Bài giảng - Cơ điện nông nghiệp-chương 6 pptx

- Chuyể n bức xạ mặt trời thà nh điện năng nhờ các pin mặt trời sử dụng hiệu ứng quang điệ n biến đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành dòng điện.. Pin silic tinh thể là một đĩa dày kh

Chương 6

NĂNG LƯỢNG MỚI 6.1 NĂNG LƯỢNG M ẶT TRỜI

Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng sạch và vô tận, không có khí thải, không gây ô nhiễ m môi trường Tuy nhiên, nguồ n năng lượng này có những nhược điể m cơ bản là phân tán (mật độ năng lượng rất thấp) và không liên tục (không thu được vào ban đêm và lúc trời mưa)

Việt Na m là nước nhiệt đới có số giờ chiếu nắng cao Vì vậy, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để bổ sung cho nhu cầu năng lượng chung của đất nước sẽ có tầm quan trọng rất lớn Từ Nghệ Tĩnh trở ra có từ 1700 đến 1800 giờ nắng/năm và tổng lượng bức xạ có từ 100 đến 120 kcal/cm2 nă m Từ Đà Nẵng trở vào có từ 2000 đến

2500 giờ nắng/nă m với tổng lượng bức xạ tương đối cao, từ 125 đến 175 kcal/c m2.năm

Các biện pháp thu năng lượng mặt trời phục vụ sản xuất, đời sống là :

- Chuyển bức xạ mặt trời sang nhiên liệu thực vật nhờ thực hiện quá trình quang hợp (trồng cây là m chất đốt, trồng cây lấy hạt có dầu, )

- Chuyể n bức xạ mặt trời thà nh điện năng nhờ các pin mặt trời (sử dụng hiệu ứng quang điệ n biến đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành dòng điện)

- Chuyể n bức xạ mặt trời thành nhiệt nă ng (hiệu ứng quang nhiệt), đây là phương pháp hiệu quả nhất trong lĩnh vực sử dụng năng lượng mặt trời Trong nhiều thiết bị, hiệu suất chuyển đổi có thể đạt trên 60% Nhiệt năng tạo thành có thể sử dụng cho nhiều mục đích như nấu nướng, đun nóng nước hay các chất lỏng khác, sấy các sản phẩ m, là m lạ nh và điều hòa không khí

6.1.1 Điệ n năng từ năng lượng mặt trời

Việc tranh luận về những nguồn năng lượng mới để bổ sung vào những dạng năng lượng đã biết càng trở nên sôi động trong những năm gần đây, khi nguồ n nhiên liệu dầu mỏ ngày càng khan hiế m Người ta đang mo ng đợi vào những dạng năng lượng sạch, có tiề m năng lớn nhưng ít được kha i thác Điệ n mặt trời có thể đáp ứng những mong đợi đó, do có tính đơn giản của hệ thống, không cần chăm sóc bảo dưỡng, không là m hại mô i trường và khả năng ứng dụng rộng rãi

Gần đây xuất hiện nhiều hệ thống pin mặt trời đã được thử nghiệ m, làm việc chắc chắn đối với các ứng dụng khác nhau trong một phổ công suất rộng sau đây:

- Các máy phát mini cho đồng hồ và má y tính bỏ túi ở vùng mili oát

- Các hệ thống cung cấp điện nhỏ ở gia đình hoặc lều trại ở vùng Oát

- Các hệ thống cung cấp điện cho làng xã hoặc các hệ thống bơm nước trong vùng kiloOát

- Các trạm phát điện mặt trời liên kết với lưới điện trong vùng mê gaOát

Tất cả các hệ thống này phụ thuộc vào sự cung cấp năng lượng mang tính thay đổi của mặt trời nên việc đánh giá tính kinh tế theo vùng sử dụng có ý nghĩa quyết định

Nhiều nơi trên thế giới đang hình thành các khu nhà, thành phố sử dụng năng lượng mặt trời Ví dụ, ở Ota, thành phố nhỏ nằ m phía Na m thủ đô Tokyo của Nhật Bản, tất cả 550 căn nhà đều có mái là các panen pin mặt trời nối với hệ thống ắc quy,

đủ cung cấp điện cho cả ngày và đê m Ở Anh, đã xây dựng các khu nhà sinh thái chỉ dùng nă ng lượng tự nhiên, và đang có đề án xây dựng khu toà tháp chỉ dùng năng lượng mặt trời cho hàng nghìn cư dân sinh sống

6.1.1.1 Nguyên lý làm việc của pin mặt trời

Hình 6.1 Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời

Mặt trời

lớp p

lớp n tiếp xúc p-n

Bước 4

phôton

tải điệ n điện trở tự do

điện tíc h dương

điện tíc h âm

Bước 1

Bước 2

Bước 3

dương tính

lớp n lớp p

lớp n tiếp xúc p-n lớp p

âm tính

Prôton

Điệ n tử

Điện tử tự do

Lỗ trống

Nhờ hiệu ứng quang học đã biết, năng lượng ánh sáng mặt trời được chuyển đổi trực tiếp thành năng lượng điện trong pin mặt trời Cơ sở của nguyên lý là các cơ cấu vật lý điện tử trong kỹ thuật transitor của vật liệ u bán dẫn

Pin silic tinh thể là một đĩa dày khoảng 250 µm có pha thê m Bor, mặt trước của đĩa chứa phosphor khuếch tán với độ sâu khoảng 0,3 µm phosphor tác động trong lớp mỏng silic tạo ra một lượng dư electron dẫn, nhờ đó lớp này trở thành lớp dẫn Ở phần còn lại của đĩa được tạo ra một lượng dư lỗ trống, do đó trở thành lớp dẫn p Mặt trước của đĩa silic có tiếp xúc dạng ngón với kim loại, nhờ đó có thể cho ánh sáng đi vào nhiề u nhất Mặt sau tiếp xúc với kim loại trên toàn bề mặt Bề mặt được phủ một lớp chống phản xạ để giữ hao tổn phản xạ ở giá trị nhỏ

Ánh sáng mặt trời chiếu vào tạo ra các mặt electron-lỗ trống Mật độ các cặp electron- lỗ trống phụ thuộc vào cường độ và sự hợp phổ của ánh sáng chiếu vào Các điện tử và lỗ trống khuếch tán qua tinh thể và được tách ra nhờ tương tác của vùng phân cách Các electron được dẫn về mặt trước còn các lỗ trống được dẫn về sau

Hình 6.2 Cấu tạo của một tấm pin mặt trời

Dòng quang điện phụ thuộc vào:

- Số cặp electron- lỗ trống được tạo ra

+ Sự hấp thụ ánh sáng

+ Sự hụt năng lượng giữa lớp hóa trị và lớp dẫn (Eg)

- Sự tách các cặp electron- lỗ trống nhờ điện trường nội tại

+ Độ dài khuếch tán

+ Hiệu suất góp phụ thuộc vào độ tinh khiết của vật liệ u

Sự biến đổi ánh sáng thành năng lượng điện không đạt được 100% do còn có những hao tổn sau: Hao tổn phả n xạ, năng lượng không đủ của các phôton chiếu tới, hao tổn nhiệt bởi các phôton có năng lượng quá cao, sự liên kết lạ i của các cặp electron- lỗ trống và hao tổn điện trong pin Hiệ n nay đối với các pin mặt trời silic tinh

Lớp các pin mặt trời đã hàn ghép điện

Tấ m keo EVA

Tấ m kính phía trên

Tấ m keo EVA Tấm đáy

thể đã đạt được trong phòng thí nghiệ m hiệ u suất trên 20%, trong chế tạo hàng loạt đạt hiệu suất khoảng 14% với điện áp hoạt động 0,5 vôn và dòng điện 30mA/cm2 Để đạt được điện áp cao cần phải nối tiếp nhiều mảng pin với nhau thà nh một panen pin mặt trời với điện thế tiê u chuẩn

6.1.1.2 Các dạng pin mặt trời

Có thể phân chia khái quát thành hai loại pin mặt trời, đó là loại lớp dày và loại lớp mỏng

* Pin mặt trời lớp dày:

Trên cơ sở nghiê n cứu, các pin mặt trời lớp dày chế tạo từ silic tinh thể đang được phổ biến rộng rãi Người ta chia nó là m hai loại: Pin mặt trời silic đơn tinh thểvà pin mặt trời silic đa tinh thể

Các pin mặt trời silíc đơn tinh thể được chế tạo hàng loạt, có hiệu quả cao Đối với một pin mặt trời ở điều kiện tiê u chuẩn (nhiệt độ 25 0C, công suất bức xạ G = 1000W/m2, phổ bức xạ/khối lượng không khí = 15) có hiệu suất khoảng 13-16%

Kỹ thuật chế tạo pin mặt trời silic đa tinh thể được mô tả như sau: silic lỏng, tinh thể được rót và là m lạnh thành khối có chiề u dài cạnh đến 40c m Nhờ đó tạo ra một số lượng giới hạn các tinh thể được định hướng Các khối sau đó được cắt tương ứng với hướng tinh thể có chiề u dài 10-15cm và tiếp tục thành đĩa (tấm) có chiề u dày 0,4mm Pin silic đa tinh thể có quá trình chế tạo đơn giả n và có chi phí giả m thiểu nên

có hiệ u suất quang điện thấp, chỉ đạt 10-12%

Hình 6.3

Mặt cắt panen

pin mặt trời

Tấm kính phủ phía trên Tấm keo EVA

Lớp pin mặt trời Tấm keo EVA Tấm đáy

* Pin mặt trời lớp mỏng

Quá trình chế tạo các pin mặt trời cực mỏng từ silic vô định hình có chiều dày lớp khoảng 1 µm, được gọi là pin mặt trời lớp mỏng

Nhờ quá trình tách pha khi ở 1500C được các lớp silic vô định hình dày khoảng

1 µm Do có tính chất hấp thụ đặc biệt so với silic tinh thể mà các lớp vô định hình cực mỏng có thể hấp thụ hoàn toàn các phôton

Đối với pin mặt trời chế tạo từ chất bán dẫn liên kết, các lớp hoạt tính của nó là hỗn hợp của các vật liệu bán dẫn khác nhau, thí dụ galli- arsen, cadmiunfid- đồng sunfid, đồng- indi-selen hoặc silic-ger mani, trong đó pin mặt trời lớp mỏ ng chế tạo từ bán dẫn liê n kết đồng- indi-selen (CiS) có triển vọng phát triển nhất Ưu thế cơ bản so với silic tinh thể (lớp dày) của loại này là có kết cấu lớp rất mỏng (2 đến 3 µm), điều này cho khả năng hấp thụ ánh sáng tốt hơn

6.1.1.3 Cấu tạo chung một hệ thống điện mặt trời

Một hệ thống pin mặt trời cần có các bộ phận phù hợp sao cho năng lượng điện tạo ra có thể được chuyể n đổi, lưu trữ và sử dụng một cách tối ưu Cấu tạo chung một

hệ thống pin mặt trời bao gồm:

- Nguồn điệ n mặt trời (từ một hay nhiề u môđun)

- Acqui

- Bộ điề u chỉnh nạp

- Phụ tải

Hình 6.4

Cấu tạo của một hệ thống

điện mặt trời (12V, một chiều)

Sử dụng hệ thống điện mặt trời rất có ý nghĩa trong những điều kiện nhất định:

- Phù hợp các vùng có thời gian nắng nhiều trong nă m

- Ở những nơi không có lưới điện

6.1.2 Nhiệ t năng từ năng lượng mặt trời (quang nhiệt)

Biến đổi bức xạ mặt trời thành nhiệt năng là một phương pháp hiệu quả nhất trong lĩnh vực sử dụng năng lượng mặt trời Sự chuyển đổi năng lượng mặt trời có thể thực hiệ n với hiệ u suất cao nhờ các bộ góp nhiệt (các colector) ở nhiệt độ thấp và cần chi phí chế tạo không lớn Trong nhiều thiết bị, hiệu suất chuyển đổi có thể đạt trên

60% Nhiệt năng tạo thành có thể sử dụng cho nhiề u mục đích khác nhau như nấu nướng, đun nóng nước hoặc các chất lỏng khác, sấy nông sản hoặc sản phẩm công nghiệp, là m lạnh hoặc điều hòa không khí

6.1.2.1 Nguyên lý chuyển hóa quang nhiệt

Các biện pháp nhằm chuyển bức xạ mặt trời sang nhiệt năng gọi là quá trình chuyển hóa quang nhiệt Quá trình này dựa vào một trong hai nguyê n lý sau:

* Nguyên lý hội tụ bức xạ tiêu điểm, gồm hội tụ theo điểm và hội tụ theo đường

- Loại hội tụ theo điể m là các thiết bị dùng gương cầu lõ m có dạng paraboloit tròn xoay, mặt trong có độ phản xạ cao, nhờ vậy tập trung ở tiêu điể m nhiệt độ từ vài trăm đến trên 3000 0C Người ta đã ứng dụng và đưa vào sản xuất một loại bếp kiểu này như ng không thuận tiện vì phải đun nấu ngoài trời nắng Tuy nhiên đối với những người hoạt động trên sa mạc thì dùng bếp kiểu này rất thuận lợi và có hiệu quả cao

- Loại hội tụ theo đường là các thiết bị dùng gương hình lòng máng dài, mặt cắt nga ng có dạng parabol, mặt phản xạ phía trong là m hội tụ bức xạ mặt trời theo đường tiêu cự Nếu tại đường tiêu cự đặt một ống dài cho nước đi qua thì nước sẽ được đun nóng lên Thiết bị chuyển hóa quang nhiệt là m việc theo nguyên lý hội tụ ít được phổ biến do có một số nhược điể m sau:

+ Mặt phản xạ nhanh bị mờ sau thời gia n là m việc do đó hiệu suất giảm nhanh + Phải thường xuyê n xoay mặt phản xạ theo hướng mặt trời, nếu dùng thiết bị tự động thì giá thành cao, xoay thủ công không thuậ n tiện

+ Thiết bị chỉ thu được phần trực xạ (các tia nắng trực tiếp) còn phần tán xạ thì không thu được, nếu khi bị mây che khuất thì thiết bị không thu được năng lượng

* Nguyên lý bẫy nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính

Bộ phận thu nhiệt là một hộp có phần nắp đậy là vật liệu trong suốt như kính hoặc vật liệu tổng hợp (mà ng mỏng polyetilen hoặc nhựa cứng), mặt đáy là kim loại được bôi đen (có thể dùng sơn đen trộn với bồ hóng hoặc vật liệu tương tự để tạo mặt đen không bóng) Khi bức xạ mặt trời chiếu qua mặt trong suốt thì hầ u như toàn bộ phổ bức xạ xuyên qua vào trong hộp là m nóng bề mặt bôi đen Mặt đen hấp thụ nhiệt và phát ra bức xạ nhiệt, nếu không có nắp trong suốt ngăn lại thì bức xạ nhiệt sẽ tản ra môi trường và nhiệt độ của mặt hấp thụ sẽ ổn định ở nhiệt độ không cao là 70 0C Nhờ

có nắp trong suốt ngăn bức xạ có bước sóng dài nên nhiệt độ trong hộp tăng cao dần Nếu tăng số nắp trong suốt lê n hai hoặc ba lần thì nhiệt độ trong hộp càng cao Hộp thu nhiệt kiểu này thu được cả tán xạ khi trời có mây, không mưa

Tùy thuộc vào loại vật liệu cần đốt nóng mà kết cấu dòng chuyển động của chất mang nhiệt khác nhau Đối với chất lỏng, dòng chuyển động có thể được thiết kế như trên hình 6-5 Đối với chất mang nhiệt là không khí có thể bố trí dòng khí đi qua cả phía trên và phía dưới Nguyên lý bẫy nhiệt do đó có thể được ứng dụng để sấy khô sản phẩ m nông nghiệp hoặc để đun nước nóng

Hình 6.5 Sơ đồ nguyên lý hộp thu nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính (2 lớp kính)

1- Lớp kính dưới; 2- Bề mặt đen thu nhiệt; 3- lớp kính trên; 4- Vật liệu cách nhiệt

5- Các đường ống dẫn chất lỏng mang nhiệt; 6- Vỏ đáy hộp thu nhiệt

Để sấy sản phẩ m người ta cho không khí đi qua hộp thu nhiệt Không khí tiếp xúc với các phần tử hấp thụ được là m nóng lê n và được đưa vào buồng sấy nhờ đối lưu

tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức Để tăng nhiệt độ trong bộ góp nhiệt không khí có thể

áp dụng các biện pháp là m tăng diện tíc h hấp thụ nhiệt như dùng mặt có dạng uốn sóng, có lá thu nhiệt,

Để đun nước, có thể cho nước chảy qua mặt dưới của bề mặt hấp thụ, có thể là giàn ống có gắn các cánh hấp thụ nhiệt

6.1.2.2 Cấu tạo, nguyên tắc làm việc của một số thiết bị chuyển đổi quang nhiệt

* Các bộ góp nhiệt phẳng

Bộ góp nhiệt hay còn gọi là colector là bộ phận cơ bản của mọi thiết bị dùng năng lượng mặt trời sang các dạng năng lượng hữu ích khác Colector phẳng có mặt hấp thụ ánh sáng là phẳng Mặt phẳng này đồng thời là mặt hấp thụ ánh sáng và chuyển đổi năng lượng bức xạ Cấu trúc colector phẳng rất đơn giả n, chỉ là một mặt phẳng bôi đen đạt trên một lớp cách nhiệt Do tính chất hấp thụ ánh sáng của vật đen, nó có thể nóng lên đến 60 - 70 0C Sau đó nếu vẫn tiếp tục được chiếu sáng, mặt hấp thụ sẽ không nó ng lên nữa, nhiệt độ cao nhất có thể đạt được gọi là nhiệt độ cân bằng

Sở dĩ nhiệt độ dừng lại ở nhiệt độ cân bằng là do khi nóng lên chính mặt hấp thụ lại trở thành vật bức xạ hồng ngoạ i đồng thời lại còn truyền nhiệt ra môi trường (nếu có nhiệt độ thấp hơn) theo cơ chế dẫn nhiệt và đối lưu Như vậy ở nhiệt độ cân bằng năng lượng nhận vào đúng bằng năng lượng thả i ra Muố n tăng nhiệt độ cân bằng hoặc phải

tăng mật độ dòng năng lượng tới hoặc giả m hao tổn nhiệt năng bằng cách đặt lên mặt bôi đen một vài lớp che trong suốt thích hợp

Các lớp che trong suốt cho bức xạ mặt trời đi qua dễ dàng song lại cản bức xạ hồng ngoạ i phát ra từ vật do đó có tác dụng như là một bẫy nhiệt Nhờ bố trí các nắp che trong suốt mà nhiệt độ cân bằng có thể lên tới 90 - 100 0C Ngoài ra để tăng hiệu quả của mặt hấp thụ có thể uốn thành dạng gợn sóng hoặc sử dụng chất bôi đen đặc biệt gọi là chất hấp thụ chọn lọc Các loại mặt hấp thụ này sẽ hấp thụ rất mạnh bức xạ

có bước sóng thuộc giả i phổ ánh sáng mặt trời song lạ i bức xạ hồng ngoại ít hơn nhiều

so với mặt hấp thụ bôi đen bằng vật liệu thông thường ở cùng nhiệt độ Do đó cân bằng năng lượng nằ m ở nhiệt độ khoảng 170 - 180 0C

Nhìn chung colector phẳng có nhiệt độ làm việc không cao nhưng rất dễ chế tạo

và có giá thành rẻ, sử dụng dễ dàng, làm việc được cả trong điều kiện bức xạ trực tiếp hay khuếch tán

* Bộ góp nhiệt zic-zắc

Để khắc phục nhược điể m của colector phẳng người ta đã thiết kế loại colector zic zắc gồ m các lá kim loại bôi đen ghép lại với nhau Nhờ vậy colector zic zắc có thể bẫy hầu hết các tia nắng kể cả lúc sáng sớm và khi chiều muộ n, do đó nó có thể cấp nhiệt lâu hơn theo thời gian trong ngày Cấu trúc của colector zic zắc là m giả m mạnh dòng nhiệt đối lưu làm giả m hao tổn nhiệt và tạo điều kiện truyề n nhiệt lớn nhất cho chất mang nhiệt

* Các bộ góp nhiệt hội tụ

Khi mặt nhận là mặt phản xạ (không phải là mặt hấp thụ) tập trung bức xạ về một điểm (vùng hẹp) hoặc một dải thì đó là một colector hội tụ Muốn sử dụng năng lượng bức xạ cần đặt một vật hấp thụ tại vùng tập trung ánh sáng Người ta thường gọi mặt nhận là bộ phản xạ hay bộ hội tụ, còn vật hấp thụ là bộ nhận, lúc đó colector hội tụ được hiể u là tổ hợp của bộ nhậ n và bộ hội tụ Bộ hội tụ đả m nhận việc tập trung dòng năng lượng còn bộ nhậ n chuyển đổi dòng năng lượng thành dạng năng lượng thích hợp Colector với bộ hội tụ dạng mặt tròn xoay có độ hội tụ cao, có nghĩa là có tỉ số giữa diện tích qui phẳng của mặt hội tụ với diện tích hấp thụ của mặt nhận cao Do đó cho phép nhiệt độ có thể tăng tới hàng ngà n độ, song như đã phân tích loại này khó chế tạo và sử dụng

Colector trụ có mặt phản xạ là mặt trụ có độ hội tụ trung bình, tập trung bức xạ thành một dải sáng với nhiệt độ khoảng 350 - 500 0C Colector trụ có rất nhiều ưu điểm: dễ chế tạo và qui mô lớn Nếu colector đủ dài có thể đặt theo một hướng xác định, không đòi hỏi điề u chỉnh thường xuyê n, phần mất mát năng lượng không đáng

cập đến colector hộ i tụ Đặc biệt để đun nước, colector hội tụ dùng rất thíc h hợp và cho hiệu suất cao (60 - 70%), vì có thể sử dụng dễ dàng hiệ u ứng lồng kính với bộ nhận Theo số liệu thực nghiệ m cho thấy với một colector trụ có diện tích hứng nắng qui phẳng 1 m2 vào ngày nắng trung bình có thể đun sôi 3 lít nước trong thời gian 20 - 30 phút Thiết bị có thể hoạt động từ 8 giờ sáng đến 16 giờ chiề u và đạt năng suất 50 - 60 lít/ngày

6.1.2.3 Ứng dụng năng lượng mặt trời để sấy nông sản

* Đặc tính của các collector không khí

Để sử dụng năng lượng mặt trời trong lĩnh vực sấy khô sản phẩ m, năng lượng mặt trời thường được chuyể n đổi thành dòng nhiệt năng của chất mang nhiệt là không khí Không khí ma ng nhiệt được đưa đến các bộ phận sấy (trực tiếp hoặc giá n tiếp) để

là m khô sản phẩm Đả m nhậ n việc trao nhiệt là các collector không khí Các collector không khí được thiết kế khác nhau sẽ cho hiệu suất khác nhau Hiệu suất của collector không khí phụ thuộc vào vật liệu, khả năng hấp thụ, độ cách nhiệt và do đó sẽ phụ thuộc giá trị hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt k, nếu k < 5 w/m2 sẽ cho hiệu suất cao với khoảng nhiệt độ rộng

Với nhiệt độ thấp của dòng không khí, các collector đơn giả n rất phù hợp với việc sấy hạt nông sản Các kiểu máy sấy loại này có hiệu suất cao ứng với độ chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm môi trường nhỏ

Các collector có lớp kính kép, vỏ được che phủ, thậ m chí có cách nhiệt chân không cũng không thể hoạt động tốt hơn trong dãy nhiệt độ thấp do việc mất mát nhiệt Tuy nhiên, chúng lạ i là m việc có hiệu quả hơn trong khoảng nhiệt độ cao Do đó các loại collector phức tạp, đắt tiền rất phù hợp cho việc là m nó ng ngoài công việc sấy hạt

Đối với việc sấy hạt nông sản, theo các kết quả nghiên cứu có thể chấp nhận được hao tổn áp suất dòng khí qua collector ở khoảng 30- 40mm cột nước

* Sấy bằng năng lượng mặt trời

Ứng dụng năng lượng mặt trời để sấy khô đã được sử dụng từ lâu đời Sản phẩm thường được rải thành lớp mỏng phơi dưới nắng mặt trời Ban ngà y sản phẩ m được đảo trộn định kỳ, ban đêm được che phủ nhằ m đạt được độ khô đồng đều và rút ngắn thời gian sấy Phương pháp này thường kéo dài từ 2 đến 8 ngày Sản phẩ m sau khi sấy thường bị nhiễ m bẩn và bị vi khuẩn, nấ m, mốc xâ m nhập Việc sấy bằng năng lượng mặt trời trong hộp được che đậy sẽ cải thiện được hiệ u suất sấy và chất lượng sản phẩ m cũng như tiết kiệ m lao động Bộ phận sấy bằng năng lượng mặt trời đơn giản là một hộp được che bằng tấm nắp trong suốt, tuy nhiên trong nhiề u trường hợp bộ phận sấy kiểu nà y không tạo đủ cường độ sấy

Nước

ngọt ra

Nước biển vào

Mực nước Khay

chứa

Lớp cách nhiệt

Kính

Sấy khô nhờ năng lượng mặt trời với dòng không khí đối lưu tự nhiê n Trong hệ thống sấy kiểu hút, vật liệ u sấy được sử dụng như một collector Không khí nằm giữa những lỗ hổng của sản phẩ m của lớp trên cùng được làm nóng lê n Một phần năng lượng của không khí đi qua sản phẩ m là m bốc hơi nước Do nhiệt độ ở cửa ra của không khí mặc dù đã giả m song vẫn còn cao hơn nhiệt độ môi trường nên được hút qua ống thải

6.1.2.4 Sử dụng năng lượng mặt trời để chưng lọc nước mặn

Người ta ước lượng mức sử dụng nước ngọt cho sinh hoạt ở nông thôn các vùng nhiệt đới là 20- 50 lít/ ngày/ người Việc chưng lọc nước (ngọt và mặ n) có thể góp phần vào việc cung cấp nước sạch sinh hoạt cho các vùng khó khăn

Hình 6.6 Sơ đồ nguyên lý thiết bị lọc nước bằng năng lượng mặt trời kiểu 2 mái

Phương pháp phổ biế n cho các thiết bị lọc nước là sự bay hơi, thẩ m thấu ngược chiề u Thiết bị lọc nước mặn đã được biết đến khoảng trên 100 năm na y với rất nhiều kết quả lý thuyết và thực hành

Việc lọc nước mặn bằng năng lượng mặt trời dựa trên nguyên lý bay hơi và ngưng đọng chất lỏng, (hình 6.6)

Nhiệt lượng chuyển pha nước trong cả hai trường hợp là như nhau và bằng 2430 kJ/kg Năng lượng bức xạ mặt trời đưa đến một phần được hấp thụ bởi thả m, phần hao tổn do đối lưu, phần phản xạ và một phần hao tổn dẫn nhiệt Thất thoát nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt từ mặt nước tới nắp bể lọc và bức xạ phản xạ từ đáy nước tới nắp hầ m Mất nhiệt do dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt tới môi trường xung quanh Hiệ u suất của bể