lưu lượng nước đổ về cũng như lượng nước tích ở các hồ thủy điện Với thủy điện, thời gian qua đã khai thác khoảng 70% tiềm năng, các nguồn còn lại ở các vùng sâu, vùng xa, khu vực không thuận lợi, giá khai thác cao

Việt Nam cần nguồn vốn lớn để đầu tư cơ sở hạ tầng đồng bộ, hiện đại nhằm tạo động lực cho phát triển kinh tế - xã hội, cũng như giải quyết các vấn đề do biến đổi khí hậu gây ra, chính vì vậy tại Nghị quyết 31/2016/QH14, ngày 22 tháng 11 năm

2016 Quốc hội cũng đã thông qua "Dừng thực hiện chủ trương đầu tư Dự án ĐHN Ninh Thuận", các năng lượng truyền thống phải nhập khẩu với giá cao, …

Việt Nam đến 2030 chủ yếu tập trung phát triển than, phát điện giá rẻ 3cent/watt ngược lại với xu hướng thế giới, lượng khí thải CO2 từ than đang chiếm

vị trí đầu trong tổng lượng khí thải CO2 ở Việt Nam

Điện năng chiếm khoảng 20-50% năng lượng thế giới Bên cạnh việc khai thác điện năng từ năng lượng hóa thạch Chúng ta còn có thể sử dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng hay sử dụng năng lượng tái tạo Đối với biện pháp tiết kiệm năng lượng có nhiều cách như xây dựng thói quen tiết kiệm, thay thế thiết bị tiết kiệm điện, đổi mới công nghệ

Hình 1 3: Tổng quan về năng lượng tái tạo từ 2007 đến 2017

Trong các dạng năng lượng tái tạo trên, năng lượng mặt trời năng lượng mặt trời gần như vô tận, với sản lượng có thể được tiếp nhận và sử dụng ở mọi nơi trên thế giới, không chỉ ở vùng gần xích đạo trái đất mà còn ở các vĩ độ cao thuộc phía Bắc và phía Nam

Khu vực Cường độ bức xạ Mặt Trời

(kWh/m 2 /năm)

Số giờ nắng trung bình hằng năm (hrs/year)

Bảng 1 1: Mật độ năng lượng trung bình hàng năm và số giờ nắng trung bình hằng

năm ở các khu vực khác nhau của Việt Nam

Ở Việt Nam, mái nhà là công cụ lắp đặt PV hiệu quả vì không tốn đất cũng không cần quy mô lớn vì kinh tế chủ yếu quy mô nhỏ, lẻ, phù hợp với hộ gia đình.Hơn nữa, Bình Dương là một tỉnh thuộc Nam Bộ và có tổng lượng bức xạ cao (gần 2000 kWh/𝑚2 𝑦𝑒𝑎𝑟) Vì thế nhóm em chọn lắp đặt PV cho “VIN COM DĨ AN”

Tính toán thời gian hoàn vốn ngắn, chỉ số IRR so với lãi suất ngân hàng, …

III Nội dung

Để đáp ứng mục tiêu niêu trên, đồ án thực hiện những nội dung sau đây

- Tổng quan về năng lượng của thế giới và Việt Nam

IV Quy trình thiết kế hệ thống điện mặt trời:

Hình 1 4: Lưu đồ thiết kế hệ thống điện mặt trời

Tổng quan về năng lượng mặt

trời tại Việt Nam

Tính khả thi về kinh tế

Kết luận

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TẠI VIỆT NAM

I Năng lươ ̣ng mă ̣t trời là gì?

Hình 2 1: Năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này Năng lượng mặt trời gần như không có ảnh hưởng tiêu cực gì đến môi trường Việc sử dụng năng lượng mặt trời không thải ra khí và nước độc hại, do đó không góp phần vào vấn đề ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính

II Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Việt Nam

Việt Nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m2 Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 kWh/m2 do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân Ở Việt Nam, bức xạ mặt trời trung bình 230-250 kcal/cm2 theo hướng tăng dần về phía Nam chiếm khoảng 2.000

- 5.000 giờ trên năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE Năng lượng mặt trời ở Việt Nam có sẵn quanh năm, khá ổn định và phân bố rộng rãi trên các vùng miền khác nhau của đất nước Đặc biệt, số ngày nắng trung bình trên các tỉnh của miền trung và miền nam là khoảng 300 ngày/năm Năng lượng mặt trời được khai thác sử dụng chủ yếu cho các mục đích như: sản xuất điện và cung cấp nhiệt

III Ứng dụng của năng lượng mặt trời vào đời sống hiện nay

Hai phương pháp phổ biến dùng để thu nhận và trữ năng lượng Mặt Trời là phương pháp thụ động và phương pháp chủ động Phương pháp thụ động sử dụng các nguyên tắc thu giữ nhiệt trong cấu trúc và vật liệu của các công trình xây dựng

Phương pháp chủ động sử dụng các thiết bị đặc biệt để thu bức xạ nhiệt và sử dụng các hệ thống quạt và máy bơm để phân phối nhiệt Phương pháp thụ động có lịch sử phát triển dài hơn hẳn, trong khi phương pháp chủ động chỉ mới được phát triển chủ yếu trong thế kỷ 20 Có hai ứng dụng chính của năng lượng mặt trời chính

Nhiệt Mặt Trời: chuyển bức xạ Mặt Trời thành nhiệt năng, sử dụng ở các hệ thống sưởi, hoặc để đun nước tạo hơi quay turbin điện Điện Mặt Trời: chuyển bức

xạ Mặt Trời (dưới dạng ánh sáng) trực tiếp thành điện năng

Hai dạng hệ thống dân dụng sử dụng năng lượng mặt trời phổ biến nhất hiện nay là hệ thống sưởi nhiệt Mặt Trời và hệ thống Quang Điện cá nhân Các hệ thống khác bao gồm: hệ thống đun nước Mặt Trời, máy bơm năng lượng mặt trời, và bình nước nóng năng lượng mặt trời

Nguồn năng lượng miễn phí có sẵn khoảng 12 tiếng mỗi ngày và thậm chí nhiều hơn ở một vài nước để khai thác? Năng lượng mặt trời đang dần trở thành một trong những nguồn năng lượng tái tạo được tận dụng nhiều nhất qua nhiều năm và các nhà sáng tạo đang tìm kiếm nhiều cách tốt hơn để khai thác nguồn năng lượng này Đó là các dự án ứng dụng lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà, phương tiện giao thông, quần áo, điện thoại đi động và nhiều hơn nữa

Một trong những phát minh thay đổi thế giới về nguồn năng lượng tái tạo:

1 Chảo gương mặt trời (Mirrored solar dishes)

Hình 2 2: Chảo gương mặt trời

Được biết đến với nhiều ưu điểm nổi trội, nhiều người thường thắc mắc về lý

do tại sao năng lượng mặt trời không phải là nguồn năng lượng duy nhất Điều đó vẫn chưa thành hiện thức vì các thiết bị năng lượng mặt trời còn có giá thành khá cáo Tận dụng năng lượng từ những vùng được đánh giá là nhiều năng lượng mặt trời như

sa mạc cũng không phải là một điều dễ Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin rằng việc phát minh ra những chảo gương mặt trời (mirrored solar dishes) có thể là giải phát tối

ưu nhất để khai thác năng lượng mặt trời với giá rẻ nhất Hệ thống thu năng lượng mặt trời với chi phí thấp có thể thu ánh sáng mặt trời 2000 lần Chảo mặt trời được bao phủ bởi nhiều lớp gương giúp hướng tia nắng quy tụ vào một vùng nhỏ nhất định Hình lõm lòng chảo cho phép thu hầu hết tia nắng từ mặt trời xuyên suốt ngày Thiết

kế hệ thống thu năng lượng mặt trời hình lõm được đánh giá là hiệu quả hơn hệ thống pin Trong khi những hệ thống thông thường chỉ chuyển hoá khoảng 20% nắng từ mặt trời thành năng lượng thì hệ thống chảo gương mặt trời có thể chuyển hoá lên đến 80%

2 Pin điện Tesla

Một thử thách khác khi ứng dụng nguồn điện năng lượng mặt trời tái tạo ngoài chi phí thiết bị cao là công nghệ lưu trữ năng lượng Lưu trữ năng lượng là chìa khoá

để biến năng lượng mặt trời trở nên phổ biến hơn ngày nay và đó là nguồn cảm hứng

từ pin điện của Tesla Được mệnh danh là “Năng lượng Tesla”, pin điện được thiết

kế nhằm lưu trữ năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nhưng loại pin khác trên thị trường hiện nay

Kết hợp công nghệ pin và công nghệ mặt trời là cách tốt nhất để đảm bảo dòng năng lượng ổn định có giá thành rẻ hơn năng lượng được khai thác từ các nhà máy đốt nhiên liệu hoá thạch Theo các nhà sáng kiến từ Tesla, họ đang đến gần mục tiêu phổ biến hoá sản phẩm pin của mình tới các công ty thương mại

“Chia sẻ năng lượng mặt trời” là giải pháp cho những người không có mái nhà

để lắp đặt hệ thống pin năng lượng mặt trời bằng việc chia sẻ nguồn năng lượng từ các hệ thống của hàng xóm với chi phí thấp hơn so với việc họ phải trả cho công ty cung cấp điện

3 Hệ thống điện mặt trời di động

Các nước và khu vực

phát triển đang hồi phục sau

thiên tai tận dụng tối đa từ

nguồn năng lượng thay thế

như năng lượng mặt trời,

nguồn năng lượng hiệu quả,

an toàn và rẻ hơn máy phát

hệ thống năng lượng mặt trời

di động cho việc chiếu sáng

và

Hình 2 3: Hệ thống điện mặt trời di động

các trạm sạc điện thoại phục vụ nhân viên cứu trợ Bộ sản phẩm năng lượng di động bao gồm tấm pin năng lượng mặt trời và hộp điều khiển có hệ thống dự trữ có vai trò thu và lưu trữ năng lượng Nỗ lực mới nhất trong việc sử dụng nguồn điện di động là

sử dụng máy in 3D chạy bằng lượng mặt trời để cung cấp thiết bị y tế tại điểm cứu trợ mà chi phí nhỏ

5 Phương tiện chạy bằng năng lượng mặt trời

Hình 2 4: Máy bay năng lượng mặt trời

Công nghệ năng lượng mặt trời đã thúc đẩy mạnh mẽ việc cải thiện hệ thống phương tiện di chuyển cả trên không và mặt đất Chúng ta tiếp xúc nhiều với ánh năng mặt trời trong lúc lái xe, đi tàu hay bay trên không Các nhà khoa học đã thử nghiệm rất nhiều cách để khai thác nguồn năng lượng này Cùng với những sáng chế phương tiện di chuyển chạy bằng điện, đã đến lúc chúng ta nên bắt đầu sử dụng năng lượng mặt trời thay thế năng lượng điện

“Solar Impulse 2” là chiếc máy bay năng lượng mặt trời đầu tiên Phi công

có thể bay đến mọi nơi trên thế giới ngay cả trong đêm cùng với chiếc máy bay được cung cấp nhiên liệu chỉ từ năng lượng mặt trời Ở Hà Lan còn có cả một con đường chỉ dài bằng 230 feet (70m) tạo ra 3000kWh, tương đương với cung cấp năng lượng cho một hộ gia đình một người trong suốt một năm

Việt Nam là một quốc gia có tiềm năng phát triển điện mặt trời rất lớn Tuy vậy, trong thực tế, sự phát triển nguồn điện này đang ở mức độ hạn chế

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG THIẾT KẾ

I Đối tượng khảo sát

- Trung tâm thương mại VINCOM PLAZA DĨ AN

- Địa chỉ: 3 ĐT743, Tân Đông Hiệp, Dĩ An, Bình Dương

- Vị trí trung tâm thương mại nằm trong khu vực có tọa độ là:

+ Vĩ độ: 10.9o

+ Kinh độ: 106.7o + Phía Đông giáp quận Thủ Đức + Phía Tây giáp với TP Biên Hòa của tỉnh Đồng Nai

+ Phía Nam giáp quận Thủ Đức(TP.HCM)

+ Phía Bắc giáp TP Thủ Dầu Một của tỉnh Bình Dương

Hình 3 1: Hình ảnh vệ tinh của dự án lúc đang được xây dựng

Hình 3 2: Hình mô phỏng của dự án

II Các đặc điểm khí hậu cơ bản

Khí hậu mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với 2 mùa rõ rệt: mùa mưa

từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô khoảng từ tháng 12 đến trước tháng 4 năm sau Lượng mưa trung bình hàng tháng từ 1800 đến 2000mm với số ngày có mưa

là 120 ngày Tháng mưa nhiều nhất là tháng 9, trung bình 335mm, năm cao nhất

có khi lên đến 500mm, tháng ít mưa nhất là tháng 1, trung bình dưới 50mm và nhiều năm trong tháng này không có mưa

Nhiệt độ trung bình hằng năm là 26,50C, nhiệt độ trung bình tháng cao nhất 290C (tháng 4), tháng thấp nhất 240C (tháng 1) Tổng nhiệt độ hoạt động hàng năm khoảng 9.500 – 10.0000C, số giờ nắng trung bình 2.400 giờ, có năm lên tới 2.700 giờ

Chế độ gió tương đối ổn định, không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới Về mùa khô gió thịnh hành chủ yếu là hướng Đông, Đông – Bắc,

về mùa mưa gió thịnh hành chủ yếu là hướng Tây, Tây – Nam Tốc độ gió bình quân khoảng 0.7m/s, tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là 12m/s thường là Tây, Tây – Nam

Chế độ không khí ẩm tương đối cao, trung bình 80-90% và biến đổi theo mùa

Độ ẩm được mang lại chủ yếu do gió mùa Tây Nam trong mùa mưa, do đó độ ẩm thấp nhất thường xảy ra vào giữa mùa khô và cao nhất vào giữa mùa mưa Giống như nhiệt độ không khí, độ ẩm trong năm ít biến động

Với khí hậu nhiệt đới mang tính chất cận xích đạo, nền nhiệt độ cao quanh năm, ẩm độ cao và nguồn ánh sáng dồi dào, rất thuận lợi cho phát triển nông nghiệp, đặc biệt là trồng cây công nghiệp ngắn và dài ngày Khí hậu Bình Dương tương đối hiền hoà, ít thiên tai như bão, lụt…

III Tiềm năng điện mặt trời tại khu vực dự án

Phát triển năng lượng bền vững là mối quan tâm hàng đầu của các nước trên thế giới nhằm đảm bảo nguồn cung ứng điện lâu dài và giảm thiểu các tác hại đến môi trường

Hiện nay, các dạng năng lượng hoá thạch như than, dầu mỏ, … đang cạn dần, đồng thời vấn đề ô nhiễm môi trường do việc đốt nhiên liệu gây ra ngày càng trầm trọng, các nước có xu hướng tìm nguồn năng lượng sạch để thay thế Trong đó năng lượng mặt trời là một trong những dạng năng lượng được chọn là nguồn năng lượng thay thế trong tương lai, trong chiến lược năng lượng của các quốc gia trên thế giới

có tiềm năng về năng lượng mặt trời

Trên thế giới, hiện nay năng lượng mặt trời vẫn đang phát triển với tốc độ cao,

59 GW được lắp đặt trong năm 2015 đưa tổng số luỹ kế lên mức 256 GW Dự báo năm 2016 sẽ có 64 GW được lắp đặt mới

Tính hết năm 2015, Trung Quốc là quốc gia dẫn đẩu về cả tổng số solar đã lắp đặt và lắp đặt mới trong 2015, theo sau là Đức và Nhật Bản Năng lượng mặt trời đang bắt đầu trở thành nguồn phát quan trọng tại một số quốc gia, đặc biệt là ở Châu

Âu, trong khi đó giá thành đang giảm tại các thị trường mới như Châu Phi, Trung Đông, Châu Á và Mỹ Latinh Với mức chi phí ổn định, giá thành sản xuất giảm và hiệu suất của các tế bào mặt trời ngày càng tăng sẽ làm cho lĩnh vực điện mặt trời được dự báo sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ

Mặc dù nguồn năng lượng mặt trời ở Việt Nam được công nhận là có tiềm năng lớn, nhưng các dự án điện mặt trời vẫn chưa được chú ý phát triển Hầu hết các

dự án điện mặt trời trên khắp cả nước chỉ ở quy mô nhỏ và tập trung chủ yếu vào việc khai thác nhiệt năng từ năng lượng mặt trời Chi phí đầu tư lớn và chưa có chính sách giá ưu đãi là rào cản chủ yếu cho việc phát triển các dự án điện mặt trời ở Việt Nam

Tỉnh Bình Dương nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, nhiệt độ ôn hòa, nắng nhiều, có tiềm năng phát triển điện mặt trời rất lớn Cường độ bức xạ trung bình của Bình Dương là 5,4-5,6 kWh/m2/ngày Số giờ nắng trong năm đạt khoảng từ 2200-2500 giờ/năm Tuy nhiên hiện nay chưa có nhiều dự án điện mặt trời được nghiên cứu, triển khai

Tổng cộng lượng bức xạ trung bình năm đạt tới 150,96kcl/cm2; lượng bức xạ tổng cộng trung bình tháng tương đối cao trong các tháng 5 đến tháng 8 (đạt từ 13,03-13,57kcal/cm2) và tương đối thấp trong các tháng 10 đến tháng 12 (đạt từ 10,83-11,43 kcal/cm2) Lượng bức xạ cao nhất vào tháng 8 đạt 13,57 kcal/cm2 và thấp nhất vào tháng 11 đạt 10,83 kcal/cm2

Hình 3 3: Bản đồ bức xạ mặt trời của Việt Nam

Theo tài liệu về nguồn năng lượng mặt trời của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ NASA, trong phạm vi khu vực dự án Tân Đông Hiệp, Dĩ An, Bình Dương có các thông số sau:

Bảng 3 1: Bức xạ mặt trời và nhiệt độ trung bình tháng, năm 2019 bằng phần mềm

PVsyst

Qua số liệu ở trên cho thấy khu vực dự án có tổng bức xạ trung bình là 1851.4 kWh/m²/năm Để thu được năng lượng mặt trời nhiều nhất và hiệu quả nhất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chọn vị trí (bố trí hướng, nguồn năng lượng mặt trời, bóng râm, bụi bẩn mặt thu năng lượng, cơ sở hạ tầng lưới điện…); công nghệ pin mặt trời, lựa chọn thiết bị và cách bố trí hệ thống các tấm pin mặt trời trong khu vực dự án; hiệu ứng khí hậu (ví dụ nhiệt độ, thông gió, độ ẩm tương đối ); lựa chọn khung giá đỡ; quy mô hệ thống; cáp điện…

Tại khu vực dự án chọn mặt thu nghiêng về hướng chính Nam, phần mềm PVSyst cho thấy góc nghiêng tấm pin mặt trời 100 cho điện năng cao nhất trong năm, chọn góc nghiêng 100 để vẫn đảm bảo pin mặt trời nhận được bức xạ cao nhất nhưng khoảng cách giữa các hàng không quá xa nhau sử dụng diện tích đất hiệu quả, khu vực này có nguồn bức xạ tương đối tốt so với toàn quốc, xung quanh không có vật cản gây bóng râm trong khoảng thời gian có nắng

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT PANEL

I Giới thiệu mặt bằng thiết kế và lắp đặt Panel

- Trung tâm thương mại Vincom Plaza Dĩ An Công trình đã hoàn công vào ngày 26 – 10 – 2019

- Lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên nóc tòa nhà Vincom

- Tổng diện tích lắp đặt: 80*16 = 1280 m2

Hình 4 1: Mặt bằng lắp đặt Panel

- Độ nghiêng của mái tôn so với mặt phẳng nằm ngang là 150

Hình 4 2: Độ nghiêng của mái tôn

II Phương án lắp đặt Panel cho dự án

1 Phương án 1: Lắp Panel áp mái

- Góc phương vị của bề mặt khảo sát (góc hợp bởi hình chiếu lên mặt

phẳng nằm ngang của pháp tuyến của bề mặt khảo sát và phương Đông)

ɣ = -900

1.2 Cách lắp đặt Panel

Bước 1: Xác định vị trí thuận lợi lắp tấm pin

- Vị trí lắp đặt tấm: trên mái tôn (đặt áp mái)

Bước 2: Lựa chọn hướng lắp đặt

- Lắp đặt theo chiều dốc của mái tôn (Đ – T)

Bước 3: Thiết kế khung cơ khí

- Khoảng cách các thanh xà gồ: 1320mm (dọc theo chiều dài mái

80000mm)

- Đặt các thanh ray nhôm vuông góc với thanh xà gồ cách nhau lần lượt

1000mm-980mm … (36 thanh cho 18 tấm panel) lần lượt cho 2 mái

- Kết nối thanh ray với xà gồ như hình:

Hình 4 4: Thanh ray kết nối với xà gồ

Hình 4 5: Lắp thanh ray theo chiều xuôi của tôn

M8x25 Socket Screw +1 Flat Washer +1 Spring Washer +1 Al Nut Rail

Roof L-Feet

Bước 4: Tiến hành lắp đặt PV

- Lắp đặt pin lên thanh ray

Hình 4 6: Lắp đặt pin với thanh ray

- Kẹp giữ 2 tấm pin liền kề nhau trên thanh ray

Hình 4 7: Kẹp giữ 2 tấm pin liền kề nhau trên thanh ray

(Thiết kế chi tiết tham khảo phụ lục 1)

2 Phương án 2: Lắp giàn cơ khí nghiêng Panel theo hướng Nam

Mid Clamp

Rail

PV Module

- Diện tích lắp đặt: 1187.3 m2

- Góc phương vị của bề mặt khảo sát (góc hợp bởi hình chiếu lên mặt

phẳng nằm ngang của pháp tuyến của bề mặt khảo sát và phương Đông)

ɣ = 00

Hình 4 8: Lắp đặt 612 tấm Panel lên giàn cơ khí

2.2 Cách lắp đặt Panel

Bước 1: Xác định vị trí thuận lợi lắp tấm pin

- Vị trí lắp đặt tấm pin: Trên mái tôn

Bước 2: Lựa chọn hướng lắp đặt tối ưu

- Để tấm pin đạt hiệu suất hấp thụ cao khi được nghiêng cao về hướng

Hình 4 9: Dựng giàn cơ khí có độ nghiêng 10 độ hướng về hướng Nam

- Dựng 12 giàn cơ khí cách nhau 1,5m xuôi theo chiều dọc của mái tôn

- Cột chính (post) kết nối với thanh xà (beam) của giàn cơ khí

- Chính giữa sống của mái tôn kết nối một thanh xà (beam) dọc theo

chiều dài của tôn để kết nối giữa 2 thanh xà lại

- Kết nối support để chống đỡ cột

Hình 4.10: Lắp đặt trục chính kết nối thanh xà và support

- Tạo khung xương phụ (purline) cho dàn cơ khí (khoảng cách giữa các

xương phụ: 3200mm)

Hình 4.1 1: Dựng xương phụ của dàn cơ khí

- Lắp đặt thanh ray vuông góc với xương phụ, khoảng cách là 1000mm

và 980mm …

Hình 4.12: Lắp đặt thanh ray cho giàn cơ khí

Bước 4: Tiến hành lắp đặt PV

- Lắp pin lên dàn cơ khí như hình

Hình 4.13: Lắp tấm Panel trên 1 giàn

- Kẹp giữ 2 tấm pin liên tiếp trên một thanh ray

Hình 4.14: Kẹp giữ 2 tấm pin liên tiếp trên một thanh ray

(Thiết kế chi tiết trong phụ lục)

M8X50 Socket Screw+1 Spring Washer+1 AL Nut

Mid Clamp

Rail

PV Module