lọc nước bằng năng lượng mặt trời

Đề tài nghiên cứu này em xin trình bày về ứng dụng của năng lượng mặt trời trong việc lọc nước sạch, giải quyết vấn đề dân sinh các vùng sâu xa, hải đảo.. Bài tiểu luận này sẽ nghiên cứu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH



KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

NĂNG LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ

NĂNG LƯỢNG

Đề tài: “ LỌC NƯỚC BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI”

Giảng viên hướng dẫn: ThS HOÀNG TRÍ

Sinh viên thực hiện: VŨ MINH CƯỜNG

Lớp: 112430B

Khoá: 2011-2015

Tp Hồ Chí Minh

LỜI CẢM ƠN

Thông qua môn học “Năng lượng và quản lý năng lượng” đã giúp em có thêm nhiều kiến thức về các nguồn năng lượng trong tự nhiên, các mô hình khai thác tân dụng được nguồn năng lượng cụ thể là năng lượng mặt trời

Để thực hiện được đề tài nghiên cứu “Năng lượng mặt trời dung để loc nước” có kết quả tốt, ngoài nỗ lực cố gắng nghiên cứu tìm tòi thì còn có sự giúp đỡ của thầy Th.S Hoàng Trí Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy trong quá trình hướng dẫn nghiên cứu đề tài cũng như giảng dạy trên lớp

Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện sẽ có những khuyết điểm Mong thầy đóng góp ý kiến giúp đỡ để em hoàn thiện bài báo cáo tốt hơn Một lần nữa cảm ơn thầy Th.S Hoàng Trí

Page 2

TÓM TẮT TIỂU LUẬN

“NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DÙNG LỌC NƯỚC”

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tự nhiên không gây ô nhiễm và vô cùng dồi dào Nguồn quang năng này có thể được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà, đun nóng nước hoặc sản sinh ra điện năng hay dung hoạt động động cơ Stirling… Hiện nay, năng

lượng mặt trời có thể dung để lọc nước

Nước ngọt cung cấp cho hàng chục ngàn dân cư trên các đảo lớn nhỏ ở Việt Nam đang là vấn đề cấp thiết hiện nay Đề tài nghiên cứu này em xin trình bày về ứng dụng của năng lượng mặt trời trong việc lọc nước sạch, giải quyết vấn đề dân sinh các vùng sâu xa, hải đảo

Bài tiểu luận này sẽ nghiên cứu sâu về đặc điểm cấu tạo, ưu điểm của các mô hình dung năng lượng mặt trời để lọc nước

MỤC LỤC

Trang LỜI CÁM ƠN II TÓM TẮT ĐỒ ÁN III MỤC LỤC IV CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU V CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VI CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VIII CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP XI KẾT LUẬN - ĐỀ NGHỊ XII TÀI LIỆU THAM KHẢO XII

Page 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

vấn đề cấp bách mang tính toàn cầu Sở dĩ như vậy là do nhân loại đang đứng trước hàng loạt nguy cơ mà nguyên nhân của nó chính là vấn đề khai thác, sử dụng năng lượng: những nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hoá thạch) đang ngày một cạn kiệt, nạn ô nhiễm môi trường và sự nóng lên của khí hậu trái đất do chất thải trong quá trình

sử dụng năng lượng Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề năng lượng đối với sự phát triển bền vững, các quốc gia đã xây dựng cho mình một chương trình phát triển năng lượng mà trọng tâm là hướng đến nguồn năng lượng sạch và sử dụng năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU I.Thiết bị lọc nước dung năng lượng mặt trời:

Trong việc tìm kiếm và phát triển sử dụng các nguồn năng lượng mới, đáp ứng tốt các nhu cầu về năng lượng và môi trường, năng lượng mặt trời được xem là dạng năng lượng

ưu việt nhất, có thể là dạng năng lượng chính được sử dụng trong tương lai

Năng lượng mặt trời thực chất là nguồn năng lượng nhiệt hạch vô tận của thiên nhiên Hàng năm, mặt trời cung cấp cho trái đất một lượng năng lượng khổng lồ, gấp 10 lần trữ lượng các nguồn nhiên liệu có trên trái đất Hiện nay, năng lượng mặt trời được con người sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau và thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời cũng

rất đa dạng, nhưng trong đó thiết bị lọc nước bằng năng lượng mặt trời là có hiệu suất

cao và rất phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, đặc biệt là ở các vùng nông thôn Việt Nam là một nước nhiệt đới, nằm ở vành đai nội chí tuyến nên tổng số giờ nắng trong năm lớn, ở khu vực miền Trung có khoảng 2.900 giờ nắng và với cường độ bức xạ cao,lên đến 950W/m2 do đó rất thuận lợi cho việc triển khai ứng dụng các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời Trên cơ sở đó, các cán bộ giảng dạy Bộ môn Hệ thống điện, Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội đã thiết kế và chế tạo bếp đun sử dụng năng lượng mặt trời, đã triển khai và hoạt động có hiệu quả tại xã Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc.

Page 6

II.Đặc điểm thiết bị lọc nước dùng NLMT:

1.Ưu điểm:

-Cấu tạo đơn giản, dễ làm Chi phí rẻ, có thể làm bất cứ nơi đâu.

-Máy lọc nước mặt trời là 1 vị cứu tinh trong trường hợp khẩn cấp như động đất, lũ lụt Chúng được sử dụng để chuyển nước bẩn thành nước tinh khiết và sạch để uống -Bảo vệ môi trường, không gây ô nhiễm

2.Nhược điểm:

-Năng suất thấp, phụ thuộc vào bức xạ nhiệt mặt trời Chịu sự chi phối lớn của thời tiết

CHƯƠNG 3 :CƠ SỞ LÝ THUYẾT

I.Đặt vấn đề:

Ở những vùng thừa nước biển và nắng nhưng khan hiếm nước ngọt, đã có thể cải thiện chất lượng cuộc sống với nước sạch cất bằng năng lượng mặt trời Lọc nước năng lượng mặt trời được hỗ trợ là một trong những công nghệ hiệu quả có thể thay thế máy móc cần điện để làm việc của mình Với đầu vào tối thiểu, nước năng lượng mặt trời cung cấp hệ thống lọc nước uống nước sạch và an toàn Các bộ lọc này có thể được sử dụng cho mục đích dẫn cư và các ngành công nghiệp lớn

II.Mục tiêu đặt ra

Có thể thấy rằng NLMT là một nguồn năng lượng tự nhiên, sạch và kinh tế do tự nhiên ban tặng Tuổi thọ của một nhà máy điện địa nhiệt có thể lên đến 25-30 năm Việc khai thác tốt nguồn năng lượng này sẽ giúp đa dạng hóa nguồn phát điện, giảm thiểu gánh nặng cho hệ thống vốn chỉ dựa vào các nguồn năng lượng truyền thống

Vấn đề hiện nay là làm thế nào để quy hoạch, khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này một cách tối ưu và hiệu quả

Page 8

III Nguyên lý hoạt động:

Chưng cất nước biển thành nước ngọt bằng ánh sáng mặt trời:

Bài này mô tả hai thiết bị dùng ánh sáng mặt trời để chưng cất nước biển thành nước ngọt

và sản xuất muối

-Nguyên tắc chưng cất nước bằng ánh sáng mặt trời:

Nước mặn phơi nắng trong một cái chậu sẽ bốc hơi và để lại muối dưới đáy chậu

Nếu ở trên chậu chúng ta đặt một tấm bằng vật liệu trong (tấm kính hay tấm nhựa trong) thì hơi nước sẽ bị tấm đó cản không bốc lên cao nữa Vì tấm lạnh hơn là hơi nước, hơi nước sẽ ngưng thành những giọt nước không có muối bám ở mặt dưới tấm Nếu chúng ta nghiêng tấm thì những giọt nước bám ở mặt tấm sẽ trượt xuống phía dưới của tấm Vì nước tiếp tục bốc hơi, những hạt nước bám ở tấm lớn dần lên và tới lúc nào đó sẽ rơi tách khỏi tấm Chúng ta có thể hứng những giọt nước đó để có nước ngọt (hình 1) Dựa trên nguyên tắc đó, những người chăm lo đến cung cấp nước sạch ở những nơi hẻo lánh như hải đảo, ốc đảo, đã sáng chế một số loại máy chưng cất nước chạy bằng ánh

sáng mặt trời Nguyên tắc này đã được những thủy thủ Hy Lạp áp dụng từ đời tiền cổ.

Hình 1 Nguyên tắc chưng cất nước bằng ánh sáng mặt trời

Page 10

Trong bài này, em xin trình bày hai máy chưng cất nước bằng ánh sáng mặt trời thích ứng nhất với điều kiện những hải đảo Việt Nam

Giếng nước mặt trời

-Người ta gọi là giếng mặt trời vì xưa kia ở sa mạc người ta đào một cái hố, đặt ở giữa

hố một lon hứng nước, phủ trên mặt hố một tấm không thấm, chèn tấm đó xung quanh hố bằng vài viên đá để tấm không rơi hay bay đi và đặt một viên đá ở trên tấm đó ở chỗ dưới

có lon hứng nước Như vậy tấm sẽ có hình nón đặt ngược Nước thấm trong đất bốc hơi, ngưng ở tấm, chảy xuống và tụ ở nơi chũng có viên đá và rơi xuống lon hứng nước

-Để chưng cất nước mặn, chúng ta có thể làm một cách tương tự (hình 2) :

(a) đào một hố hình tròn sâu 30 cm và đường kính 60 cm (diện tích đáy hố xấp xỉ một mét vuông),

(b) lót trong hố một tấm nhựa đen,

(c) đổ chừng 5 lít nước mặn vào hố,

(d) đặt ở giữa hố một bình có thể chứa 3 lít nước,

(e) phủ hố bằng một tấm nhựa trong, chặn tấm nhựa đó với đất hay những viên đá xung quanh bờ hố,

(f) đặt một cục đất hay một viên đá ở giữa tấm nhựa ở vị trí thẳng đứng của cái bình, (g) sáng sớm hôm sau, trước khi trời mọc, bóc tấm nhựa trong,

(h) lấy nước ngọt trong bình,

(i) tát nước mặn hãy còn trong hố ra,

(j) rửa tấm nhựa đen và, nếu muốn, lấy muối kết tinh trên tấm nhựa đen,

(k) đặt lại bình ở vị trí cũ,

(l) lập lại những tác động từ điểm (c) ở trên

Hình 2 – Giếng nước mặt trời

-Giếng mặt trời xây như vậy rất dễ nhưng chỉ có thể dùng tạm bợ vì những tấm nhựa sẽ chóng bị ánh sáng mặt trời hủy Công suất tùy ở thời tiết Mỗi mét vuông hố có thể cung cấp từ một lít rưỡi đến hơn hai lít nước ngọt mỗi ngày

-Chôn bể nước sẽ tránh cho thiết bị bị thiệt hại khi có bão Thêm vào đó, vật liệu xây

bể và đất xung quanh bể tích trữ năng lượng mặt trời làm cho thiết bị tiếp tục chạy đều đặn khi trời mưa hay có mây Màu đen ở đáy bể hấp thụ ánh sáng mặt trời biến thành nhiệt năng dùng để hâm nóng nước trong bể Màu trắng ở phần trên những vách bể phản

xạ chiếu ánh sáng mặt trời xuống đáy bể tăng cường hiệu suất của thiết bị Tốt nhất là vách cao của bể nên ở phía Bắc, vách thấp ở phía Nam và hai vách hình thang theo hướng Bắc Nam Nhưng hướng bể như thế không phải là một điều kiện thiết yếu

Mọi người đều có thể tự xây lấy thiết bị này mà không cần phải có tay nghề và vật liệu gì đặc biệt cả Thiết bị xây như vậy sẽ kiên cố nên thích ứng với những nơi có người cư trú thường trực và trong một thời gian lâu Công suât của thiết bị sẽ tùy ở thời tiết Mỗi mét

Page 12

vuông bể có thể cung cấp từ một lít rưỡi đến hơn hai lít nước ngọt mỗi ngày Ngoài ra chúng ta còn có thể sản xuất muối biển để bán cho ngành thực phẩm và ngành hóa học

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC BIỆN PHÁP VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

-Vị trí địa lý đã ưu ái cho Việt Nam một nguồn năng lượng tái tạo vô cùng lớn, đặc biệt là năng lượng mặt trời Trải dài từ vĩ độ 23023’ Bắc đến 8027’ Bắc, Việt Nam nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao Trong đó, nhiều nhất phải kể đến thành phố Hồ Chí Minh, tiếp đến là các vùng Tây Bắc (Lai Châu, Sơn La, Lào Cai)

và vùng Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh)…

- Năng lượng mặt trời có những ưu điểm như: Sạch, chi phí nhiên liệu và bảo dưỡng thấp, an toàn cho người sử dụng… Tuy nhiên các sản phẩm sử dụng năng lượng mặt trời vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi mà chỉ tập trung tại nông thôn, miền núi – nơi mức sống tương đối thấp, chỉ mới áp dụng nhưng mô hình thí điểm chứ chưa sản xuất hang loạt cung cấp ra thị trường và giá thành còn cao….Vì vậy, nhà nước cần có 1 chính sách

để tạo hướng đi, đem nước sạch về với các vùng xâu xa, hải đảo với những thiết bị đơn giản, có hỗ trợ hướng dẫn kĩ thuật, phổ biến rộng rãi… Tận dụng tối đa năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Trong tình hình năng lượng thế giới hiện nay thì tìm kiếm nguồn năng lượng xanh là hết sức cần thiết Đối với loại nguồn năng lương mặt trời của nước ta, ưu thế nổi trội là

có diện phân bố hầu như đều khắp lãnh thổ, cho phép khai thác phục vụ yêu cầu sử dụng trực tiếp vào nhiều lĩnh vực kinh tế - xã hội tại chỗ, không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, đầu

tư lớn Vì vậy, nên xem đây là hướng đi chủ đạo của ngành năng lượng mặt trời Việt

Page 14

Nam, cần được quan tâm tạo điều kiện phát triển tương xứng với tiềm năng tài nguyên sẵn có

TÀI LIỆU THAM KHẢO: Tiếng việt

• Nguồn google.com

• http://vi.wikipedia.org

• http://tailieu.vn/

• 1 số trang web có lien quan

Page 16