NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DÙNG ĐỂ NẤU ĂN BẾP HỘI TỤ

Vấn đề đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế và nhu cầu dân sinh đã trở thành mối quan tâm hàng ưu tiên của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Vấn đề này càng thêm nóng bỏng khi các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt dần với sự khai thác quá mức của con người.Con người đã và đang tìm nhiều nguồn năng lượng thay thế nhằm đáp ứng nhu cầu trong tương lai của mình. Ai cũng nghĩ năng lượng hạt nhân là giải pháp tối ưu nhưng sau khi xảy ra thảm họa hạt nhân ở Fukushima hồi tháng 32011 ở Nhật Bản làm mọi người phải suy nghĩ lại. Và năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng có thể coi là vô tận, rất an toàn mà bấy lâu nay mọi người bỏ quên. Do đó hôm nay em chọn đề tài: “ Năng Lượng Mặt Trời – Nguồn năng lượng sạch trong tương lai” để cho mọi người tiếp cận gần hơn với nguồn năng lượng này. Năng lượng là một trong những yếu tố thiết yếu cho sự tồn tại và phát triển của xã hội. Trong nhiều thập kỉ qua việc tiêu thụ năng lượng trên thế giới tang lên cùng phát triển kinh tế và hơn nữa năng lượng có tính quyết định đối với hệ thống chính trị, hòa bình quốc gia hay sự phát triển bền vững của các quốc gia. Nói năng lượng là nói đến năng lượng hóa thạch như than đá và đặc biệt là dầu và các sản phẩm từ dầu mỏ. Cho đến nay, phần lớn các nguồn năng lượng mà chúng ta đang sử dung bắt nguồn từ năng lượng hóa thạch là loại năng lượng dưới dạng tài nguyên, được khai thác lên và sử dụng. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp trên thế giới đang không ngừng phát triển và ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của các quốc gia trên thế giới. Nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt từ đó những nghiên cứu về nguồn năng lượng thay thế năng lượng khoáng sản đang trở nên cấp bách. Mục tiêu đề tài: Đề tài thực hiện với mục tiêu tìm hiểu nghiên cứu về nhiệt và năng lượng nhiệt , tìm hiểu tính khả thi , vấn đề kĩ thuật, kinh tế và ảnh hưởng đến môi trường nhằm ứng dụng và thực tiễn mang lại hiệu quả kinh tế cao. Giới hạn đề tài: vì thời gian thực hiện và nghiên cứu còn hạn chế nên phần lý thuyết trong đề tài chỉ đưa ra định nghĩa về năng lượng mặt trời và các phương pháp biến đổi năng lượng nhiệt. ‘cấu trúc đề tài’

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



KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

TIỂU LUẬN

Đề tài: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

NẤU ĂN DẠNG HỘI TỤ

Giảng viên hướng dẫn: ThS HOÀNG TRÍ

Sinh viên thực hiện: MẠC VĂN DŨNG

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2014

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian

từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian đang học tập tại trường Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy cũng như tất cả các sinh viên thuộc các chuyên ngành Khoa Học Kĩ Thuật khác Đó là môn học “Năng Lượng Và Quản Lý Năng Lượng”

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Trí đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì

em nghĩ bài thu hoạch này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy

Bài thu hoạch được thực hiện trong khoảng thời gian gần 1 tuần Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Tuy đã có rất nhiều cố gắng nhưng chắc chắn tiểu luận của em có rất nhiều thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý của thầy và các bạn sinh viên

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

MẠC VĂN DŨNG

TÓM TẮT TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI NẤU ĂN DẠNG HỘI TỤ

Vấn đề đa dạng hóa nguồn cung cấp năng lượng phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế và nhu cầu dân sinh đã trở thành mối quan tâm hàng ưu tiên của hầu hết các quốc gia trên thế giới Vấn đề này càng thêm nóng bỏng khi các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt dần với sự khai thác quá mức của con người

Con người đã và đang tìm nhiều nguồn năng lượng thay thế nhằm đáp ứng nhu cầu trong tương lai của mình Ai cũng nghĩ năng lượng hạt nhân là giải pháp tối ưu nhưng sau khi xảy ra thảm họa hạt nhân ở Fukushima hồi tháng 3/2011 ở Nhật Bản làm mọi người phải suy nghĩ lại Và năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng có thể coi là vô tận, rất an toàn mà bấy lâu nay mọi người bỏ quên Do đó hôm nay em chọn

đề tài: “ Năng Lượng Mặt Trời – Nguồn năng lượng sạch trong tương lai” để cho mọi người tiếp cận gần hơn với nguồn năng lượng này

Năng lượng là một trong những yếu tố thiết yếu cho sự tồn tại và phát triển của xã hội Trong nhiều thập kỉ qua việc tiêu thụ năng lượng trên thế giới tang lên cùng phát triển kinh tế và hơn nữa năng lượng có tính quyết định đối với hệ thống chính trị, hòa bình quốc gia hay sự phát triển bền vững của các quốc gia

Nói năng lượng là nói đến năng lượng hóa thạch như than đá và đặc biệt là dầu và các sản phẩm từ dầu mỏ Cho đến nay, phần lớn các nguồn năng lượng mà chúng ta đang

sử dung bắt nguồn từ năng lượng hóa thạch là loại năng lượng dưới dạng tài nguyên, được khai thác lên và sử dụng

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp trên thế giới đang không ngừng phát triển và ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của các quốc gia trên thế giới Nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt từ đó những nghiên cứu về nguồn năng lượng thay thế năng lượng khoáng sản đang trở nên cấp bách

Mục tiêu đề tài: Đề tài thực hiện với mục tiêu tìm hiểu nghiên cứu về nhiệt và năng

lượng nhiệt , tìm hiểu tính khả thi , vấn đề kĩ thuật, kinh tế và ảnh hưởng đến môi trường nhằm ứng dụng và thực tiễn mang lại hiệu quả kinh tế cao

Giới hạn đề tài: vì thời gian thực hiện và nghiên cứu còn hạn chế nên phần lý

thuyết trong đề tài chỉ đưa ra định nghĩa về năng lượng mặt trời và các phương pháp biến đổi năng lượng nhiệt

‘cấu trúc đề tài’

Chương 1: Giới Thiệu

Lịch sử : Một trong những bếp năng lượng mặt trời xưa nhất được biết đến đã được chế tạo bởi nhà khoa học Thụy Sĩ Horace -Bénédict de Saussure năm 1767 Năm 1945,

đã có những bếp hình hộp được chế tạo tại Ấn Độ Bếp dùng hiệu ứng nhà kính được đề xướng bởi giáo sư Roger Bernard ở Lyon (Pháp) năm 1976

Ứng dụng: Dùng ánh nắng đun nấu thay củi, trấu, than, dầu lửa, hơi đốt, giúp giữ được ôxy và tránh thải ra thêm điôxít cacbon vào khí quyển Bếp điện đôi khi cũng dùng điện sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện đốt than đá hoặc dầu hỏa, do đó vẫn góp phần làm ô nhiễm khí quyển và làm quả đất nóng thêm

Chương 2: Tổng Quan Về Nghiên Cứu Đề Tài

- Lịch sử hình của bếp nấu NLMT

- Bếp nấu bằng NLMT có rất nhiều loại khác nhau, nhưng qua quá trình nghiên cứu

lý thuyết và thực nghiệm trong mấy năm qua, chúng ta có 2 loại bếp rất phù hợp với điều kiện Việt Nam đó là loại bếp hình hộp (hình 1.4) dùng để nấu cơm, nấu nước và bếp parabôn (hình 1.2) dùng để nấu thức ăn khi cần nhiệt độ cao

- Tìm hiểu nghiên cưú nguyên tắc hoạt động của bếp nấu NLMT , cấu tạo của bếp

nấu dạng hình hốp, cách sử dụng mô hình thực của bếp nấu dạnghình hộp

- Tìm hiểu về điều kiện khí hậu nước ta có thích hợp với ứng dụng cuả đềtài, các

vùng nào có thể cần đưa dự án của đề tài vào ứng dụng thực tế

- Các nguồn lợi ích từ đề tài mang lại cho cuộc sống cuả con người , thiên nhiên Có

ảnh hưởng gì tới sinh hoạt , môi trường sống của chung ta hay không

- Nắm rõ ưu, khuyết điểm và những mặt hạn chế của bếp nấu này

Chương 3: cơ sở lý thuyết,chế tạo 3.1 Cơ sở lý thuyết :

- Bếp năng lượng mặt trời sử dụng nguồn nhiệt từ ánh nắng

• Hội tụ ánh nắng: Các thiết kế dùng gương hoặc kim loại có độ phản chiếu cao (như giấy nhôm) để đưa ánh sáng và sức nóng mặt trời tập trung vào một vùng nhỏ

• Chuyển ánh sáng thành sức nóng: Màu đen có tính chất hút nóng, nên người ta hay dùng màu đen bên trong các thiết kế

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

• Giữ nóng: Một tấm thủy tinh, một bao nylon trong suốt, hoặc một lớp chất dẻo trong suốt nào khác cũng đủ để cho ánh sáng vào trong Một khi ánh sáng đã biến thành sức nóng rồi thì lớp thủy tinh hoặc chất dẻo không cho sức nóng thoát ra Đó chính là hiệu ứng nhà kính nhằm giữ lại sức nóng trong bếp Không khí bên trong càng được cách ly

kỹ với không khí bên ngoài thì hiệu 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 trong hai ba mươi phút Nhiều thiết kế với giá thành rẻ dùng tấm cac-tông bọc kim loại chẳng hạn để phản chiếu trở lại ánh sáng thoát ra từ bếp

Nguyên lý cấu tạo

1 Đế đặt nồi

2 Nồi chứa thức ăn

3 Mặt phản xạ

4 Khung đỡ

5 Thanh chóng điều chỉnh

6 Hệ thống chân đế

- Đế đặt nồi (1) làm bằng khung kim loại dẫn nhiệt tốt ,được gắn trên hệ thống chân đỡ

và có thể di chuyển lên xuống và ra vào khỏi tâm bếp một cách dễ dàng Nồi nấu thức ăn (2) được sơn màu đen để tang khả năng hấp thụ nhiệt Mặt phản xạ (3) làm bằng kim loại (nhôm, inox) có độ nhẵn để phản gắn gương phản xạ lên, thanh điều chỉnh (5) có tác dụng điều chỉnh chảo parabol quay quanh trục nằm ngang

3.2 Chế tạo bếp

Chương 4 : Phương Hướng Và Các Giải Pháp

- 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 có rất đa dạng, nhưng trong đó thiết

bị nấu ăn và cung cấp nước nóng 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 Bếp năng lượng Mặt Trời đem lại nhiều lợi ích về môi sinh , kinh tế, và sức khỏe bỡi vậy chúng ta cần có các phương hướng và giải pháp để đưavào sử dụng rộng rãi ở nước ta

- 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 2900 giờ nắng và với cường

độ bức xạ cao, lên đến 950W/m^2 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 ở Yên Lạc tỉnh Vĩnh Phúc Riêng đối với tỉnh Vĩnh Phúc là tỉnh có số giờ nắng cao, trung bình hàng năm số giờ nắng dao động khoảng 1.700-1.800 giờ Hiện tại, trên địa bàn tỉnh hầu hết các xã nông thôn, miền núi, người dânđều đun nấu bằng củi, rơm rạ, nên ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe cũng nhưmôi trường sinh thái Từ thực tế đó, Sở Khoa học và Công nghệ Vĩnh Phúc đã hợp tác với Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội để thực hiện đề tài “Nghiên cứu, triển khai ứng dụng thiết bị năng lượng mặt trời tại vùng nông thôn, miền núi tỉnh Vĩnh Phúc” với mục tiêu được đặt ra là nghiên cứu cải tiến, thiết kế chế tạo và triển khai ứng dụng một số thiết bị sử dụng nguồn năng lượng mặt trời phù hợp với điều kiện thực tế của người dân nông thôn, miền núi trên địa bàn tỉnh.Tuy nhiên, bếp này cũng có những nhược điểm riêng của nó: Do ánh nắng mặt trời có tính chất phân tán, nên khi sử dụng sẽ bị tổn thất nhiệt, khả năng tích nhiệt chậm nên các món chiên, xào không thể ngon như bếp gas Nếu cải thiện được vấn đề này, bổ sung thêm vài chi tiết công nghệ thì có thể triển khai để sử dụng đại trà với quy mô lớn hơn

- Trong thời gian tới cần nhân rộng mô hình trên các vùng cao và nông thôncủa cả

nước chứ không phải chỉ ở Vĩnh Phúc

KẾT LUẬN

- Bếp năng lượng Mặt Trời đem lại nhiều lợi ích về môi sinh, kinh tế, và sức

khỏe như sau:

• Dùng ánh nắng đun nấu thay củi, trấu, than, dầu lửa, hơi đốt, giúp giữ được ôxy và tránh thải ra thêm điôxít cacbon vào khí quyển Bếp điện đôi khi cũng dùng điện sản xuất từ các nhà máy nhiệt điện đốt than đá hoặc dầu hỏa, do đó vẫn góp phần làm ô nhiễm khí quyển và làm quả đất nóng thêm

• Nếu loại bếp này thay được đa số bếp củi, thì chặn được phần nào nạn phá rừng,

và tiến trình sa mạc hóa ở nhiều vùng đất

• Ánh nắng là nguồn sức nóng miễn phí Có được một hay vài cái bếp năng lượng mặt trời trong nhà thì nhẹ được khoản chi tiêu dành để mua nhiên liệu, để trả tiền điện, hoặc thời gian đi kiếm củi hàng ngày

• Các tổ chức hoạt động từ thiện và các tổ chức bảo vệ môi sinh đang đẩy mạnh cố gắng trong năm 2008 để giới thiệu và chỉ dẫn cách làm, cách dùng bếp năng lượng mặt trời khắp nơi Nhiều kiểu bếp chỉ cần mua vật liệu khoảng 2 đô la Mỹ là làm được Một trong 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 côngăn 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, nên đỡ cay mắt và hại phổi Tổ chức

Y tế Thế giới cho biết đun bếp bằng củi cho hai bữa ăn hàng ngày gây thiệt hại cho phổi tương đương như hút hai gói thuốc lá

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

- 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 có rất đa dạng, nhưng trong đó thiết bị nấu ăn

và cung cấp nước nóng 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 2900 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

-Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và triển khai ứng dụng một số thiết bị sử dụng

năng lượng mặt trời phù hợp với điều kiện của người dân vùng nông thôn, miền núi là hướng đến mục tiêu cải thiện cuộc sống, nâng cao ý thức cho người dân về

sử dụng nguồn năng lượng sạch để góp phần bảo vệ môi trường

MỘT SỐ KIẾN NGHỊ

- Tăng cường và khuyến khích sử dụng bếp năng lượng mặt trởi vì đóng góp to lớn trong tiết kiệm năng lượng và giải quyết phần nào bài toán ô nhiễm môi trường.

- Cần tận dụng các nguyên liệu rẻ tiền sẵn có để chế tạo bếp với chấp nhận là hiệu

suất không cao so với các bếp tiên tiến Hiệu suất thí nghiệm đo được là còn thấp

do chế tạo đầu tay chưa có kinh nghiệm về tính tuyệt đối về điểm hộitụ và sự bằng phẳng và chất phản chiếu Với hình thức chế tạo như đề tài đãthực hiện nếu có kinh nghiệm thì có thể nâng hiệu suất tới 40,3% Hiện nay trên thế giới bếp hội tụ dùng guơng kính rất năng nề, rất đắt cũng chỉ tạo hiệu suất tới trên 50%

- Cần có hỗ trợ kinh phí và tổ chức nhóm người nghiên cứu chế tạo mẫu,thành lập

cơ sở sản xuất và phổ cập sử dụng

- Tuyên truyền trong dân sử dụng bếp năng lượng mặt trời, bước đầu có trợgiá, sau

vài năm mới kinh doanh thực sự

Đề tài này sẽ cho mọi người có cái nhìn rõ hơn về năng lượng mặt trời và tiềm năng của nguồn năng lượng này ở nước ta Mặc dù đã có gắng rất nhiều nhưng trong quá trình làm không tránh những thiếu sót Rất mong thầy hướng dẫn và chỉ bảo thêm

Mạc Văn Dũng

MỤC LỤC

Trang

LỜI CÁM ƠN ii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 12

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO 27

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP&KẾT LUẬN&KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO : http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-trien-khai-ung-dung-bep-parabon-su-dung-nang-luong-mat-troi-2647/ TÀI LIỆU: NĂNG LƯỢNG VÀ QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TS: HOÀNG TRÍ 102

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang Báng 1.1: Đồ thị mô tả quan hệ D(t) 8

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

Trang

Sơ đồ: cấu tạo của bếp parabol 6

Sơ đồ: biên dạng mặt phẳng parabol phản xạ 12

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1: …… (size 13, Bold, IN HOA)

Size 13: ………

………

………

………

………

………

………

………

Size 13: ………

………

………

………

………

………

………

Ghi chú:

- Size 13, Font Times New Roman

- Format - Paragraph:

+ Alignment: Justified

+ Spacing before: 0 pt

+ Spacing after: 3 pt

+ Line spacing: multiple: 1,3