LUẬN văn sư PHẠM vật lý tìm HIỂU một số DẠNG NĂNG LƯỢNG mới và ỨNG DỤNG

Dựa trên nguyên tắc nhà kính này người ta đã chế tạo nhiều loại thiết bị sử dụng năng lượng Mặt Trời như thiết bị đun nước nóng dùng trong các bệnh viện, các nhà andưỡng, thiết bị lọc nư

KHOA SƯ PHẠM

BỘ MÔN VẬT LÝ

Tên của đề tài:

TÌM HIỂU MỘT SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG

DẠNG NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ ỨNG DỤNG ” đã hoàn thành Để

nghiên cứu thành công đề tài này, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡnhiệt tình của:

- Khoa Sư Phạm, Bộ môn Sư Phạm Vật Lý đã tạo điều kiện cho tôinghiên cứu khoa học

- Thầy Lê Văn Nhạn đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trìnhlàm luận văn tốt nghiệp

- Các thầy cô và các anh chị làm việc trong Trung Tâm Học Liệu

trường Đại học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình

nghiên cứu đề tài này

- Các bạn lớp Sư Phạm Vật lý – Công nghệ K33 đã giúp đỡ tôitrong quá trình tìm kiếm tài liệu

Cuối cùng tôi xin gửi lời tri ân chân thành nhất đến quý thầy cô Bộ

môn Sư phạm Vật Lý, Khoa Sư phạm, trường Đại học Cần Thơ Kính

chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe và hạnh phúc

Cần Thơ, ngày 28 tháng 04 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kiều Ngân

Cần thơ, ngày tháng năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

( Ký và ghi rõ họ tên)

Cần thơ, ngày tháng năm 2011

Giáo viên phản biện ( Ký và ghi rõ họ tên)

Cần thơ, ngày tháng năm 2011

Giáo viên phản biện ( Ký và ghi rõ họ tên)

A- PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Giới hạn của đề tài 2

4 Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài 4

5 Các bước thực hiện đề tài 4

6 Ký hiệu và chữ viết tắt trong đề tài 4

B- PHẦN NỘI DUNG 5

CHƯƠNG I: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Giới thiệu chung về năng lượng Mặt Trời 5

1.2 Những ứng dụng của năng lượng Mặt Trời 8

1.2.1 Sản xuất điện từ năng lượng Mặt Trời 8

1.2.1.1 Ứng dụng pin năng lượng Mặt Trời 8

1.2.1.1.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống pin Mặt Trời 9

1.2.1.1.2 Cấu tạo pin năng lượng Mặt Trời 9

1.2.1.1.3 Hệ nguồn điện Mặt Trời độc lập 13

1.2.1.2 Hệ thống điện Mặt Trời nối lưới 14

1.2.2 Hệ thống sấy dùng năng lượng Mặt Trời 15

1.2.2.1 Tủ sấy dùng năng lượng Mặt Trời 16

1.2.2.2 Thiết bị sấy kiểu nhà kính 16

1.2.2.3 Lò sấy gỗ bằng năng lượng Mặt Trời 17

1.2.3.Tấm năng lượng Mặt Trời (Collector) 18

1.2.3.1 Máy nước nóng năng lượng Mặt Trời 18

1.2.3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Collector 18

1.2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy nước nóng Mặt Trời 19

1.2.3.1.3 Hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ thấp 22

1.2.3.1.4 Hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ cao 22

1.2.3.2 Tấm quang điện Mặt Trời 22

*Cấu tạo và cách lắp đặt tấm quang điện Mặt Trời 22

1.2.4 Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng năng lượng Mặt Trời 23

sử dụng năng lượng Mặt Trời 23

1.2.5 Bếp nấu dùng năng lượng Mặt Trời 27

1.2.5.1 Lợi ích và nguyên tắc chung 28

a) Lợi ích 28

b) Nguyên tắc chung 28

1.2.5.2 Bếp hình hộp 29

a) Nguyên lý cấu tạo 29

b) Ưu diểm, khuyết điểm của bếp 29

1.2.5.3 Bếp Parapol 30

a) Nguyên lý cấu tạo 30

b) Ưu diểm, khuyết điểm của bếp 31

1.2.5.4 Bếp làm bằng hộp Cac-tông 31

1.2.5.5 Bếp pa-nô 31

1.2.5.6 Bếp dùng hai lớp nồi 32

1.2 5.7 Bếp hỗn hợp 32

1.2.5.8 Những thí dụ dùng bếp mặt trời 32

1 Việt Nam 32

2 Ấn Độ 33

3 Bolivia 33

4 Châu Phi 34

5 Pháp 34

1.2.6 Ứng dụng năng lượng Mặt Trời để chưng cất nước 34

1.2.6.1 Chưng cất nước theo phương pháp cổ điển 34

1.2.6.2 Thiết bị chưng cất nước bằng năng lượng Mặt Trời dạng phẳng 36

1.2.6.3 Thiết bị chưng cất dạng câu BALAYAGE 37

1.3 Một số phát minh khoa học sử dụng năng lượng Mặt Trời thành công của trong và ngoài nước trong những năm gần đây 38

1.3.1 Xe chạy bằng năng lượng Mặt Trời 38

1.3.2 Máy bay bay bằng năng lượng Mặt Trời 39

1.4 Một số sản phẩm do Công Ty Cổ Phần Năng Lượng MẶT TRỜI ĐỎ sản xuất 40

Nam 40

1.4.2 Một số sản phẩm do công ty nghiên cứu và sản suất 41

1.4.2.1 Pin năng lượng Mặt trời Red Sun (Red Sun Solar Cells Panels) 41

1.4.2.2 Máy nước nóng năng lượng Mặt trời POLAR SUN 47

1.5 Bài toán dặt ra và vấn đề cần giải quyết khi sử dụng năng lượng Mặt trời đối với Việt Nam nước ta 51

1.5.1 Đặt vấn đề 51

1.5.2 Giải pháp 51

CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG GIÓ 2.1 Giới thiệu chung về năng lượng gió 52

2.1.1 Sự hình thành năng lượng gió 52

2.1.2 Vật lý học về năng lượng gió 53

2.2 Những ứng dụng của năng lượng gió 53

2.2.1 Ứng dụng năng lượng gió để sản xuất điện 53

2.2.1.1 Sản xuất điện từ năng lượng gió 54

2.2.1.2 Thiết bị điện dùng cho máy phát điện gió 54

2.2.1.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống tự động điều chỉnh theo hướng gió 55

2.2.1.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ quay của cánh quạt …56

2.2.1.5 Khuyến khích sử dụng năng lượng gió 58

2.2.1.6 Thống kê 58

2.2.1.6.1 Công suất định mức lắp đặt trên thế giới 59

2.2.1.6.2 Công suất định mức lắp đặt tại Áo 60

2.2.1.6.3 Công suất định mức lắp đặt tại Đức 60

2.2.1.6.4 Công suất định mức lắp đặt tại Pháp 61

2.2.2 Ứng dụng động cơ gió bơm nước 62

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐỊA NHIỆT 3.1 Giới thiệu chung về năng lượng địa nhiệt 65

a) Nguồn nước nóng 65

c) Các nguồn đá nóng khô 66

d) NL Địa Nhiệt ở các lô hông núi lửa 66

3.2 Các ứng dụng của các nguồn năng lượng địa nhiệt 66

3.2.1 Điện địa nhiệt 66

3.2.2 Sản xuất điện từ nguồn năng lượng địa nhiệt 67

a) Hệ thống hóa hơi khô 67

b) Hệ thống hóa hơi đơn 67

c) Hệ thống hóa hơi kép 67

d) Hệ thống 2 tầng 68

e) Hệ thống kết hợp 68

3.2.3 Các ứng dụng khác của năng lượng địa nhiệt 68

3.2.3.1 Sử dụng trực tiếp: Sưởi bằng địa nhiệt 69

3.2.3.2 Tác động môi trường 70

3.2.3.3 Kinh tế 71

3.2.3.4 Tài nguyên 71

3.2.3.5 Lịch sử 73

3.2.3.6 Khai thác địa nhiệt trên thế giới 75

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐẠI DƯƠNG 4.1 Giới thiệu chung về năng lượng Đại Dương 77

4.2 Các ứng dụng của các nguồn năng lượng Đại Dương 77

4.2.1 Sản xuất điện từ nguồn năng lượng thủy triều 77

4.2.2.1 Nhà máy điện thủy triều có hồ chứa nước ở ven bờ 77

a) Phát điện khi triều xuống 78

b) Phát điện khi triều lên 79

c) Phát điện cả hai chiều 80

4.2.1.2 Nhà máy điện thủy triều lắp đặt dưới Đại Dương 82

4.2.1.2.1 Nguyên tắc hoạt động 82

a) Đập chắn thủy triều 83

b) Hàng rào thủy triều 84

c) Khai thác năng lượng thủy triều bằng tuabin thủy triều 84

A)Việt Nam 87

a) Thuỷ triều được ứng dụng để xả lũ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long 87

b) Ông cha ta sử dụng quy luật thủy triều để đánh giặc 88

c) Sử dụng thủy triều để sản xuất muối 89

d) Thủy triều được ứng dụng trong các cảng 90

e) Thủy triều ở vùng biển Việt Nam 91

f) Kết luận 92

A) Nauy 92

B) Anh 94

4.2.2 Ứng dụng năng lượng nhiệt đại dương trong nhà máy nhiệt điện đại dương 96

4.2.2.1 Nguồn năng lượng nhiệt đại dương 96

4.2.2.2 Sản xuất điện từ nguồn năng lượng nhiệt đại dương 97

a) Chu trình kín 97

b) Chu trình mở 97

4.2.3 Ứng dụng năng lượng sóng biển 100

4.2.3.1 Nguồn năng lượng sóng biển 100

4.2.3.2 Sản xuất điện từ năng lượng sóng biển 100

C PHẦN KẾT LUẬN 103

A PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài :

Năng lượng luôn giữ vai trò quan trọng trong đời sống xã hội Năng lượng là yếu tố

thiết yếu của xã hội loài người Gần 1/3 năng lượng trên thế giới được tiêu thụ dưới dạng

điện năng Hệ thống điện năng là chìa khoá cho sự phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốcgia Điện năng cũng là nhiên liệu đầu vào của các ngành công nghiệp và dịch vụ, là một

trong những yếu tố sống còn trong việc đảm bảo sự ổn định và phát triển của nền kinh tế

Cái bóng đèn điện đầu tiên do Thommas Edison phát minh vào năm 1878 và nhàmáy điện đầu tiên do ông xây dựng vào năm 1884, đã đưa nhân loại bước vào thời đạiđiện khí hóa Có thể nói là nhờ có dòng điện mà chỉ trong vòng một thế kỷ thế giới đã đạtđến trình độ phát triển như hiện nay Nếu ở đầu thế kỷ XX này, sản lượng điện toàn thế

giới chỉ đạt khoảng 15 tỷ KWh/năm thì đến nay sản lượng điện hàng năm đã lên tới10.000 tỷ KWh/năm và con số này đang không ngừng tăng lên cùng với sự phát triểnkinh tế, khoa học - kỹ thuật và đời sống con người Xã hội càng văn minh, càng hiện đạithì nhu cầu năng lượng càng tăng Năng lượng mà chúng ta đang dùng xuất phát từ nhiềunguồn khác nhau Bên cạnh việc sử dụng và phát triển những nguồn năng lượng cổ điểnkhai thác từ than đá, than bùn, dầu mỏ, khí thiên nhiên, thủy điện,… thì ngày nay nhânloại đang tiếp xúc với những nguồn năng lượng mới đó là: Năng lượng mặt trời, năng

lượng gió, năng lượng địa nhiệt, năng lượng đại dương, khí sinh học, v.v…Các nguồnnăng lượng hoá thạch đang dần cạn kiệt và việc sử dụng các nguồn năng lượng hoá thạchđang được cắt giảm vì gây ô nhiễm môi trường quá nặng Bằng chất xám, họ phát minh

ra những sáng chế, khoa học, kỹ thuật công nghệ cao để sử dụng năng lượng tái tạo, năng

lượng tự nhiên thành tiền và bảo vệ môi trường trong sạch để phát triển bền vững Mỏvàng năng lượng sạch cũng như tài nguyên của nước ta có thể coi là “Rừng vàng biển

bạc” và được thiên nhiên ưu ái vô cùng Vì thế nếu được đầu tư bằng một phần vốn củatập đoàn dầu khí, cùng với những chính sách từ cơ quan nhà nước thì ngành nhiên liệu,

năng lượng sạch Việt Nam sẽ không chỉ là sự kiện của đất nước mà còn là của thế giới

Do đó việc nghiên cứu và ứng dụng các nguồn năng lượng mới - nguồn năng lượng sạch

là một vấn đề cấp thiết hiện nay Vì vậy tôi đã quyết định chọn đề tài “ TÌM HIỂU MỘT

SỐ DẠNG NĂNG LƯỢNG MỚI VÀ ỨNG DỤNG ” Việc chọn đề tài này cũng nhằm để

bổ sung thêm kiến thức khoa học và những ứng dụng thực tiễn, đồng thời giúp ích phầnnào cho công tác giảng dạy của tôi sau này

2 Mục đích của đề tài:

- Nghiên cứu ứng dụng các năng lượng sạch của trong và ngoài nước trên thế giới

- Tìm hiểu về tình hình phát triển của những nguồn năng lượng mới này

- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của từng nguồn năng lượng sạch

3 Giới hạn của đề tài:

Thế giới sẽ ra sao khi nguồn năng lượng hóa thạch cạn kiệt ? và thế giới đã tìm được

10 nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ trong tương lai như sau (từ thấp đến cao):

10/ Nhiệt năng chuyển đổi của đại dương (OTEC)

Nước gần bề mặt của đại dương được sưởi ấm nhờ ánh mặt trời, trong khi ở vùng sâu

thì khá lạnh Như vậy, nếu sử dụng một loại chất lỏng có độ sôi thấp (như amoniac) choluân chuyển từ vùng nước lạnh lên vùng nước ấm, thì có thể tận thu khoảng chênh lệchnhiệt để tạo điện năng Ước tính, chỉ cần thu được 1% tổng năng lượng mặt trời tronglòng đại dương đã đủ cung cấp hơn 20 lần toàn bộ nhu cầu dùng điện của nước Mỹ trongmột ngày Tuy nhiên các nhà máy OTEC đòi hỏi thiết bị phức tạp, cồng kềnh và khoản

đầu tư rất lớn

9/ Phong điện tại gia

So sánh với những "cánh đồng gió" sản xuất phong điện mang tính công nghiệp vớinhững tháp cao chừng 24 m và đường kính cánh quạt 3m-8 m thì những tuabin nhỏ với

đường kính chỉ 1,17m, sản xuất 400W dùng cho mỗi hộ gia đình là điều khá hợp lý Điều

cần quan tâm là không phải lúc nào các tuabin nhỏ này cũng làm việc một cách hoàn hảo

8/ Nhiên liệu hydro cho xe hơi

Hydro sẽ phản ứng với oxy để tạo ra điện năng cung cấp cho máy xe hoạt động Ống

xả của xe không thải ra khí gây ô nhiễm mà chỉ thải ra nước Nhược điểm là hydro

thường được lấy từ methan trong tự nhiên, quá trình trích xuất này lại thải ra một lượng

lớn carbon dioxide

7/ Xe điện

Xe điện hiệu quả hơn hẳn so với xe chạy bằng xăng khi không có khí thải Tuy nhiên,

thách thức lớn nhất vẫn là những khối pin lưu trữ để cung cấp điện năng cho xe Các nhàkhoa học đang tìm cách hạ giá thành khối pin và tăng hiệu năng hoạt động, rút ngắn thờigian tái nạp pin

6/ Năng lượng từ sóng nước

Thiết bị thủy động lực học thoạt nhìn như chiếc cối xay gió nhưng nằm trong lòng

nước Dòng chảy của sông, suối, dòng hải lưu đều có thể làm xoay tuabin để tạo điệnnăng và không tạo ra chất thải làm hại môi trường Các nhà khoa học đang tìm cách sản

xuất loại động cơ bền vững hơn so với thiết bị hiện đang sử dụng

5/ Địa nhiệt

Đó là nguồn năng lượng cực lớn nằm trong lòng đất Hiện nay trên toàn thế giới khai

thác khoảng 8000MW từ địa nhiệt, trong đó nước Mỹ chiếm đến 2800MW Để khai thácnguồn địa nhiệt cần kinh phí đầu tư ban đầu rất lớn

4/ Những cánh đồng gió

Mỹ được xếp hạng nhất về khai thác phong năng, hiện tại nước này sản xuất khoảng18000MW đủ cung cấp cho 5,4 triệu hộ gia đình Bộ Năng lượng Mỹ lên kế hoạch đến

năm 2030, phong năng cung cấp 20% tổng năng lượng cho nước này

Sản lượng không bằng Mỹ nhưng Đan Mạch lại dẫn đầu nếu tính bình quân lượng phong

điện trên đầu người Hiện nay, Đan Mạch đã đạt 20% tổng lượng điện từ gió Việc đặt

các trạm phong năng tại nơi nào cũng cần tính toán hợp lý tránh làm tổn hại môi trườngsinh thái của các loài chim

3/ Năng lượng mặt trời

Có hai cách để khai thác nguồn năng lượng này Cách thứ nhất là dùng thiết bị thuánh sáng để đun sôi nước, hơi nước sẽ vận hành tuabin để sinh điện Cách thứ hai là thu

thẳng ánh sáng mặt trời qua các tế bào quang năng rồi chuyển thành điện năng Cần phải

có bộ phận dự trữ để hoạt động về ban đêm khi mặt trời đã lặn

Các nhà khoa học đang tìm cách tăng khả năng thu và chuyển đổi quang năng của các

tế bào năng lượng mặt trời, hiệu năng hiện tại được đánh giá là còn quá thấp

2/ Năng lượng hạt nhân

Hiệu quả của năng lượng hạt nhân rất cao nhưng mọi người đều lo ngại nếu nhà máy

điện hạt nhân xảy ra sự cố Bên cạnh đó, xử lý chất thải phóng xạ cũng là vấn đề hết sức

quan trọng

1/ Khai thác quang năng tại gia

Cũng giống như khai thác phong năng tại chính căn nhà mà chúng ta đang sống Saukhi lắp đặt hệ thống, hóa đơn tiền điện sẽ biến mất, thậm chí bạn còn có thể bán lượng

điện năng thừa Tuy nhiên, chi phí ban đầu là cả một vấn đề: cần đến 30.000USD cho

một hệ thống này

Kết luận: Nhìn chung các nguồn năng lượng trên đều có thể giải quyết được một phần

nào vấn đề thiếu hụt năng lượng trong tương lai nhưng trong các nguồn năng lượng đókhi sử dụng còn nhiều mặt hạn chế và gây ô nhiễm môi trường Vì thế trong đề tài này tôichỉ tìm hiểu về những nguồn năng lượng sạch, cụ thể là năng lượng mặt trời, năng lượng

gió, năng lượng địa nhiệt và năng lượng đại dương

4 Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài:

- Nghiên cứu lý thuyết, phân tích và tổng hợp các tài liệu

- Sưu tầm sách vở và các tài liệu có liên quan qua thư viện và trên mạng internet

- Ý kiến nhận được từ: giáo viên hướng dẫn, các thầy cô và các bạn

- Tìm hiểu và nhận định

5 Các bước thực hiện đề tài:

- Bước 1: Nhận đề tài

- Bước 2: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài, tham khảo ý kiến của thầy cô, bạn bè

- Bước 3: Tiến hành viết đề tài và trao đổi với giáo viên hướng dẫn, nộp đề tài cho giáo

viên hướng dẫn, giáo viên phản biện; tham khảo ý kiến và chỉnh sửa

- Bước 4: Viết báo cáo

- Bước 5: Báo cáo luận văn

6 Ký hiệu và chữ viết tắt trong đề tài

- NLMT : Năng lượng mặt trời

- PMT : Pin mặt trời

- BĐK : Bộ điều khiển

- NLG : Năng lượng gió

B PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Hiện nay, các công ty và các học viện đang phát triển phương pháp để tăng tính thực

tế cho năng lượng mặt trời Các công ty tiến hành rất nhiều các nghiên cứu và phát triểntrong lĩnh vực này và các trường đại học cũng đang tiến hành nghiên cứu về thiết bị điệnmặt trời, đặc biệt là xe dùng năng lượng mặt trời Các loại xe dùng năng lượng mặt trời

đã xuất hiện thường xuyên trong các buổi trình diễn khoa học và xe hơi, tàu sử dụng nănglượng mặt trời đã trở thành một đề tài thú vị hiện nay Các trường đại học và học việnđang cạnh tranh nhau trong các cuộc thi thuộc lĩnh vực này Các cuộc thi diễn ra tại Bắc

Mỹ như Solar Splash Competition và Frisian Nuon Challenge ở Châu Âu

1.1 Giới thiệu chung về năng lượng Mặt Trời

Hình 1.1 Tầm nhìn của Sharp về năng lượng mặt trờiMặt Trời là một quả cầu khí khổng lồ đường kính gần 1 triệu rưỡi km, tức là gấp hơn

100 lần Trái Đất Trong lòng Mặt Trời có thể bỏ lọt hơn một vạn Thiên thể lớn như Trái

Đất Mặt Trời ở cách xa Trái Đất khoảng 150 triệu km, công suất bức xạ của Mặt Trời

vào khoảng 38 vạn tỷ tỷ KW Chỉ một phần nhỏ của năng lượng khổng lồ này đến Trái

Đất Tính ra mỗi năm Trái Đất nhận của Mặt Trời một năng lượng tương đương với

115.000 tỷ tấn than, tức là hơn toàn bộ nguồn trữ lượng than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên

có trong lòng đất Bình quân mỗi mét vuông trên mặt đất nhận được một công suấtkhoảng 1KW, ở bên ngoài khí quyển công suất bức xạ Mặt Trời khoảng 1,4KW/m2

Hiện nay, việc sử dụng năng lượng Mặt Trời trên thế giới theo nhiều phương

hướng, có phương hướng đơn giản và rẻ tiền, có phương hướng tương đối phức tạp và

tốn kém hơn Phương pháp đơn giản nhất để sử dụng năng lượng Mặt Trời là lợi dụnghiệu ứng nhà kính Nguyên lý của hiệu ứng này như sau: Giả thử ta có một cái hộp trên

đậy bằng một tấm kính, dưới đáy có một tấm tôn sơn đen Bức xạ Mặt Trời đi qua kính là

ánh sáng nhìn thấy được, tấm tôn sơn đen sẽ hấp thụ một phần năng lượng, còn một phần

bị phản xạ lại dưới dạng bức xạ hồng ngoại Chúng ta biết rằng kính chỉ cho đi lọt bức xạnhìn thấp, còn bức xạ hồng ngoại không đi lọt qua tấm kính được Vì vậy bức xạ hồngngoại bị giữ lại giữa tấm kính và tấm tôn Lớp không khí giữa tấm kính và tấm tôn nóngdần lên Hiện tượng này gọi là hiệu ứng nhà kính Nếu ta cho một dòng nước đi qua giữatấm tôn và tấm kính thì nhiệt độ nước có thể lên đến 60 – 70oC, thậm chí 100oC

Dựa trên nguyên tắc nhà kính này người ta đã chế tạo nhiều loại thiết bị sử dụng

năng lượng Mặt Trời như thiết bị đun nước nóng dùng trong các bệnh viện, các nhà andưỡng, thiết bị lọc nước mặn ra nước ngọt dùng trên các hải đảo, các tàu đi biển, các máybơm nước dùng năng lượng Mặt Trời, các loại bếp Mặt Trời dùng cho các vùng nôngthôn, v.v…Những thiết bị dùng năng lượng Mặt Trời này đang được sử dụng ngày càng

rộng rãi, đặc biệt là các nước đang phát triển Một phương hướng quan trọng trong việc

sử dụng năng lượng Mặt Trời hiện nay là dùng các tấm pin Mặt trời bằng chất bán dẫnSilic hay Sunphuacadimi (CdS ) có tính chất quang điện hay nhiệt điện, có khả năng biến

đổi trực tiếp năng lượng Mặt Trời ra điện năng Những tấm pin Mặt Trời này đang được

sử dụng ngày càng rộng rãi để làm nguồn điện cho các máy thu phát vô tuyến điện, đặcbiệt là ở các vùng xa xôi hẻo lánh, xa nguồn điện lưới, đèn tín hiệu ở các hải đảo, đènchiếu sáng đường phố, chiếu sáng các vùng nông thôn, v.v…Ví dụ ở Ấn Độ đến năm

1994 đã có 9000 làng được điện khí hóa nhờ năng lượng Mặt Trời và dự tính trong vòng

5 năm tới, mỗi năm sẽ có thêm 100.000 ngọn đèn từ năng lượng Mặt Trời sẽ được lắp đặt

trong các vùng nông thôn Ấn Độ

Việc sử dụng năng lượng Mặt Trời còn có thể được thực hiện bằng cách hội tụ cáctia sáng Mặt trời vào tiêu điểm của một tấm gương hình parabôlôit, ở tiêu điểm này nhiệt

độ có thể lên tới 3000 – 4000oC, có thể nung chảy những kim loại khó nóng chảy nhưfirconiôxyt có độ nóng chảy 2700oC, rất cần cho công nghiệp nguyên tử haymanhêdiôxyt ( 2800oC) thôriôxyt ( 3050oC) v.v…Đây là một kỹ thuật luyện kim mới gọi

là luyện kim sạch Lò nung Mặt Trời ( foursolaire ) lớn nhất thế giới hiện nay là lò nung

Odeillo trên dãy núi Pyrénées miền Nam nước Pháp có đường kính 54m cao bằng ngôinhà 20 tầng, tiêu cự của kính 18m, đĩa sáng ở tiêu điểm có đường kính 25cm, ở đây cónhiệt độ lên đến 3500oC ở tiêu điểm đấy, người ta đặt một nồi nước, hơi nước làm đẩy

tuabin phát ra điện, đây là nhà máy điện Mặt Trời đầu tiên trên thế giới Công suất củanhà máy điện Mặt Trời đầu tiên này chỉ có 84KW, nhưng nó đã mở đầu cho các nhà máyđiện Mặt Trời ở Mỹ, Tây Ban Nha, Uzbekistan,… với công suất hàng nghìn đến hàng

vạn KW Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ MặtTrời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt nguyên tử khác phóng ra từ ngôi saonày Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên MặtTrời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa

Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nhìn thấy Mỗi

giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh 3,827×1026Joule

Trên trái đất năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các

quá trình khí tượng học và duy trì sự sống trên Trái Đất Ngay ngoài khí quyển Trái Đất,

cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu đượcdòng năng lượng khoảng 1400 joule trong một giây

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái

tạo quý báu

Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng

lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời Năng lượng của

các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt

năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện

của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời

Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng

trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa

Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang hợp Quá trình này được cho là

đã từng dự trữ năng lượng Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái tạo mà

các nền công nghiệp của thế kỷ 19 đến 21 đã và đang tận dụng Nó cũng là quá trình cungcấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt

Trong tương lai, quá trình này có thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu

sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốtsinh học) hay rắn

Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển TráiĐất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khaithác được Trái Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của nhữngđộng cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thànhđộng năng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa

học và vật lý của các dòng chảy này

Khi nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời làm bốc hơi nước biển, một phần

năng lượng đó đã được dự trữ trong việc tách muối ra khỏi nước mặn của biển Nhà máyđiện dùng phản ứng nước ngọt - nước mặn thu lại phần năng lượng này khi đưa nước

ngọt của dòng sông trở về biển

1.2 Những ứng dụng của năng lượng Mặt Trời

1.2.1 Sản xuất điện từ năng lượng Mặt Trời

1.2.1.1 Ứng dụng pin năng lượng Mặt Trời

Giới thiệu về pin năng lượng Mặt trời

Pin năng lượng Mặt Trời (hay pin quang điện, tế bào quang điện), là thiết bị bán

dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, duới sự hiện diện của ánh sáng mặt trời có khả năng tạo

ra dòng điện sử dụng được Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện

Khi ánh sáng làm phát sinh các cặp electron- lỗ trống ở lớp chuyển tiếp p-n, thì điện

trường trong E t

→

tại đây có tác dụng đẩy các lỗ trống sang phía bán dẫn p và các electronsang phía bán dẫn n Giữa hai đầu của diod có một hiệu điện thế Đó chính là suất điện

động quang điện Nếu ta đóng mạch diod bằng một điện trở, thì trong mạch có dòng điện

Diod được chiếu sáng trở thành một nguồn điện, với phía p là cực dương, phía n là cực

âm Đó là pin quang điện Hiện nay, các tấm pin quang điện làm bằng Si để chuyển năng

lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện Đó là những pin mặt

trời

Các pin năng lượng mặt trời có nhiều ứng dụng Chúng đặc biệt thích hợp cho các

vùng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạotrái đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay, thiết bị bơm nước Pin nănglượng mặt trời (tạo thành các module hay các tấm năng lượng mặt trời) xuất hiện trên nóc

các tòa nhà nơi chúng có thể kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện

Hiệu ứng quang điện được phát hiện đầu tiên năm 1839 bởi nhà vật lý PhápAlexandre Edmond Becquerel Tuy nhiên cho đến 1883 một pin năng lượng mới được

tạo thành, bởi Charles Fritts, ông phủ lên mạch bán dẫn selen một lớp vàng cực mỏng đểtạo nên mạch nối Thiết bị chỉ có hiệu suất 1%, Russell Ohl xem là người tạo ra pin năng

lượng mặt trời đầu tiên năm 1946 Sven Ason Berglund đã đưa ra phương pháp tăng khảnăng cảm nhận ánh sáng của pin

1.2.1.1.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống pin Mặt Trời

Từ giàn pin Mặt Trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện mộtchiều (DC) Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử có chức

năng điều hòa tự động các quá trình nạp điện vào ắcquy và đưa điện từ ắcquy ra các thiết

bị điện một chiều (DC) Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện sẽ lắpthêm bộ đổi điện để chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy đượcthêm nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn, quạt, radio, TV, …)

1.2.1.1.2 Cấu tạo pin năng lượng Mặt Trời

Để tìm hiểu về pin mặt trời cần một ít lý thuyết nền tảng về vật lý chất bán dẫn Bán

dẫn điển hình và được dùng phổ biến nhất là Silic (Si) Ngoài ra còn có các bán dẫn đơnchất khác như Ge, Se,….Điện trở suất của bán dẫn tinh khiết giảm mạnh khi nhiệt độ

tăng Do đó ở nhiệt độ thấp, bán dẫn dẫn điện rất kém (giống như điện môi), còn ở nhiệt

độ cao, bán dẫn dẫn điện khá tốt (giống như kim loại) Tính chất dẫn điện của bán dẫn

phụ thuộc rất mạnh vào tạp chất có mặt trong tinh thể

Nếu trong mạng tinh thể chỉ có một loại nguyên tử là Si, thì gọi đó là bán dẫn tinhkhiết Đối với chất bán dẫn tinh khiết, khi điện trường ngoài đủ lớn để cung cấp cho

electron vượt vùng cấm (ví dụ Si: 1,12eV; Ge: 0,71eV) thì electron ở miền hóa trị vượt

qua miền cấm, chuyển động có hướng tạo thành dòng điện Sự dẫn điện của electrontrong vùng dẫn gọi là sự dẫn điện bằng electron và electron này gọi là electron dẫn Khi

từ miền hóa trị mà ngược lên miền dẫn thì ở miền hóa trị xuất hiện một trạng thái lượng

tử bỏ trống Do tác động của điện trường các electron trong miền hóa trị dễ dàng chiếm

đầy lỗ trống dù ở mức năng lượng thấp hơn Kết quả là ở miền hóa trị cũng tham gia dẫnđiện Như vậy, sự dẫn điện trong chất bán dẫn tinh khiết có hai cách: Sự dẫn điện bằng

electron ở miền dẫn và sự dẫn điện bằng lỗ trống ở miền hóa trị

Về phương diện cấu trúc trong mạng tinh thể, nguyên tử Si có 4 electron ở tầngngoài, 4 electron này liên kết với 4 nguyên tử Si kế cận và nguyên tử Si bây giờ có 8electron tầng ngoài nên trở thành nguyên tử bền

Ở nhiệt độ thấp (gần 0oK) bán dẫn Si không dẫn diện Ở nhiệt độ tương đối cao, nhờ

dao động nhiệt của các nguyên tử, một số electron thu thêm năng lượng và được giải

phóng khỏi liên kết trở thành các electron tự do

Khi có điện trường ngoài các electron này chuyển động có hướng tạo thành dòngđiện Tại mối nối giữa Si-Si do thiếu một electron nên mang điện dương ta có thể xem đó

là lỗ trống Lỗ trống này dễ dàng bị các electron khác chiếm chỗ nên lỗ trống chuyển

động cùng chiều điện trường giữa các nút mạng tinh thể

Nếu bán dẫn Si có pha tạp chất thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều.Chỉcần một lượng nhỏ tạp chất (với tỉ lệ vài phần triệu) độ dẫn điện của bán dẫn có thể tănghàng vạn, hàng triệu lần Khi đó, cùng với sự dẫn điện riêng còn có sự dẫn điện do tạpchất

Cụ thể, khi pha một lượng rất nhỏ chất có hóa trị 5 vào Si hay Ge ta được bán dẫnloại n Khi pha Photopho (P) vào Si, nguyên tử P cóp 5 electron ở lớp ngoài cùng, trong

đó 4 electron tham gia liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử Si ở xung quanh Electron

còn lại liên kết yếu với nguyên tử P, thực nghiệm và lý thuyết đã xác nhận năng lượngliên kết giảm đi 265 lần Chỉ cần một năng lượng 0,015eV cũng đủ để nó trở thànhelectron tự do và chuyển động có hướng tạo thành dòng điện Khi đó, nguyên tử P trở

thành ion dương liên kết trong mạng tinh thể không tham gia dẫn điện Như vậy, đối với

bán dẫn loại n các electron dẫn xem như hạt mang điện cơ bản, lỗ trống trong miền hóatrị là hạt mang điện không cơ bản hay thiểu số

Hoặc khi pha một lượng rất nhỏ chất có hóa tri 3 vào Si hay Ge ta được bán dẫn loại

p Khi pha Bo (B) vào Si thì còn thiếu một electron để tạo thành liên kết giữa nguyên tử

B với bốn nguyên tử Si lân cận Một electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầyliên kết này và tạo thành lỗ trống Khi có điện trường các lỗ trống dịch chuyển tạo thànhdòng điện Còn nguyên tử B thì trở thành một ion âm liên kết với mạng tinh thể khôngtham gia dẫn điện Vậy, đối với bán dẫn loại p thì sự dẫn điện chủ yếu là lỗ trống, gọi làhạt mang điện cơ bản, electron là hạt mang điện không cơ bản hay thiểu số

Như vậy, bằng cách chọn loại tạp chất và nồng độ tạp chất vào bán dẫn, người ta có thể

tạo ra bán dẫn thuộc loại mong muốn và có tính dẫn điện mong muốn Đây chính là mộttính chất rất đặc biệt của bán dẫn, khiến cho nó có nhiều ứng dụng

Nhiều lọai vật liệu khác nhau được thử nghiệm cho pin mặt trời Và hai tiêu chuẩn là hiệusuất và giá cả.

Hiệu suất là tỉ số của năng lượng điện sinh ra từ pin

mặt trời và NLMT mà pin nhận được Vào buổi trưa một

ngày trời trong, ánh mặt trời tỏa nhiệt khoảng 1000 W/m²

trong đó 10% hiệu suất của 1 module 1m² cung cấp năng

lượng khoảng 100 W Hiệu suất của pin mặt trời thay đổi từ

6% từ pin mặt trời làm từ silic vô định hình, và có thể lên

đến 30% hay cao hơn nữa

Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu cho pin mặt trời

(và cho các thiết bị bán dẫn) là các silic tinh thể Pin mặt

trời từ tinh thể silic được chia ra thành 3 loại:

- Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên

quá trình Czochralski Đơn tinh thể loại này có hiệu suất tới

16% Chúng thường rất mắc tiền do được cắt từ các thỏi

hình ống, các tấm đơn thể này có các mặt trống ở góc nối

các module

- Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc từ silic nung chảy cẩn thận

được làm nguội và làm rắn Các pin này thường rẻ

hơn các đơn tinh thể, tuy nhiên hiệu suất kém hơn Tuy

nhiên chúng có thể tạo thành các tấm vuông che phủ bề mặt

nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó

- Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và

có cấu trúc đa tinh thể Loại này thường có hiệu suất thấp

nhất, tuy nhiên loại này rẻ nhất trong các loại vì không cần

phải cắt từ thỏi silicon

Công nghệ trên là sản xuất dạng tấm, nói cách khác, các

tấm trên có độ dày 300 μm và xếp lại để tạo nên module

Đối với pin Mặt Trời từ vật liệu tinh thể Si khi bức xạ Mặt

Trời chiếu đến thì hiệu điện thế hở mạch giữa 2 cực khoảng

0,55V và dòng điện đoản mạch của nó khi bức xạ Mặt Trời

có cường độ 1000W/m2 vào khoảng 25 – 30 mA/cm2

Hiện nay người ta đã chế tạo pin Mặt Trời bằng vật liệu vô định hình (a – Si) So vớipin Mặt Trời tinh thể Si thì pin Mặt Trời a – Si giá thành rẻ hơn nhưng hiệu suất thấp hơn

và kém ổn định

Ngoài Si người ta đang nghiên cứu

và thử nghiệm các loại vật liệu khác có

nhiều triển vọng như Sunphuacadimi–

đồng (CuCdS), gali asenua (GaAs) …

Công nghệ chế tạo pin Mặt Trời gồm

nhiều công đoạn khác nhau, ví dụ để chế

tạo pin Mặt Trời từ Silicon đa tinh thể

cần qua các công đoạn như hình 3.7, cuối

cùng ta được module

Như đã nói ở phần trên, pin Mặt Trời là một thiết bị có khả năng biến đổi trực tiếp

năng lượng ánh sáng Mặt Trời thành điện năng, vì vậy pin Mặt Trời được ứng dụng để

sản xuất điện cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau từ những nhu cầu điện năng cỡ mW

(như cho các máy tính cầm tay, đồng hồ đeo tay, radio mini, ) đến các trạm phát điện

phục vụ công nghiệp và sinh hoạt cỡ vài chục MW (Hình 1.2) Dưới đây chúng ta chỉgiới thiệu một số ứng dụng pin Mặt Trời cho mục đích phát điện sinh hoạt và côngnghiệp

Hình 1.2 Hàn Quốc đang xây dựng nhà máy điện Mặt Trời lớn nhất thế giới để sửdụng năng lượng mới

1.2.1.1.3 Hệ nguồn điện Mặt Trời độc lập:

Hệ nguồn điện Mặt Trời độc lập là một hệ thống không nối với mạng lưới điện quốc

gia hay địa phương Hệ nguồn này thường được ứng dụng ở các khu vực không có lướiđiện Ngoài dàn pin Mặt Trời, trong một hệ nguồn điện Mặt Trời còn có các thành phầnkhác như trong sơ đồ dưới đây

Hình 1.3 Sơ đồ khối tổng quát của một hệ nguồn điện Mặt TrờiDàn pin Mặt Trời (PMT) bao gồm một hay nhiều modun PMT ghép lại với nhau.Tuỳ theo nhu cầu về công suất, điện thế và dòng điện mà các module được ghép nối tiếp,song song hay hỗn hợp Hàng ngày khi có ánh sáng Mặt Trời chiếu vào dàn PMT thì dànpin sẽ phát ra dòng điện một chiều Công suất của dàn pin tỉ lệ thuận với cường độ bức xạcủa mặt trời

Bộ ăcquy cũng có thể gồm một hay một số bình ăcquy được nối nối tiếp, song songhay hỗn hợp Nhiệm vụ của nó là tích trữ điện năng để cung cấp cho các thiết bị tiêu thụ

điện hay còn gọi là các tải trong thời gian không có ánh sáng Mặt Trời (ban đêm, trờimưa, ) Dung lượng của ăcquy đo bằng ampe-giờ (Ah) hay oát-giờ (Wh) phải được tính

toán phù hợp với công suất dàn PMT

Bộ điều khiển (BĐK) là một thiết bị điện tử có nhiệm vụ tự động điều hoà các quátrình dàn PMT nạp điện cho bộ ăcquy và quá trình bộ ăcquy cấp điện cho các tải Cụ thể

là khi ăcquy đã nạp đầy, dung lượng đạt 100%, thì BĐK tự động cắt hay giảm dòng điện

nạp từ dàn PMT, để tránh cho ăcquy khỏi bị sôi làm hỏng ăcquy Sau đó khi dung lượng

ăcquy giảm đến giá trị chọn trước nào đó, BĐK lại tự động đóng mạch nạp điện choăcquy Ngược lại, vì lý do nào đó như thời tiết xấu, ít hay không có nắng dài ngày, ăcquy

có thể dùng cạn kiệt dẫn đến hư hỏng ăcquy Vì vậy khi thấy dung lượng bộ ăcquy giảmxuống đến giới hạn dưới nguy hiểm (thông thường khi dung lượng ăcquy chỉ còn lại 30-40%) thì BĐK tự động cắt mặt tải, không cho các tải tiếp tục sử dụng điện

K

Tải một chiều là các thiết bị tiêu thụ điện một chiều Nó được nối vào trực tiếp ngay

sau BĐK Tất nhiên công suất và hiệu điện thế của BĐK phải tương đương với công suất

và hiệu điện thế của các tải một chiều Tải xoay chiều là các thiết bị tiêu thụ điện xoaychiều ( ví dụ sử dụng điện 220V, 50Hz)

Vì điện từ dàn PMT hay bộ ăcquy là điện một chiều, nên để có điện xoay chiều chocác tải xoay chiều người ta sử dụng các bộ đổi điện Bộ đổi điện là một thiết bị điện tửbiến đổi điện một chiều thành điện xoay chiều

1.2.1.2 Hệ thống điện Mặt Trời nối lưới

Trong các phần trên chúng ta đã giới thiệu nguồn điện mặt trời độc lập, Công nghệnguồn độc lập thường được ứng dụng cho các khu vực không có lưới điện công nghiệphoặc cho các tải tiêu thụ đặc biệt, công suất nhỏ Nhược điểm của công nghệ nguồn độclập là phải dùng bộ ăcquy, vừa đắt tiền, phải chăm sóc thường xuyên và vừa gây ra ônhiễm môi trường Mặt khác, các bộ ăcquy cũng chỉ tích trữ được một lượng điện năng

có hạn, còn với các dàn pin Mặt Trời hàng chục hay hàng trăm KW thì sử dụng ăcquytích điện là một vấn đề khó khăn rất lớn, thậm chí là không thể

Đối với các ứng dụng qui mô lớn, như ở các nước phát triển hiện nay, người ta sử

dụng công nghệ điện Mặt Trời nối lưới Trong công nghệ này, điện từ máy phát điện là

dàn pin được biến đổi thành dòng điện xoay chiều có hiệu điện thế và tần số phù hợp nhờ

các bộ biến đổi điện và được hoà vào mạng lưới điện công nghiệp Khi sử dụng điện

người ta lại lấy điện từ lưới Mạng lưới điện có vai trò như một “ngân hàng”, tích trữ điệnnăng lúc dàn pin Mặt Trời phát điện và cung cấp trở lại người tiêu dùng khi cần thiết

Nhờ ngân hàng điện này mà việc sử dụng luôn ổn định và rất tiết kiệm

Ví dụ, ở các nước như Nhật Bản, Đức , Mỹ,…trên mái nhà mỗi gia đình người ta lắpmột dàn pin Mặt Trời có công suất 3,5- 4 KW (Hình 1.4) Ban ngày dàn pin hấp thụ năng

lượng mặt Trời và phát điện Và nhờ bộ biến đổi điện và hệ thống dây dẫn điện của dànpin được tải lên lưới (qua một công tơ để chỉ số điện năng phát lên lưới) Khi dùng điệnngười ta lại lấy điện từ lưới qua một công tơ thứ hai

Hình 1.4 Một phòng giặt ở Califomia sử dụng tấm năng lượng Mặt Trời

1.2.2 Hệ thống sấy dùng năng lượng Mặt Trời

Việc phát triển và ứng dụng các nguồn năng lượng mới và tái tạo như năng lượngMặt Trời, năng lượng gió, sinh khối và khí sinh học ở Việt Nam đã có một số kết quả

bước đầu, mang lại những lợi ích thiết thực trong cuộc sống Việc sử dụng những nguồnnăng lượng này có ý nghĩa hết sức quan trọng, nhất là đối với nước ta bởi nó không tốn

kém, lại có sẵn trong tự nhiên Do đó nâng cao chất lượng cuộc sống cho những vùngnông thôn, vùng sâu, vùng xa và miền núi

Hiện nay, NLMT được ứng dụng khá phổ biến trong lĩnh nông nghiệp để sấy các sảnphẩm như ngũ cốc, thực phẩm, nhằm giảm tỷ lệ hao hụt và tăng chất lượng sản phẩm.Ngoài mục đích để sấy các loại nông sản, NLMT còn được dùng để sấy các loại vật liệunhư gỗ

Sấy là quá trình tách ẩm từ vật liệu Điều kiện cần thiết để sấy khô hay tách ẩm làphải cung cấp nhiệt để làm bay hơi nước trong vật liệu sấy, đồng thời dùng không khíthổi vào để mang hơi nước đó đi

Trong thiết bị sấy dùng NLMT nhiệt được cung cấp bởi việc hấp thụ trực tiếp năng

lượng bức xạ Mặt Trời của vật liệu sấy Hơi nước sinh ra được mang đi bởi không khí

thổi ngang qua vật sấy Không khí chuyển động được là nhờ quá trình đối lưu tự nhiênhoặc dùng quạt thổi cưỡng bức Thiết bị sấy dùng năng lượng Mặt Trời gồm các loại phổbiến sau:

1.2.2.1 Tủ sấy dùng năng lượng Mặt Trời

Thiết bị này có hình dạng là một cái tủ, một mặt của tủ là kính để thu bức xạ MặtTrời chuyển thành năng lượng nhiệt làm tăng nhiệt độ của không khí, buồng sấy và sảnphẩm sấy, còn các mặt khác được bọc cách nhiệt Thường thì ánh sáng Mặt Trời chiếutrực tiếp đến vật sấy và ẩm thoát ra được không khí lưu thông cuốn đi Quá trình lưuthông của không khí có thể là đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức do quạt thổi, ẩm

được thoát ra từ bên trên Vật sấy được nằm trong các khay với từng lớp mỏng và đặt

trong tủ sấy Thiết bị này được dùng để sấy các loại trái cây hay ngũ cốc như nho, lúa

thóc,…

Hình 1.5 Tủ sấy trái cây dùng năng lượng Mặt Trời, tủ sấy cố định

1.2.2.2 Thiết bị sấy kiểu nhà kính

Thiết bị sấy nhà kính có đặc trưng là các mặt hướng về phía Mặt Trời được làm bằngkính, còn các mặt khác được cách nhiệt tốt và làm bằng các vật liệu chịu nhiệt và không

ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sấy

Đối với các nước có khí hậu lạnh thì mô hình nhà kính được sử dụng rộng rãi trong

công việc ươm cây giống, trồng rau và hoa Nhà kính có thể giữ được nhiệt độ cần thiết

cho môi trường bên trong khi trời có mây hoặc vào ban đêm

Thiết bị sấy loại này còn dùng đế sấy chè với nhiệt độ đều, chất lượng sản phẩm rấttốt Hầm sấy kiếu nhà kính có hệ thống hút ẩm dùng để sấy nông sản như ngô, khoai, sắn

Hình 1.6 Mô hình nhà kính được sử dụng trong công việc ươm cây giống, trồng rau, hoa và sấy chè.

1.2.2.3 Lò sấy gỗ bằng năng lượng Mặt Trời

Lâm trường M'Đrắc (Đắc Lắc) vừa đưa lò sấy gỗ bằng NLMT vào sử dụng thay cho

lò sấy bằng hơi, không chỉ rút ngắn thời gian sấy, giảm chi phí về nhân công, chất đốt màcòn ổn định về hình dạng, nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ

Hình 1.7 Lò sấy gỗ bằng NLMT đầu tiên của Tây Nguyên

Đây là lò sấy gỗ bằng NLMT đầu tiên của Tây Nguyên và cũng là lò sấy có các thiết

bị tiên tiến nhất của Việt Nam hiện nay Lò sấy gỗ này hoạt động thông qua nguyên lýhiệu ứng nhà kính (bức xạ nhiệt) và toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng tự động hoá

từ khâu phun ẩm, gia tăng nhiệt độ, thông gió và tốc độ quạt,…

Theo thiết kế, lò sấy có công suất 50m khối gỗ/mẻ Mỗi mẻ sấy kéo dài 15 ngày (tiếtkiệm được 60 đến 70 % thời gian, chi phí so với sấy bằng hơi) và tuỳ theo từng nhóm gỗ,

độ dày của gỗ người điều khiển đặt chương trình làm việc để có chế độ sấy thích hợp.Trường hợp thiếu ánh nắng mặt trời, lò sấy sẽ được nồi hơi cung cấp nước nóng để bổsung năng lượng nhiệt giúp lò hoạt động bình thường Đối với gỗ thường phải sấy ở nhiệt

độ không cao Do vậy, sử dụng NLMT để sấy gỗ rất thích hợp và chúng ta có thể tiết

kiệm được một phần lớn năng lượng Trong hệ thống sấy gỗ thường người ta dùng thêmnguồn năng lượng dự phòng để sấy vào ban đêm, hay những ngày nắng yếu Bộ phận hấpthụ của hệ thống sấy thường là một khoan kiểu lồng kính gồm có các tấm hấp thụ bức xạMặt Trời bằng kim loại để gia nhiệt cho không khí trong đó và khí nóng được quạt hút vàthổi đến sản phẩm sấy (gỗ), không khí nóng ở đây có thể chuyển động tuần hoàn

Lò sấy gỗ bằng NLMT này do chương trình Lâm nghiệp Việt - Đức tài trợ, với tổng số

đầu tư 1,5 tỷ đồng

1.2.3.Tấm năng lượng Mặt Trời (Collector )

Tấm năng lượng mặt trời là thiết bị để thu nhận năng lượng từ ánh sáng mặt trời.Thuật ngữ này được sử dụng để chỉ chung cả các tấm năng lượng mặt trời để nung nướcnóng (cung cấp nước nóng dùng trong nhà) hay tấm quang điện (cung cấp điện năng)

1.2.3.1 Máy nước nóng năng lượng Mặt Trời

1.2.3.1.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của Collector:

Bất cứ vật thể nào mà để dưới ánh nắng mặt trời đều hấp thụ nhiệt và ta có thể cảmnhận được bằng cách sờ tay vào nó Nhưng bộ góp năng lượng mặt trời “Collector” đượctạo thành bởi các vật liệu mà có thể hấp thụ tốt nhất năng lượng bức xạ Mặt Trời

Collector hấp thụ nhiệt từ bức xạ mặt trời và truyền nhiệt cho nước (hoặc không khí)chứa trong đó Nước nóng trong các ống của bề mặt trao đổi nhiệt giãn nở và do đó cóthể chuyển động lên phía trên nhờ hiệu ứng Syphon nhiệt rồi đi vào bình chứa, lúc đó

nước có nhiệt độ thấp hơn đi từ dưới bình chứa theo ống xuống vào phần dưới của

Collector Bằng cách này Collector có thể tập trung hầu hết phần lớn nhiệt từ mặt trờimỗi ngày

Điều quan trọng nữa là Collector phải cấu tạo sao cho để hạn chế sự mất mát nhiệt

do quá trình tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh và vào ban đêm khi nhiệt độ môi trườngxuống thấp Để đảm bảo được điều đó tốt nhất là phải bọc cách nhiệt cho Collector, bìnhchứa và các đường ống nối Bản thân của Collector tạo thành một hộp không khí kín do

đó không khí nóng không thể thoát ra được, phía sau Collector cũng có lớp cách nhiệt, do

đó nhiệt không thể truyền dễ dàng ra ngoài, phía trước của Collector là một tấm phủ

trong suốt, thường là kính, nhiều khi dùng tấm nhựa trong, lớp phủ trong suốt này còn cótác dụng làm tăng quá trình hấp thụ nhiệt nhờ hiệu ứng nhà kính

Vậy vấn đề là cần phải làm sao để có một Collector mà có thể thu nhận càng nhiềunhiệt càng tốt và mất mát nhiệt càng ít càng tốt Không thể có một Collector và cũng nhưmột cách lắp đặt hoàn hảo về mọi mặt và thích hợp cho mọi đối tượng Trong phần nàychỉ đưa ra một số lựa chọn cho việc thiết kế và lắp đặt một Collector thỏa mãn chỉ tiêusau: dễ lắp đặt nhất, hiệu quả nhất

1.2.3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy nước nóng Mặt Trời:

Khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm collector, dưới tác dụng của bức xạ nhiệt,

nước trong tấm Collector sẽ nóng dần lên và trở nên nhẹ hơn Nước lạnh từ bồn chứa có

khối lượng riêng nặng hơn sẽ di chuyển xuống bên dưới tấm Collector, đẩy nước nóng cókhối lượng riêng nhẹ hơn di chuyển lên phía trên bồn chứa Quá trình này diễn ra liên tục

cho đến khi nước trong bồn nóng lên và không còn chênh lệch về nhiệt độ Đây gọi là

quá trình đối lưu nước nóng tự nhiên

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động của máy nước nóng Mặt Trời:

- Khi ta mở van nước nóng, nước lạnh từ bồn lạnh sẽ chảy qua bồn nước nóng theo trọnglực và đẩy nước nóng ra ngoài Nhiệt độ nước nóng năng lượng mặt trời đạt khoảng 45oC

– 85oC tùy theo loại máy nước nóng và vị trí lắp đặt Giải pháp này chỉ áp dụng được chocác vị trí bồn đặt ở trên cao và tấm Collector đặt ở dưới thấp hơn bồn nước nóng

- Ngoài ra máy nước nóng năng lượng mặt trời Solar-BK còn được thiết kế kèm theo với

bộ điều khiển gia nhiệt điện BHeateK-Value, mục đích để bổ sung thêm gia nhiệt bằng

điện làm cho nước luôn nóng trong mọi điều kiện, thời tiết, nhất là cho những ngày trời

không nắng hoặc mưa bão kéo dài

Hệ thống máy nước nóng NLMT ngày càng trở nên phổ biến do lợi ích và sự tiện lợi

do nó mang lại Ngoài việc có tuổi thọ cao hay tiết kiệm được điện năng, máy nước nóngNLMT còn làm cho người tiêu dùng an tâm vì an toàn, không lo bị điện giật hay bỏng

nước sôi bất ngờ và thân thiện với môi trường, điều mà người dân đã dần dần có ý thức

khác hơn trước Cùng với ý thức tiết kiệm điện năng cho xã hội và chi phí cho gia đình,

chính sách hỗ trợ 1.000.000 đồng đầu tư ban đầu cho người dân khi lắp đặt máy nướcnóng bằng năng lượng mặt trời của chính quyền Thành Phố Hồ Chí Minh cách đây khônglâu, thị trường máy nước nóng NLMT sôi động hẳn lên

Ứng dụng đơn giản, phổ biến và hiệu quả nhất hiện nay của NLMT là dùng để đunnước nóng Các hệ thống nước nóng dùng NLMT đã được dùng rộng rãi ở nhiều nước

trên thế giới

Hình 1.9 Hệ thồng cung cấp nước nóng dùng NLMT

Ở Việt Nam hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT đã và đang được sử dụng

rộng rãi trong cả nước (hình 1.9) Các hệ thống này đã tiết kiệm cho người sử dụng một

lượng đáng kể về năng lượng, góp phần rất lớn vào việc thực hiện chương trình tiết kiệmnăng lượng của nước ta và bảo vệ môi trường

Hình 1.10 Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT dùng bộ thu cố định kiểutấm phẳng

Hệ thống cung cấp nước nóng dùng NLMT hiện nay ở Việt Nam cũng như trên thếgiới chủ yếu dùng bộ thu cố định kiểu tấm phẳng hoặc dãy ống có cánh nhận nhiệt, vớinhiệt độ nước sử dụng 600C thì hiệu suất của bộ thu khoảng 45%, còn nếu sử dụng ởnhiệt độ cao hơn thì hiệu suất còn thấp.

1.2.3.1.3 Hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ thấp

Hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ thấp dùng NLMT hiện nay được sử dụngrộng rãi trong sinh hoạt gia đình hoặc trong nhà hàng, khách sạn với mục đích tắm giặt,rửa chén bát, hâm nóng bể bơi và hâm nóng nước trước lúc nấu nhằm tiết kiệm năng

lượng,…Thiết bị chủ yếu của hệ thống này đó là Collector hấp thụ bức xạ nhiệt Mặt Trời

1.2.3.1.4 Hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ cao

Đối với các Collector hấp thu năng lượng mặt trời để cung cấp nước nóng như trên,

khi sử dụng ở nhiệt độ cao thì hiệu suất sẽ giảm Do vậy để cung cấp nước nóng với nhiệt

độ lớn hơn 800C để sử dụng trong các hệ thống lạnh hay sản xuất hơi nước trong các nhà

máy nhiệt điện thì chúng ta cần có các bộ thu đặc biệt hơn

1.2.3.2 Tấm quang điện Mặt Trời:

Tấm quang điện mặt trời chứa nhiều dãy pin năng lượng mặt trời có thể chuyển ánh

sáng thành điện năng Pin năng lượng mặt trời có thể gọi là pin quang điện Pin quangđiện có tác dụng hấp thụ năng lượng của mặt trời và tạo ra dòng điện giữa 2 cực điện

Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1KW/m² đến mặt đất (khi Mặt Trời

đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển)

*Cấu tạo và cách lắp đặt tấm quang điện Mặt Trời

Các tinh thể silic (Si) hay gali asenua (GaAs) là các vật liệu được sử dụng làm pinmặt trời Trong đó, Gali asenua đặc biệt được dùng cho pin mặt trời, tuy nhiên thỏi tinhthể silic cũng có thể được dùng Đa tinh thể silic có hiệu suất kém hơn vì thế giá thànhcũng thấp hơn

Khi để trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời, một pin silic có đường kính 6cm có thể sản

xuất dòng điện khoảng 0,5Ampe ở 0,5Volt

Tấm NLMT tạo thành từ nhiều pin mặt trời Mặc dù mỗi pin chỉ cung cấp một lượngnhỏ năng lượng, nhưng nhiều pin trải dài trên một diện tích lớn tạo nên nguồn năng lượng

đủ dùng Để đạt được hiệu năng tốt nhất, tấm năng lượng phải hướng trực tiếp đến Mặt

Trời

1.2.4 Thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí dùng năng lượng Mặt Trời

Trong số những ứng dụng của NLMT thì làm lạnh và điều hoà không khí là ứngdụng hấp dẫn nhất vì nơi nào khí hậu nóng nhất thì nơi đó có nhu cầu về làm lạnh lớnnhất, đặc biệt là ở những vùng xa xôi hẻo lánh thuộc các nước đang phát triển không có

lưới điện quốc gia và giá nhiên liệu quá đắt so với thu nhập trung bình của người dân

Với các máy lạnh làm việc trên nguyên lý biến đổi NLMT thành điện năng nhờ pin MặtTrời là thuận tiện nhất, nhưng trong giai đoạn hiện nay giá thành pin Mặt Trời còn quácao Ngoài ra các hệ thống lạnh còn được sử dụng NLMT dưới dạng nhiệt năng để chạymáy lạnh hấp thụ, loại thiết bị này ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế, tuynhiên hiện nay các hệ thống này vẫn chưa được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi vìgiá thành còn rất cao và hơn nữa các bộ thu dùng trong các hệ thống này chủ yếu là bộthu phẳng với hiệu suất còn thấp (dưới 45%) nên diện tích lắp đặt bộ thu cần rất lớn chưaphù hợp với yêu cầu thực tế Ở Việt Nam cũng đã có một số nhà khoa học nghiên cứu tối

ưu hoá bộ thu NLMT kiểu hộp phẳng mỏng cố định có gương phản xạ để ứng dụng trong

kỹ thuật lạnh, với loại bộ thu này có thể tạo được nhiệt độ cao để cấp nhiệt cho máy lạnhhấp thụ, nhưng diện tích mặt bằng cần lắp đặt hệ thống cần phải rộng

* Hệ thống lạnh hấp thụ dùng năng lượng Mặt Trời và hướng nghiên cứu về thiết bị sử dụng năng lượng Mặt Trời:

Hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng NLMT là một đề tài hấp dẫn có tính thời sự đã và

đang được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu, nhưng vấn đề sử dụng bộ

thu NLMT nào cho hiệu quả và thực tế nhất thì vẫn còn là một đề tài cần phải nghiêncứu, vì với các bộ thu kiểu tấm phẳng hiện nay với nhiệt độ 100oC thì hiệu suất rất thấp(nếu sử dụng nhiệt độ lớn hơn 80oC 45%), do đó cần có một mặt bằng rất lớn để lắp đặt

bộ thu cho một hệ thống điều hòa không khí bình thường

Vấn đề sử dụng NLMT đã được các nhà khoa học trên thế giới và trong nước quantâm

Máy lạnh hấp thụ dùng NLMT có thể sử dụng ở nhiều mục đích khác nhau như làm lạnhsản phẩm trong công nghiệp (cấp đông hoặc bảo quản) hoặc điều hòa không khí

Hình 1.11 Hệ thống làm mát không khí dùng NLMTHình trên là sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát không khí sử dụng NLMT Đối vớinhững vùng vừa có nhu cầu làm mát không khí vào mùa hè và sưởi ấm, cung cấp nước

nóng vào mùa đông thì ta có thể sử dụng hệ thống có sơ đồ nguyên lý như hình bên dưới

Hình 1.12 Hệ thống cung cấp nước nóng và điều hòa không khí dùng NLMTHình dưới đây là hệ thống máy lạnh hấp thụ sử dụng NLMT với chất tải nhiệt là nước.

Hình 1.13 Máy lạnh sử dụng NLMT

Mặc dù tiềm năng của NLMT rất lớn, nhưng tỷ trọng năng lượng được sản xuất từNLMT trong tổng năng lượng tiêu thụ của thế giới vẫn còn khiêm tốn Nguyên nhân

chính chưa thể thương mại hóa các thiết bị và công nghệ sử dụng NLMT là do còn tồn tại

một số hạn chế lớn chưa được giải quyết:

- Giá thành thiết bị còn cao: vì hầu hết các nước đang phát triển và kém phát triển lànhững nước có tiềm năng rất lớn về NLMT nhưng để nghiên cứu và ứng dụng NLMT lại

đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn, nhất là để nghiên cứu các thiết bị làm lạnh và điều hòa không

khí bằng NLMT cần chi phí quá cao so với thu nhập của người dân ở các nước nghèo

- Hiệu suất thiết bị còn thấp: nhất là các bộ thu năng lượng mặt trời dùng để cấp nhiệt chomáy lạnh hấp thu cần nhiệt độ cao trên 850C thì các bộ thu phẳng đặt cố định bình thường

có hiệu suất rất thấp, do đó thiết bị lắp đặt còn cồng kềnh chưa phù hợp với nhu cầu lắp

đặt và về mặt thẩm mỹ Các bộ thu có gương parabolic hay máng parabolic trụ phản xạ

bình thường thì thu được nhiệt độ cao nhưng vấn đề định vị hướng hứng nắng theo

phương Mặt Trời rất phức tạp.nên không thuận lợi cho việc vận hành

- Việc triển khai ứng dụng thực tế còn hạn chế: về mặt lý thuyết, NLMT là một nguồn

năng lượng sạch, rẻ tiền và tiềm tàng, nếu sử dụng nó hợp lý sẽ mang lại lợi ích kinh tế

và môi trường rất lớn

Việc nghiên cứu về lý thuyết đã tương đối hoàn chỉnh Song trong điều kiện thựctiễn, các thiết bị sử dụng NLMT lại có quá trình làm việc không ổn định và không liêntục, hoàn toàn biến động theo thời tiết, vì vậy rất khó ứng dụng ở quy mô công nghiệp

Đặc biệt là trong kỹ thuật lạnh và điều tiết không khí, vấn đề nghiên cứu đưa ra bộthu NLMT để cấp nhiệt cho chu trình máy lạnh hấp thụ đã và đang được nhiều nhà khoa

học quan tâm nhằm đưa ra bộ thu hoàn thiện và phù hợp nhất để có thể triển khai ứngdụng rộng rãi vào thực tế

Hình 1.14 Hệ thống bộ thu NLMT dùng ống nhiệt cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụdùng làm lạnh không khí

1.2.5 Bếp nấu dùng năng lượng Mặt Trời

Bếp năng lượng Mặt Trời là thiết bị giữ các tia nắng và dùng năng lượng này để đunnấu các loại thực phẩm hoặc đun nước sôi

Một trong các thiết kế là gồm một cái thau bằng nhôm, được cách ly tốt đặt trong mộthộp gỗ Một tấm kiếng đậy trên miệng thau có gắn với một tấm phản chiếu ở phía sau.Các thiết kế dùng gương hay thấu kính Fresnel để hội tụ ánh nắng vào điểm cần đunnấu Các bếp này có thể đạt công suất vài trăm Watt và nhiệt độ tới 200oC

Hình 1.15 Bếp năng lượng Mặt Trời dùng gương lõm

1.2.5.1 Lợi ích và nguyên tắc chung

- Nếu loại bếp này thay được đa số bếp củi, chặn được phần nào nạn phá rừng, và tiếntrình sa mạc hóa ở nhiều vùng đất

- Ánh nắng là nguồn năng lượng miễn phí

- Nhiều kiểu bếp thiết kế với vật liệu rẻ tiền, có những kiểu không đắt tiền vẫn có thể

dùng được đến 10 năm Các kiểu bếp này có thể nhanh chóng trở thành một nguồn công

ăn việc làm quan trọng cho thủ công nghệ và tiểu công nghệ, nhất là tại các xứ nóng

- Bếp năng lượng mặt trời không thải ra khói Tổ chức Y tế Thế giới cho biết đun bếpbằng củi cho hai bữa ăn hàng ngày gây thiệt hại cho phổi tương đương như hút hai góithuốc lá

- Các kiểu bếp bằng thùng, hộp cac-tông không gây phỏng cho trẻ em trong lúc đang đun.Các kiểu này, vì không có lửa ngọn, cũng khó phát cháy nếu bị quên trông chừng

b) Nguyên tắc chung:

Hiện nay đã có rất nhiều loại bếp năng lượng mặt trời Tất cả các bếp này đều dựa

trên đa số các nguyên tắc sau đây:

- Hội tụ ánh nắng: Các thiết kế dùng gương hoặc kim loại có độ phản chiếu cao (như giấy

nhôm) để hội tụ ánh sáng Mặt Trời tập trung vào một vùng nhỏ

- Chuyển ánh sáng thành nhiệt: Màu đen có tính chất hấp thụ nhiệt tốt, nên người ta haydùng sơn đen bên trong các thiết kế

- Chất liệu dẫn nhiệt tốt: Dùng các kim loại có đặc tính dẫn nhiệt nhanh thì bếp maunóng, thức ăn mau chín hơn

- Giữ nóng: Một tấm thủy tinh, hoặc một lớp chất dẻo trong suốt cũng đủ để cho ánh sángvào trong Một khi ánh sáng đã biến thành sức nóng rồi thì lớp thủy tinh hoặc chất dẻokhông cho sức nóng thoát ra Đó chính là hiệu ứng nhà kính nhằm giữ lại sức nóng trongbếp Không khí bên trong càng được cách ly tốt với không khí bên ngoài thì nhiệt năng

càng cao Điều này khiến bếp có được nhiệt độ cao trong các ngày trời lạnh hoặc trời gió

không kém các ngày trời trong, nắng nóng Và cũng khiến cho bếp tiếp tục đun bình

thường, đồ ăn vẫn chín nếu bếp đã nóng mà có mây kéo đến che từ 20 - 30 phút Nhiều

thiết kế với giá thành rẻ dùng tấm cac-tông bọc kim loại để phản chiếu trở lại ánh sángthoát ra từ bếp

1.2.5.2 Bếp hình hộp

a) Nguyên lý cấu tạo:

Bếp hình hộp có thể đưa nhiệt độ lên đến 150°C (300°F) Vật liệu cách nhiệt bêntrong cần phải chịu nổi nhiệt độ này mà không chảy Nhiều vật liệu rẻ tiền có thể thỏamãn yêu cầu này Phần lớn hơi nóng bốc lên phía trên, nơi có che bằng thủy tinh hoặcchất dẻo nên chỉ cần để chút ít vật cách nhiệt bốn bên thành bếp là đủ Bên trong hộp cần

có nồi, bình hoặc mâm bằng kim loại dẫn nhiệt để đun Đáy nồi, bình, mâm được sơn

đen, có thể dùng sơn đen không độc khi nhiệt độ tăng cao

b) Ưu diểm, khuyết điểm của bếp:

- Tuy nhiên, vì độ sôi của nước là 100°C (212°F), nên cần lưu ý với các thức ăn có hơi

ẩm, không nên để lâu quá

- Không được mở trong khi đun nấu, vì hơi nóng sẽ thoát ra ngoài

- Khi mở nấp phải cẩn thận vì có thể bị phỏng tay

- Cứ mỗi nửa giờ (không cần chính xác 30 phút) phải xoay hướng

- Tại châu Âu, không thể dùng được từ cuối tháng 10 đến giữa tháng 2 dương lịch

- Nặng khoảng 15kg và không chịu được mưa

1.2.5.3 Bếp Parabol

a) Nguyên lý cấu tạo:

Hình 1.16 Cấu tạo của bếp Parabol

Bếp nấu Parabol có nguyên lý cấu tạo như hình vẽ Đế đặt nồi (1) làm bằng khungkim loại dẫn nhiệt tốt, đế được gắn với hệ thống chân đỡ (nhưng cách nhiệt với hệ thống

chân đỡ), đế đặt nồi có thể được đưa vào, đưa ra và đưa lên, đưa xuống khỏi tâm của bếp

Nồi chứa thức ăn (2) là nồi nấu bình thường bên ngoài được sơn màu đen (chọn loại sơn

có độ hấp thụ cao) để có thể hấp thụ ánh sáng tốt, khi cần nướng (thịt, cá…) thì có thể

thay nồi bằng tấm inox, dung tích của nồi tùy thuộc vào kích thước của bếp và tùy thuộcvào thời gian chúng ta cần nấu chín thức ăn Mặt phản xạ (3) làm bằng kim loại (nhôm,thép trắng hoặc inox) đánh bóng nhẵn để có độ phản xạ cao Mặt phản xạ là mặt Paraboltròn xoay được giá tựa vào khung như hình vẽ để có thể nhận ánh sáng từ Mặt Trời

Khung đỡ (4) làm bằng kim loại, nhựa hoặc gỗ có mặt Parabol tròn xoay để có thể gá mặt

phản xạ lên trên khung, khung được chế tạo sao cho có thể tháo lắp dễ dàng Thanhchống điều chỉnh (5) làm bằng kim loại hoặc gỗ cứng để điều chỉnh chảo Parabol xoayquanh một trục nằm ngang Hệ thống chân đỡ (6) làm bằng kim loại, nhựa hoặc gỗ cứng

có thể dễ dàng tháo gỡ hoặc xếp gọn Hệ thống chân đỡ được đặt trên 4 bánh xe và có thểdàng di chuyển và xoay theo hướng mặt trời