- Trong trường hợp nếu báo cáo này là một phần của dự án/đề tài chưa được báocáo nghiệm thu và theo yêu cầu của GVHD thì phải cam kết: “Chúng tôi xin cam kết đồ ánmôn học này được hoàn t
TỔNG QUAN
Tổng quan về năng lượng mặt trời
2.1.1 Năng lượng mặt trời là gì ?
Năng lượng mặt trời và bức xạ mặt trời đã được con người khai thác từ thời cổ đại Bức xạ mặt trời, cùng với các nguồn năng lượng tái tạo khác như sức gió, sức nóng, sức nước và sinh khối, tạo thành phần lớn năng lượng tái tạo trên Trái Đất Tuy nhiên, chỉ một phần rất nhỏ của năng lượng mặt trời có sẵn được sử dụng hiệu quả.
Năng lượng mặt trời được tái tạo hàng ngày và cung cấp cho Trái Đất, đóng vai trò quan trọng trong sự sống và phát triển của con người cũng như các loài sinh vật trên hành tinh.
2.1.2 Bức xạ mặt trời và Hệ thống điện năng lượng mặt trời
Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng chính cho các quá trình tự nhiên trên Trái Đất và cung cấp ánh sáng, nhiệt cho các hành tinh trong hệ Mặt Trời Điện năng lượng mặt trời chuyển đổi năng lượng từ bức xạ mặt trời thành điện năng, có khả năng thay thế nguồn điện lưới truyền thống, phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người Hệ thống điện năng lượng mặt trời không chỉ đáp ứng nhu cầu điện mà còn góp phần chống lại biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến mọi sự sống trên toàn cầu Để sản xuất điện năng lượng mặt trời, cần có một hệ thống bao gồm nhiều thành phần khác nhau.
Tấm pin năng lượng mặt trời là thiết bị quan trọng nhất và có giá trị cao trong hệ thống năng lượng mặt trời, với chức năng chuyển đổi bức xạ mặt trời thành điện năng Đặc biệt, tấm pin này có tuổi thọ ấn tượng từ 20 đến 30 năm.
Bộ hòa lưới điện mặt trời Inverter có chức năng chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều 220 V, giúp tương thích với hầu hết các thiết bị điện trong hệ thống điện lưới hiện nay.
Ắc quy lưu trữ, hay còn gọi là pin, là thiết bị dùng để lưu trữ điện năng đã được chuyển đổi, giúp cung cấp điện cho những ngày mưa hoặc ban đêm khi tấm pin không hoạt động Việc kết hợp bình ắc quy với hệ thống điện cần được thực hiện một cách phù hợp để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời là thiết bị quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời, có nhiệm vụ điều chỉnh quá trình sạc từ tấm pin đến bộ lưu trữ Thiết bị này đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả và tuân thủ các quy tắc cần thiết.
Điện năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo sạch và vô hạn, cho phép con người khai thác lâu dài mà không lo ngại về cạn kiệt Có nhiều phương pháp để khai thác nguồn năng lượng này, trong đó hai phương pháp chính là chủ động và bị động.
Phương pháp bị động là một kỹ thuật thu giữ nhiệt hiệu quả trong các cấu trúc nguyên liệu của công trình, đã được áp dụng từ lâu đời.
Phương pháp chủ động là một phương pháp hiện đại được áp dụng trong những năm gần đây, sử dụng thiết bị chuyên dụng để thu thập năng lượng từ bức xạ mặt trời Năng lượng này sau đó được phân phối nhiệt thông qua máy bơm hoặc hệ thống quạt.
2.1.3 Vai trò của năng lượng mặt trời
Mặt trời là nguồn năng lượng vĩnh cửu mà con người đang khai thác và sử dụng Năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích và vai trò quan trọng, góp phần vào sự phát triển của xã hội hiện đại.
Năng lượng mặt trời là yếu tố thiết yếu cho sự sống, vì không có ánh sáng mặt trời, con người và động vật sẽ không thể nhìn thấy và hoạt động bình thường Hơn nữa, nguồn nhiệt từ mặt trời đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động như thông gió, sưởi ấm, làm khô và khử trùng.
Mặt trời đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì bầu không khí trong sạch Ánh sáng mặt trời hỗ trợ quá trình quang hợp của cây cối, giúp chúng trao đổi chất và thanh lọc không khí, từ đó tạo ra oxy cần thiết cho sự sống trên Trái Đất.
Sử dụng năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích kinh tế, giúp tiết kiệm chi phí so với việc phụ thuộc vào lưới điện quốc gia Mỗi gia đình có thể lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời, từ đó chủ động hơn trong việc sử dụng điện và luôn đảm bảo có nguồn điện sẵn có.
Chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời đang trở thành xu hướng phổ biến trong nhiều gia đình, nhờ vào những lợi ích vượt trội mà nó mang lại Hệ thống đèn chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời đã được áp dụng rộng rãi ở cả thành phố, nông thôn và các khu vực hẻo lánh, bao gồm cả vùng biển đảo.
Tổng quan về hệ thống pin năng lượng mặt trời [1]
Pin mặt trời hay còn gọi là pin quang điện, nó bao gồm nhiều tế bào quang điện.
Tế bào quang điện là các phần tử bán dẫn được trang bị nhiều cảm biến ánh sáng, gọi là đi-ốt quang, giúp chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Hệ thống pin mặt trời rất đơn giản và không có bộ phận chuyển động, do đó không cần bảo trì thường xuyên như các hệ thống năng lượng khác Điều này khiến chúng trở thành đối tượng được nghiên cứu và phát triển nhiều.
Hiện nay, sản xuất pin mặt trời đã trở thành một trong những nghành công nghiệp lớn phát triển trên thế giới [1]
2.2.2 Cấu tạo pin mặt trời
Khung nhôm có vai trò quan trọng trong việc tạo ra một cấu trúc vững chắc, giúp tích hợp các tế bào quang điện và các bộ phận khác một cách hiệu quả.
Kính cường lực đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các tế bào quang điện khỏi các yếu tố thời tiết khắc nghiệt như nhiệt độ, mưa, tuyết, bụi, và mưa đá có đường kính nhỏ hơn 2,5 cm, cũng như các tác động va đập từ môi trường bên ngoài.
Lớp màng EVA (Ethylene vinyl acetate) là chất kết dính gồm hai lớp polymer trong suốt, được đặt trên và dưới tế bào quang điện Nó có chức năng kết nối các tế bào quang điện với lớp kính cường lực phía trên và tấm nền phía dưới Ngoài ra, lớp màng này còn giúp hấp thụ và bảo vệ tế bào quang điện khỏi rung động, đồng thời ngăn chặn bụi bẩn và hơi ẩm.
- Lớp tế bào quang điện (Solar cell): Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn vị nhỏ hơn là các tế bào quang điện.
- Tấm nền pin: Có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm Vật liệu được sử dụng có thể là polymer, nhựa PP, PVF, PET
- Hộp đấu dây: Nằm ở phía sau cùng, là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài.
Cáp điện DC là loại cáp chuyên dụng cho hệ thống điện năng lượng mặt trời, nổi bật với khả năng cách điện một chiều xuất sắc Ngoài ra, cáp này còn có khả năng chống chịu tốt trước các yếu tố thời tiết khắc nghiệt như tia cực tím, bụi, nước, ẩm và các tác động cơ học khác.
Jack kết nối MC4 là đầu nối điện phổ biến cho việc kết nối các tấm pin mặt trời Tên gọi "MC" trong MC4 xuất phát từ nhà sản xuất Multi-Contact Loại jack này cho phép dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn các jack từ các tấm pin liền kề.
Hình 2.2 Cấu tạo pin mặt trời 2.2.3 Nguyên lý hoạt động
Khi ánh sáng chiếu vào pin mặt trời, một phần bị phản xạ và một phần bị hấp thụ qua lớp N Phần hấp thụ sẽ đến lớp chuyển tiếp, nơi có các cặp electron và lỗ trống trong điện trường của bề mặt P-N Dưới tác dụng của điện trường, electron di chuyển về phía bán dẫn loại N, trong khi lỗ trống di chuyển về phía bán dẫn loại P Kết quả là khi nối hai cực vào hai phần bán dẫn, sẽ đo được một hiệu điện thế.
2.2.4 Các thế hệ pin mặt trời
Pin năng lượng thế hệ thứ nhất:
Các tấm pin mặt trời được sản xuất từ silic đơn tinh thể hoặc đa tinh thể và màng mỏng, tạo ra tiếp xúc P - N và các đường dẫn điện theo công nghệ vi điện tử Mặc dù hiệu suất chỉ đạt 15%, tức là chỉ 6% năng lượng photon từ ánh sáng mặt trời được chuyển đổi thành điện năng, nhưng giá thành của loại pin này vẫn rất cao.
Pin năng lượng thế hệ thứ hai:
Pin mặt trời thế hệ hai, hay còn gọi là pin mặt trời màng mỏng, có độ dày chỉ khoảng 1% so với pin mặt trời thế hệ thứ nhất, tương đương vài micromet Chúng chủ yếu được làm từ silic vô định hình và các vật liệu khác như Cd-Te và CIGS Với đặc điểm mỏng, nhẹ và dễ uốn, pin này có thể được dán lên nhiều bề mặt như cửa sổ, kính tòa nhà, mái ngói và các giá đỡ khác Tuy nhiên, hiệu suất của pin mặt trời thế hệ hai chỉ đạt khoảng 7-12%, thấp hơn so với pin mặt trời thế hệ thứ nhất, có hiệu suất trung bình từ 15-20%.
Pin năng lượng thế hệ thứ ba:
Pin mặt trời thế hệ ba được thiết kế với ba lớp tiếp xúc p-n khác nhau, giúp tăng cường khả năng hấp thụ photon Nhờ vào cấu trúc này, pin có thể tạo ra nhiều điện tử hơn, từ đó nâng cao hiệu suất hoạt động.
Pin mặt trời thế hệ ba bao gồm nhiều công nghệ tiên tiến như công nghệ pin mặt trời tập trung, nhạy màu, hữu cơ, polyme và chấm lượng tử.
Pin mặt trời Perovskite, một loại công nghệ mới đầy triển vọng, được dự đoán sẽ vượt trội hơn các công nghệ pin mặt trời hiện tại Tên gọi Perovskite xuất phát từ một loại quặng chứa canxi, titan và oxy, được phát hiện bởi nhà địa chất Lev Perovski ở dãy núi Ural vào năm 1839 Hiệu suất tối đa của pin mặt trời thế hệ ba này đạt tới 25%.
Pin mặt trời cung cấp năng lượng sạch, không ô nhiễm và thân thiện với môi trường, vì chúng chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời mà không thải ra chất thải hay khí độc hại Việc sử dụng pin mặt trời giúp giảm phát thải khí như Carbon Monoxide, Sulfur Dioxide, Hydrocarbon và Nitơ, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường như hiệu ứng nhà kính và ô nhiễm không khí Ngoài ra, pin mặt trời dễ dàng lắp đặt, vận chuyển và có thể được xây dựng với kích thước tùy ý nhờ vào tính chất mô-đun Chúng cũng có tuổi thọ cao và dễ bảo trì, bảo dưỡng, cũng như thay thế khi cần thiết.
2.2.5 Phân loại pin măt trời
Hiện nay, có ba loại pin mặt trời thông dụng nhất là Monocrystalline (Mono), Polycrystalline (Poly) và pin mặt trời dạng phim mỏng (Thin Film) Mỗi loại pin này có cấu tạo, hiệu năng và giá thành khác nhau Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng, bạn có thể lựa chọn loại pin mặt trời phù hợp nhất cho mình.
Hình 2.3 Các dạng pin mặt trời Pin năng lượng mặt trời Monocrystalline (Mono).
Tổng quan về hệ thống pin mặt trời xoay tự động (Solar tracking) [3]
Hệ thống solar tracking là một module sử dụng phần mềm và cảm biến để theo dõi và điều chỉnh góc tấm pin năng lượng mặt trời, nhằm tối ưu hóa lượng ánh sáng thu được Công nghệ này giúp nâng cao sản lượng điện so với các hệ thống solar thông thường Sản phẩm bao gồm hệ thống lắp đặt theo dõi, tấm pin năng lượng mặt trời và hệ thống điều khiển.
Hình 2.6 Hệ thống Solar tracking
Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời sử dụng cảm biến ánh sáng hoặc hệ thống hẹn giờ để xác định vị trí của mặt trời Các cảm biến so sánh cường độ ánh sáng từ nhiều hướng và gửi tín hiệu đến bộ điều khiển, giúp tính toán góc độ cần thiết để điều chỉnh tấm pin mặt trời Hệ thống điều chỉnh theo hai trục: trục xoay ngang cho phép điều chỉnh góc nghiêng từ đông sang tây, và trục xoay dọc điều chỉnh góc cao thấp Nguồn năng lượng cho hệ thống thường được lấy từ tấm pin mặt trời hoặc pin dự trữ Hệ thống liên tục nhận phản hồi từ cảm biến để đảm bảo tấm pin luôn ở vị trí tối ưu, từ đó tăng hiệu suất, tối ưu hóa không gian và mang lại hiệu quả kinh tế nhờ sản xuất nhiều điện năng hơn so với hệ thống cố định.
2.3.3 Phân loại hệ thống Solar tracking
2.3.3.1 Hệ thống theo dõi một trục
Solar tracking một trục thường di chuyển từ Đông sang Tây và theo hướng của Mặt trời
Trình theo dõi một trục chỉ có một góc được sử dụng làm trục quay Loại thiết bị theo dõi này có thể tăng sản lượng điện hơn 30%.
Hình 2.7 Solar tracking một trục nằm ngang
Bộ theo dõi năng lượng mặt trời một trục nằm ngang quay từ Đông sang Tây suốt cả ngày, với trục cố định song song với mặt đất Đây là cấu hình theo dõi tiết kiệm chi phí nhất cho nhiều ứng dụng.
Cấu trúc trục nằm ngang có thể được hỗ trợ tại nhiều điểm dọc theo trục quay, giúp giảm độ phức tạp và lượng vật liệu cần thiết cho quá trình chế tạo so với các hình học theo dõi khác.
Hình 2.8 Solar tracking một trục nghiêng ngang
Thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời một trục nghiêng tương tự như hệ thống một trục ngang, nhưng được lắp đặt với độ nghiêng nhất định Hệ thống này phức tạp hơn và thường yêu cầu nền bê tông, dẫn đến chi phí cao hơn so với hệ thống theo dõi trục đơn nằm ngang.
Hình 2.9 Solar tracking một trục dọc
Các hệ thống solar tracking một trục thường được lắp đặt ở những vị trí cao hoặc miền núi, với hình dạng không song song với mặt đất Điều này giúp các thiết bị theo dõi duy trì góc tới mặt trời một cách nhất quán, đặc biệt khi Mặt trời ở vị trí thấp trên bầu trời.
Hệ thống theo dõi một trục có độ linh hoạt cao, hoạt động như một trục quay và thường được căn chỉnh theo hướng Bắc - Nam Những lợi ích nổi bật của bộ theo dõi một trục bao gồm:
- Trục đơn có tuổi thọ lâu hơn so với bộ theo dõi trục kép.
- Giá thành rẻ vì chúng có cơ chế đơn giản và hoạt động với chi phí thấp.
- Hiệu quả hơn hệ thống pin mặt trời cố định.
- Cung cấp sản lượng điện ổn định suốt cả ngày.
Thời gian hoàn vốn thấp hơn đối với khoản đầu tư vào dự án năng lượng mặt trời, và lợi nhuận tăng đáng kể.
Nhược điểm của Solar tracking một trục:
- Năng lượng đầu ra thấp hơn bởi bộ theo dõi trục đơn trong điều kiện nắng so với bộ theo dõi trục kép.
- Nâng cấp công nghệ hạn chế.
2.3.3.2 Hệ thống theo dõi hai trục
Bộ theo dõi trục kép có hai trục quay, bao gồm "trục chính" và "trục phụ", cho phép máy liên tục hướng về phía Mặt trời nhờ khả năng di chuyển theo hai hướng khác nhau Có hai loại công cụ theo dõi trục kép dựa trên độ cao: độ cao đầu nghiêng và độ cao phương vị.
Máy theo dõi trục kép hoạt động dựa trên các trục dọc và ngang, được điều khiển tương tự như kính thiên văn năng lượng mặt trời Do chi phí cao, chúng thường chỉ được sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời thương mại.
Hình 2.10 Solar tracking hai trục dọc Ưu điểm của Solar tracking hai trục:
- Máy theo dõi trục kép theo dõi Mặt trời liên tục và cung cấp sản lượng điện liên tục trong ngày
- Cần không gian nhỏ hơn và tạo cơ hội để sử dụng khu vực còn lại xung quanh cho các mục đích bổ sung.
- Tạo ra sản lượng điện lớn hàng năm.
- Giải pháp tối ưu cho các khu vực có thể cản trở năng suất năng lượng mặt trời
- Thời gian hoàn vốn đầu tư nhanh.
Nhược điểm của Solar tracking trục kép:
- Bộ theo dõi trục kép có độ phức tạp kỹ thuật cao hơn, khiến nó có khả năng dễ bị trục trặc
- Hệ thống theo dõi có tuổi thọ ngắn hơn.
- Hiệu suất thấp trong điều kiện thời tiết nhiều mây hoặc u ám.
Tài nguyên thiên nhiên đang cạn kiệt là một vấn đề cấp bách của nhân loại Để giải quyết tình trạng này, con người đang chuyển hướng sang sử dụng năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời.
Sản phẩm năng lượng mặt trời ngày càng được người dân ưa chuộng và nhận được sự khuyến khích từ nhà nước, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển Hệ thống hỗ trợ điện năng lượng mặt trời sẽ được ưu tiên trong các chính sách phát triển năng lượng.
Tiềm năng phát triển của solar tracker và điện năng lượng mặt trời tại Việt Nam hiện nay rất lớn, nhờ vào nhiều khu vực có cường độ bức xạ mặt trời cao.
Tại Tây Nguyên, Nam Trung Bộ trung bình cứ mỗi năm sẽ nhận được 150 kcal/m 2 lượng bức xạ mặt trời, chiếm khoảng 2.000 – 5.000 giờ.
Các tỉnh thành phía Bắc có số giờ nắng từ 1800 đến 2100 giờ mỗi năm, trong khi các tỉnh phía Nam có số giờ nắng trung bình cao hơn, dao động từ 2000 đến 2600 giờ mỗi năm do có ánh nắng chiếu rọi quanh năm.
Tổng quan hệ thống sạc ắc quy
Hệ thống sạc ắc quy đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ năng lượng từ các nguồn tái tạo như tấm pin mặt trời và turbine gió, phục vụ cho việc sử dụng sau này Một hệ thống sạc ắc quy hiệu quả cần có các thành phần và chức năng được thiết kế khoa học.
Tấm pin mặt trời chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện một chiều (DC) nhờ hiệu ứng quang điện Chúng được cấu tạo từ các tế bào quang điện, chủ yếu làm từ silicon Các loại tấm pin mặt trời phổ biến hiện nay bao gồm nhiều mẫu mã và công nghệ khác nhau.
- Monocrystalline: Hiệu suất cao nhất, giá thành cao.
- Polycrystalline: Hiệu suất thấp hơn monocrystalline, giá thành thấp hơn.
- Thin-film: Hiệu suất thấp nhất, linh hoạt và giá thành rẻ nhất.
Turbine gió là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học từ gió thành năng lượng điện thông qua cánh quạt và máy phát điện Có nhiều loại turbine gió, từ quy mô nhỏ phục vụ hộ gia đình đến quy mô lớn dành cho các trang trại gió.
Bộ điều khiển sạc đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối nguồn phát điện tái tạo với ắc quy, đảm bảo quá trình sạc diễn ra an toàn và hiệu quả Nó giúp bảo vệ ắc quy khỏi các vấn đề như quá tải và quá xả Hiện nay, có hai loại bộ điều khiển sạc chính.
PWM (Điều chế độ rộng xung) là công nghệ điều khiển sạc đơn giản và phổ biến, hoạt động bằng cách điều chỉnh độ rộng xung điện để kiểm soát năng lượng truyền vào ắc quy Mặc dù vậy, hiệu suất của PWM không đạt được mức cao như MPPT.
Công nghệ MPPT (Theo dõi Điểm Công suất Tối đa) tối ưu hóa công suất đầu vào từ tấm pin mặt trời bằng cách liên tục theo dõi và điều chỉnh điện áp, đảm bảo hệ thống hoạt động ở điểm công suất tối đa MPPT mang lại hiệu quả cao hơn so với PWM, đặc biệt trong điều kiện ánh sáng yếu.
2.4.3 Ắc quy Ắc quy là nơi lưu trữ năng lượng để sử dụng khi nguồn tái tạo không khả dụng (ví dụ: ban đêm hoặc khi không có gió) Các loại ắc quy phổ biến bao gồm:
- Ắc quy chì-axit (Lead-Acid Battery): Là loại ắc quy truyền thống, giá rẻ nhưng tuổi thọ ngắn và hiệu suất không cao Được chia thành hai loại:
+ Flooded Lead-Acid (FLA): Cần bảo dưỡng thường xuyên, bổ sung nước cất.
+ Sealed Lead-Acid (SLA) hoặc Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA): Ít cần bảo dưỡng hơn, an toàn hơn.
Ắc quy Lithium-ion nổi bật với hiệu suất cao, tuổi thọ dài và yêu cầu bảo dưỡng thấp Mặc dù có giá thành cao hơn so với ắc quy chì-axit, nhưng chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống lưu trữ năng lượng tiên tiến.
Các loại ắc quy lưu trữ khác như Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metal Hydride (NiMH) và ắc quy dòng chảy (Flow Battery) được áp dụng trong những ứng dụng đặc biệt.
Inverter là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ ắc quy thành dòng điện xoay chiều (AC), phục vụ cho việc sử dụng các thiết bị điện trong nhà hoặc kết nối với lưới điện.
Có ba loại inverter chính:
Inverter sóng sine thuần tạo ra dòng điện xoay chiều với hình dạng sóng giống như điện lưới, phù hợp cho mọi thiết bị điện, đặc biệt là các thiết bị nhạy cảm như máy tính, tủ lạnh và thiết bị điện tử cao cấp Những ưu điểm nổi bật của inverter sóng sine thuần bao gồm khả năng cung cấp điện ổn định và an toàn cho các thiết bị này.
- Hiệu suất cao, ít tiếng ồn.
- Bảo vệ các thiết bị điện khỏi hư hỏng.
Inverter sóng sine biến đổi (Modified Sine Wave Inverter) sản xuất dòng điện xoay chiều với hình dạng gần giống sóng sine Mặc dù có giá thành thấp hơn so với inverter sóng sine thuần túy (Pure Sine Wave Inverter), nhưng nó không thích hợp cho mọi thiết bị, đặc biệt là các thiết bị nhạy cảm Thường được sử dụng cho các thiết bị đơn giản như đèn chiếu sáng và quạt.
Grid-Tied Inverter kết nối hệ thống năng lượng tái tạo với lưới điện, cho phép bán điện dư thừa trở lại lưới, từ đó giảm chi phí điện và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng Các đặc điểm nổi bật của Grid-Tied Inverter bao gồm khả năng hòa lưới hiệu quả và quản lý năng lượng thông minh.
- Không cần ắc quy lưu trữ, giảm chi phí đầu tư.
- Cần có lưới điện để hoạt động, không phù hợp cho các khu vực không có lưới.
Inverter Off-Grid hoạt động độc lập, lý tưởng cho những khu vực không có lưới điện Nó thường được kết hợp với hệ thống ắc quy để lưu trữ năng lượng và cung cấp điện khi cần Để đảm bảo cung cấp điện liên tục, Inverter Off-Grid cần có khả năng quản lý năng lượng hiệu quả.
Hybrid Inverter tích hợp tính năng của cả Grid-Tied và Off-Grid Inverter, mang lại sự linh hoạt cho hệ thống Nó có khả năng kết nối với lưới điện, lưu trữ năng lượng qua ắc quy, và cung cấp điện trong trường hợp lưới bị mất Hybrid Inverter là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống phức tạp với yêu cầu cao về độ ổn định nguồn điện.
Một hệ thống năng lượng tái tạo hoàn chỉnh bao gồm các thành phần sau:
- Nguồn năng lượng tái tạo: Tấm pin mặt trời hoặc tuabin gió.
- Bộ điều khiển sạc: Để quản lý quá trình sạc ắc quy và bảo vệ ắc quy.
- Ắc quy: Để lưu trữ năng lượng và cung cấp điện khi cần thiết.
- Inverter: Để chuyển đổi năng lượng từ ắc quy thành điện xoay chiều sử dụng cho các thiết bị điện.
- Hệ thống sử dụng điện: Đây là các thiết bị tải như bóng đèn, quạt, tủ lạnh,…
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
Nội dung thực hiện
Hệ thống pin năng lượng mặt trời cố định và hệ thống pin năng lượng mặt trời tự động điều hướng theo giờ đã được thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm tại trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM.
Phân tích, đánh giá tính khả thi, ứng dụng về mặt kỹ thuật của cả 2 mô hình So sánh hiệu suất để đưa ra kết luận tối ưu.
Phương pháp nghiên cứu thực hiện
Nghiên cứu này tập trung vào việc tính toán và định lượng để xác định các thông số thực tế cho việc chế tạo sơ đồ nguyên lý của hệ thống năng lượng mặt trời không tự động và hệ thống năng lượng mặt trời tự động điều chỉnh theo múi giờ chiếu sáng của tia mặt trời.
3.2.2 Phương pháp tính toán số liệu
Áp dụng các công thức đã được xác thực từ các nghiên cứu khoa học, tài liệu và chương trình học trong và ngoài nước, đồng thời thực hiện tính toán dựa trên các thông số đã được đo đạc.
3.2.3 Phương pháp khảo nghiệm, đo đạc và xử lý số liệu
Dữ liệu được thu thập tại trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh Sau khi thiết kế và lắp ráp hệ thống pin mặt trời cố định cùng với hệ thống mặt trời tự động điều hướng theo giờ chiếu sáng, chúng tôi tiến hành đo đạc và ghi nhận số liệu để xác định công suất, hiệu suất và tính khả thi của mô hình trong ứng dụng thực tiễn.
Sau khi tham khảo và tính toán lý thuyết, cần lập sơ đồ mô hình phù hợp Tiếp theo, xây dựng mô hình dựa trên các thông số đã thảo luận và phân công, thực hiện theo phương pháp thử sai - sửa.
3.2.5 Phương pháp nghiên cứu chế tạo
Sau khi tham khảo các mô hình phù hợp, tiến hành thiết kế và xây dựng mô hình, đồng thời lập danh sách nguyên vật liệu cần thiết Cần phân công công việc cho từng quá trình và các bước thực hiện để hoàn thiện mô hình đúng với bản thiết kế ban đầu.
Phương tiện nghiên cứu thực hiện
3.3.1 Phương tiện nghiên cứu lý thuyết
Góc lệch: σ #.45 × ¿) (1) Góc cao độ được tính bởi: sin β = cos L × cos σ × cos H + sin L× sin σ (2) Góc nghiêng:
Tilt angle = 90 − β (3) Góc phương vị được tính bởi: sin A s =cos σ × sin H / cos β (4)
Bảng 3.1 Góc lệch mặt trời vào ngày 21 mỗi tháng (độ)
Thời lượng nạp đầy điện bình acquy: t= BC
BC: Dung lượng bình (Ah).
I: Cường độ dòng điện (A). t: Thời gian (h).
3.3.2 Phương tiện nghiên cứu mô hình
Máy cắt sắt/ kim loại 2400W INGCO COS35568:
Hình 3.1 Máy cắt sắt/ kim loại 2400W INGCO COS35568
- Khả năng cắt tối đa: 100 mm (ống tròn), 100 × 100 mm (sắt vuông), 120×100 mm (sắt hình chữ nhật).
- Loại máy: Máy mài góc.
- Điện áp: 220 V - 1 pha và 380 V - 3 pha.
- Phạm vi dòng điện ra: 20 - 180/20 - 230 A.
- Chu kỳ tải Imax (40ºC): 40%.
Máy khoan động lực BOSCH GSB 500 RE:
Hình 3.2 Máy khoan động lực BOSCH GSB 500 RE
- Trọng lượng: 1.5 kg. Đồng hồ vạn năng Kyoritsu K1009:
Hình 3.3 Đồng hồ vạn năng kyoritsu K1009
- Kiểm tra đi-ốt: 4 V/0.4 mA.
Máy đo ánh sáng Tenmars TM-206:
Hình 3.4 Máy đo ánh sáng Tenmars TM-206
- Độ phân giải: 0.1 W/m 2 , 0.1 BTU / (ft 2 h).
- Độ chính xác: Thông thường nằm trong khoảng ± 10W/m 2 [± 3 BTU / (ft 2 h)] hoặc ± 5% giá trị lớn hơn trong ánh sáng mặt trời.
- Nhiệt độ bao gồm lỗi: ± 0.38 W/m 2 /ºC [± 0.12 BTU/(ft 2 h)]/ºC] lệch từ 25ºC. Độ chính xác góc Cosine chỉnh Drift ± 2% mỗi năm.
- Over - đầu vào: Display "CV".
- Thời gian lấy mẫu: 0.25 giây.
- Nhiệt độ hoạt động và độ ẩm: 0ºC ~ 50ºC và dưới 80% RH.
Súng bắn nhiệt độ BENETECH GM-320:
Hình 3.5 Súng bắn nhiệt độ BENETECH GM-320
- Ắc quy: 2 × pin AAA (không bao gồm).
- Tỷ lệ điểm khoảng cách: 12:1.
