TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
Các thông số kỹ thuật
Kích thước mô hình: D x R x C: 2700 x 800 x 1800mm
Khung mô hình được chế tạo từ nhôm định hình và sắt ống sơn tĩnh điện, đảm bảo độ bền và thẩm mỹ Bánh xe cao su đi kèm với khóa giúp tăng tính ổn định khi sử dụng Mặt bàn và panel thực hành được làm từ gỗ ghép, mang lại sự chắc chắn và tiện lợi trong quá trình làm việc.
Hình 3 1 Mô hình thí nghiệm nhìn từ phía trước
Hình 3 2 Mô hình thí nghiệm nhìn từ phía sau
51 Hình 3 3 Mô hình thí nghiệm nhìn từ bên cạnh
Hình 3 4 Mô hình thí nghiệm khi gấp 2 tấm pin lại
3.1.2 Thông số các tấm pin năng lượng mặt trời
Thông số của tấm pin năng lượng mặt trời
Modun pin mặt trời là sản phẩm được thiết kế để bảo vệ các mối nối dây và bề mặt của pin, nhằm tăng tuổi thọ cho chúng khi hoạt động ngoài trời Các modun này được chế tạo từ vật liệu trong suốt, giúp đảm bảo hiệu suất và độ bền Hiện nay, một modun pin mặt trời sử dụng công nghệ silicon (Si) có công suất khoảng 100Wp và chiếm diện tích khoảng 1m².
Tấm pin mặt trời có công suất và hiệu điện thế cố định, vì vậy để đạt được hiệu suất và hiệu điện thế mong muốn cho tải, cần phải ghép nối các modun Tùy thuộc vào yêu cầu của tải, có thể ghép nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp Đối với yêu cầu dòng điện lớn, các modun sẽ được ghép song song, trong khi để có hiệu điện thế lớn, người ta sẽ ghép nối tiếp Thực tế, việc ghép hỗn hợp các modun thường được áp dụng để tối ưu hóa hiệu suất.
Hình 3 5 Cell – Module – Array Ghép nối tiếp modun pin mặt trời với nhau
Hai modun giống hệt nhau có:
I SC là dòng đoản mạch
V OC là thế hở mạch
Hai modun mắc nối tiếp thì chúng có cùng đường đặc tính VA
Trong điều kiện bức xạ mặt trời chiếu xuống các tấm mắc nối tiếp là bằng nhau thì:
+ Dòng đoản mạch của hệ:
Công suất điện do mỗi modun cấp cho tải bằng nhau và tải nhận được tổng công suất của hai modun:
Hình 3 6 Modun pin mặt trời ghép nối tiếp Ghép song song modun pin mặt trời với nhau Ở điều kiện đoản mạch: (R=0)
I sc = I sc1 + I sc2 , V=0 (3.5) Ở điều kiện hở mạch (R = ):
V oc = V oc1 = V oc2 ; I=0 Ở các tải khác, 0 < R <
Hình 3 7 Modun mặt trời ghép song song
Các thông số kỹ thuật của Modun Pin mặt trời rất quan trọng để ngăn chặn các ghép nối không đúng, tránh hiện tượng điểm nóng Người sản xuất cần đo đạc và kiểm tra chính xác các đặc trưng như công suất, điện áp, dòng điện và hiệu suất, sau đó ghi rõ trên modun hoặc trong tài liệu đi kèm.
- Công suất làm việc cực đại P max (Wp)
- Dòng điện ngắn mạch I sc (A)
- Dòng điện làm việc tối ưu I opt (A)
- Thế làm việc tối ưu V opt (V)
- Vùng nhiệt độ làm việc cho phép ( 0 C)
- Kích thước, trọng lượng modun
Các đặc trưng điện của mô-đun phải được đo trong điều kiện tiêu chuẩn quốc tế, với nguồn bức xạ có phổ giống như bức xạ mặt trời, mật độ 1000W/m² và nhiệt độ chuẩn T c % 0°C Ngoài ra, các mô-đun cũng cần đáp ứng các tiêu chuẩn khác như độ cách điện, độ bền cơ học (chịu được gió cấp 12 hay 130km/h, và khả năng chống chịu mưa đá), cũng như khả năng chịu độ ẩm.
Bảng 3 1 Thông số các tấm pin năng lượng mặt trời Công suất tấm pin NL mặt trời P max 100 W Điện áp hở mạch Voc 21.6V
Dòng ngắn mạch Isc 6.16 A Điện áp danh định Vmp 17.5 V
Hiệu suất quang năng Module % 14.7 %
Chuẩn loại Pin (cell) - Pin Silic đơn tinh thể
(monocrystalline) Cấu tạo tấm pin mặt trời - Kính-EVA-Cell-EVA-TPT & Khung nhôm
Số lượng cell n Cell 36 Cell
Chất lượng sản phẩm - IEC 61215, IEC 61730, TUV
Nhiệt độ hoạt động T pv - 40 o C ~ 80 o C
Kích thước mm 675 * 1008 * 35 (Kích thước có thể thay đổi)
Tuổi thọ sản phẩm - Từ 30 năm đến 50 năm
Xuất xứ - CTy Quốc Tế Đông Dương –
Biến đổi quang năng từ mặt trời thành điện năng cần tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt như IEC, UL, CE, TUV, ETL, PV Cycle, MCS, BBA và lớp an toàn.
Tuổi thọ Tấm pin năng lượng mặt trời Solarcity (Solar panels) từ 30 đến 50 năm
Khung nhôm định hình sở hữu thiết kế hiện đại, dễ dàng lắp đặt và đẹp mắt Nó được chế tạo để chịu tải trọng tuyết và băng lên đến 5400 Pa, cũng như tải trọng gió lên đến 2400 Pa.
Kính cường lực có cấu trúc bề mặt tối ưu, giúp chống phản xạ và ngăn ngừa tình trạng đọng nước Đặc biệt, nó không làm giảm hiệu suất hấp thụ năng lượng, đồng thời vẫn bảo vệ hiệu quả trước các tác động bên ngoài như mưa đá.
Hộp nối dây được bảo vệ IP65, chống bụi chống nước vận hành trong mọi điều kiện thời tiết
Dây đấu và đầu connect tiêu chuẩn MC4 có khả năng chống bụi, nước, thiết kế ghép nối dễ dàng
Khả năng chống ăn mòn muối biển, bão cát và ammonia
Bảng 3 2 Thông số ắc quy Hãng sản xuất Vision, Center Power Tech Điện dung 100Ah
Kiểu ắc quy Kín khí, không cần bảo dưỡng
Nguyên lý hoạt động Xã sâu Điện áp 12V
Ắc Quy Vision 6FM100-X (12V - 100Ah) có kích thước 195 x 130 x 155mm, nổi bật với những ưu điểm như thân thiện với môi trường, chất lượng và độ tin cậy cao Sản phẩm này hỗ trợ phục hồi xả sâu, có tuổi thọ lên đến 10 năm và nội trở thấp, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế JIS C8702 và BS6290-4.
& IEC60896-21/22, Eurobat Guide, chứng nhận đạt tiêu chuẩn ISO 9001 và ISO
14001, đạt tiêu chuẩn quốc tế: JIS và DIN
3.1.4 Thông số bộ hòa lưới
Bảng 3 3 Thông số bộ hòa lưới Chức năng Bộ hòa lưới 600W SUOER GRID TIE
INVERTER GTI-D600B Công suất đầu ra 1000W,
Loại DC / AC Biến tần
Dòng điện 4.5A Điện áp vào 24V Điện áp ra AC220V (110V)
3.1.5 Thông số bộ chuyển đổi điện
Bảng 3 4 Thông số bộ chuyển đổi điện Chức năng Bộ đổi điện từ 12VDC sang 220VAC 1000w,
Hiệu suất >70% Điện áp vào đổi điện 12VDC Điện áp ra AC 220V+/-5%
Dạng sóng Mô phỏng hình sin (Modified sine wave)
Acquy tương thích 50Ah đến 100Ah
Bảo vệ quá dòng Mạch điện tử, cầu chì
3.1.6 Tính toán các thông số
Khi thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống tải DC, cần căn cứ vào yêu cầu và đặc trưng của tải tiêu thụ để lựa chọn sơ đồ phù hợp Mỗi thành phần trong sơ đồ khối đều gây ra tổn hao năng lượng, vì vậy việc hạn chế số lượng khối là rất quan trọng để tối ưu hiệu suất.
Hình 3 8 Sơ đồ khối hệ nguồn pin mặt trời đơn giản
Một số phương pháp thiết kế và tính toán phổ biến nhất để thiết kế dàn pin mặt trời chủ yếu dựa vào sự cân bằng điện năng hàng ngày.
3.1.6.1 Tính điện năng tải yêu cầu Điện năng của tải tiêu thụ được tính theo ngày hoặc theo tháng và theo năm Giả sử hệ gồm các thiết bị A, B, C… có các công suất tiêu thụ lần lượt là Pa, Pb, Pc… Và thời gian làm việc trong ngày của chúng là ta, tb, tc…
Thì tổng điện năng mà tải yêu cầu trong một ngày cần là:
En = Pa.ta + Pb.tb + Pc.tc +… (3.7)
Từ đó ta có thể suy ra năng lượng hệ cần trong một tháng hay trong một năm
3.1.6.2 Tính hiệu suất truyền năng lượng của hệ
Gọi η 1 : hiệu suất của thành phần thứ nhất η 2 : hiệu suất của thành phần thứ 2
Pin mặt trời Bộ điều khiển Tải
58 η 3 : hiệu suất nạp phóng của acquy…
Thì hiệu suất của hệ sẽ được tính theo công thức: η S = η 1 η 2 η 3…
3.1.6.3 Năng lượng hàng ngày cần phải cấp cho hệ, Eout
Năng lượng hàng ngày dàn pin mặt trời phải cung cấp cho hệ, E out được tính theo công thức:
3.1.6.4 Tính dung lượng dàn pin mặt trời W đỉnh (Peak Watt, Wp) công thức tính toán dung lượng dàn pin mặt trời thường được tính ra công suất đỉnh hay cực đại (peak Watt,Wp), tức là công suất dàn pin mặt trời phát ra ở điều kiện tổng xạ chuẩn E 0 = 1000W/m 2 và ở nhiệt độ chuẩn T 0 = 25 0 C Ta tính cho trường hợp dàn pin mặt trời phải đảm bảo đủ năng lượng cho tải liên tục cả năm Khi đó cường độ bức xạ mặt trời dùng để tính phải là cường độ bức xạ hàng ngày trung bình cua tháng thấp nhất trong năm Nếu gọi I th - cường độ bức xạ trên mặt phẳng ngang
Cường độ bức xạ nhiễu xạ trên mặt phẳng ngang vào tháng có bức xạ thấp nhất được ký hiệu là I Dh Tổng cường độ bức xạ trên mặt phẳng nghiêng một góc β so với mặt phẳng ngang có thể được tính toán bằng một công thức cụ thể.
Cường độ tổng xạ (I Tt) trên mặt phẳng nghiêng được tính bằng tổng của trực xạ và nhiễu xạ, trong khi R là hệ số phản xạ của mặt nền lắp đặt dàn pin mặt trời Các góc tới θ t và θ h của tia mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời gian trong ngày, tháng trong năm và vĩ độ địa lý, vì vậy có thể tính gần đúng tỷ số cos θt /cos θ h vào thời điểm giữa trưa Từ công thức này, có thể suy ra rằng đối với dàn pin mặt trời hướng Nam ở Bắc Bán Cầu, góc nghiêng β cũng cần được xem xét.
- Đối với mặt phẳng ngang: 0 , 90 , 0
A SZ nên os h os os +sin sin c c c n out s
- Đối với mặt phẳng nghiêng :
A (hướng mặt Nam), 0và (3.10) os t ( os os +sin sin ) os +sin (sin os os sin ) c c c c c c
Với là vĩ độ địa điểm lắp đặt dàn pin mặt trời, có thể lấy là góc lệch trung bình của tháng đang tính toán
Dung lượng dàn Pin mặt trời tính ra Peak watt (Wp) sẽ là:
Trong đó cường độ tổng xạ trên mặt nghiêng ITt tính theo Wh/m 2 ngày và ta đã đặt cường độ tổng xạ chuẩn E 0 00W/m 2
Bản vẽ thiết kế kỹ thuật
Hình 3 10 Mặt trước mô hình
Hình 3 11 Mặt sau mô hình
Hình 3 12 Mặt bên mô hình