intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 - ThS. Trần Công Binh

Chia sẻ: Le Hải Hậu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

Thêm vào BST
Báo xấu
175
lượt xem 44
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

 Bài giảng chương 2 "Năng lượng tái tạo" do Trần Công Binh biên soạn giới thiệu đến các bạn những nội dung về nguồn năng lượng mặt trời, tế bào quang điện, công nghệ chế tạo pin quang điện, đặc tính làm việc của pin quang điện, hệ điện mặt trời độc lập,... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn đang học và nghiên cứu chuyên ngành Điện - Điện tử.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Năng lượng tái tạo: Chương 2 - ThS. Trần Công Binh

  1. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh ĐH BÁCH KHOA TP.HCM Bài giảng: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Giảng viên: ThS. Trần Công Binh 8/2013 0 C2: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1. Nguồn năng lƣợng mặt trời (thiên văn) 2. Tế bào quang điện 3. Đặc tuyến I-V của pin quang điện 4. Công nghệ chế tạo pin quang điện 5. Đặc tính làm việc của pin quang điện 6. Hệ điện mặt trời độc lập 7. Hệ điện mặt trời hòa lƣới 8. Tính toán kinh tế cho hệ hòa lƣới 9. Xu hƣớng sử dụng năng lƣợng mặt trời 10.Giải pháp công nghệ cho các hệ điện mặt trời Năng lượng tái tạo 1 ĐH Bách Khoa TP.HCM 1
  2. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh C2: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN MẶT TRỜI Năng lượng tái tạo 2 1. Nguồn tài nguyên năng lượng mặt trời • Trƣớc khi nói về năng lƣợng mặt trời, hãy tìm hiểu về mặt trời: • Nhƣ cƣờng độ ánh nắng ra sao • Vị trí của mặt trời ở đâu tại mọi thời điểm • Bức xạ mặt trời ra sao (insolation: incident solar radiation) • Từ đó xác định bức xạ trung bình nhận đƣợc mỗi ngày • Và chọn vị trí và góc lắp đặt dàn pin mặt trời sao cho hiệu quả nhất Năng lượng tái tạo 3 ĐH Bách Khoa TP.HCM 2
  3. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Renewable energy ressources on Earth by year Réf. : human activities : 140. 106 GWh Moon 25 106 GWh Earth 45% 1600 109 GWh 720 109 sun noyau GWh transforme d 0,3 109 GWh In heat 30% - Hydro cycles (88%) 350 109 GWh directly 25% - wind, waves 32 109 GWh converted at re-emitted to surface Photosynthesis and space atmosphère (0,24%) 109 GWh Hydrocarbon fossil = stored solar energy Năng lượng tái tạo 27 years = 1 day 4 Nguồn năng lượng mặt trời SC = hằng số mặt trời = 1.377 kW/m2 Năng lượng tái tạo 5 ĐH Bách Khoa TP.HCM 3
  4. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Bức xạ của lỗ đen và mặt trời • Mặt trời – Đƣờng kính 1.4 triệu km – Tổng công suất bức xạ điện từ là 3.8 x 10 20 MW • Vật thể đen – Là vật thể vừa hấp thụ hoàn toàn, vừa bức xạ hoàn hảo – Bức xạ hoàn hảo – phát xạ lƣợng năng lƣợng trên mỗi đơn vị diện tích nhiều hơn bất kỳ một vật thể thực ở cùng nhiệt độ. – Hấp thụ hoàn toàn – hấp thụ tất cả bức xạ, hoàn toàn không có phản xạ. Năng lượng tái tạo 6 Định luật Plank • Định luật Plank – bƣớc sóng phát xạ từ vật thể đen phụ thuộc vào nhiệt độ của nó 3.74 108 E  (7.1)   14400    5 exp    1   T   • λ = bƣớc sóng (μm) • Eλ = công suất phát xạ trên mỗi đơn vị diện tích của vật thể đen (W/m2-μm) • T = nhiệt độ tuyệt đối (K) Năng lượng tái tạo 7 ĐH Bách Khoa TP.HCM 4
  5. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Phổ điện từ Ánh sáng nhìn thấy đƣợc có bƣớc sóng trong khoảng 0.4 đến 0.7 μm, với bƣớc sóng của tia tử ngoại ngắn hơn và tia hồng ngoài dài hơn Source: www.en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation Năng lượng tái tạo 8 Phổ bức xạ của trái đất ở 288oK Trái đất là một vật thể đen phát xạ ở 288K Hình 7.1 Diện tích dƣới đƣờng cong là tổng công suất bức xạ phát ra Năng lượng tái tạo 9 ĐH Bách Khoa TP.HCM 5
  6. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Định luật Stefan-Boltzmann • Tổng công suất bức xạ của vật thể đen đƣợc tính bằng định luật bức xạ Stefan –Boltzman E  A T 4 (7.2) • E = tổng mức phát xạ của vật thể đen (W) • σ = hằng số Stefan-Boltzmann = 5.67x10-8 W/m2-K4 • T = nhiệt độ tuyệt đối (K) • A = tổng diện tích bề mặt của vật thể đen (m2) Năng lượng tái tạo 10 Quy tắc Wien • Bƣớc sóng mà công suất bức xạ trên mỗi đơn vị diện tích lớn nhất là 2898 max ( m)  o (7.3) T ( K) • T = nhiệt độ tuyệt đối (K) • λ = bƣớc sóng (μm) • λmax =0.5 μm cho mặt trời, T = 5800 K • λmax = 10.1 μm với trái đất (một vật đen), T = 288 K Năng lượng tái tạo 11 ĐH Bách Khoa TP.HCM 6
  7. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Bức xạ của trái đất • Ví dụ 7.1: Trái đất là một vật thể đen, có nhiệt độ trung bình 17oC, diện tích bề mặt 5,1x1014m2. Tính công suất bức xạ và bƣớc sóng có công suất bức xạ đỉnh. So sánh với bƣớc sóng bức xạ đỉnh của mặt trời 5800oK. E  A T 4 (7.2) 2898 max (  m)  o (7.3) T( K) Năng lượng tái tạo 12 Phổ bức xạ của mặt trời bên ngoài khí quyển Hình 7.2 Năng lượng tái tạo 13 ĐH Bách Khoa TP.HCM 7
  8. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Tỷ trọng khí quyển m - Air Mass Ratio Khi tia nắng băng qua bầu khí quyển, lƣợng năng lƣợng đến đƣợc bề mặt trái đất sẽ bị suy hao Hình 7.3 • h1 = chiều dài đƣờng đi qua bầu khí quyển với ánh nắng mặt trời ngay trên đỉnh đầu • h2 = chiều dài đƣờng đi qua bầu khí quyển để đến bề mặt trái đất • β = góc cao độ của mặt trời Năng lượng tái tạo 14 Tỷ trọng khí quyển - Air Mass Ratio h2 1 air mass ratio m  = (7.4) h1 sin  Hình 7.3 • Air Mass ratio bằng 1 (“AM1”) đồng nghĩa với mặt trời ngay trên đỉnh đầu (m=1) • AM0 ở bên ngoài bầu khí quyển • AM1.5 là trị trung bình trên bề mặt trái đất (m=1.5) Năng lượng tái tạo 15 ĐH Bách Khoa TP.HCM 8
  9. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Phổ mặt trời trên bề mặt trái đất Năng lượng tái tạo 16 Phổ mặt trời trên bề mặt trái đất m tăng lên khi mặt trời xuống thấp trên bầu trời. Chú ý là có sụ suy hao lớn ở bức xạ màu xanh trời khi m tăng cao, đó là lý do có màu đỏ khi mặt trời mọc và lặn. Năng lượng tái tạo 17 ĐH Bách Khoa TP.HCM 9
  10. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Quỹ đạo trái đất • Quay một vòng mất 365.25 ngày theo quỹ đạo hình elip • Khoảng cách từ trái đất đến mặt trời:   360( n  93)   d  1.5 108 1  0.017sin    km (7.5)   365  • n = số ngày (bắt đầu từ ngày 1.1) • d (km) thay đổi từ 147x106 km vào ngày 2.1 đến 152x106 km vào ngày 3.7 (tƣơng ứng với mùa đông và mùa hè) • Đơn vị góc tính bằng độ cho cả chƣơng này. Năng lượng tái tạo 18 Quỹ đạo trái đất • Trong một ngày, trái đất quay 360,99˚ • Quỹ đạo trái đất quay còn gọi là mặt phẳng hoàn đạo • Trái đất quay quanh một trục nghiên 23.45˚ • Ban ngày và ban đêm dài bằng nhau vào ngày 21.3 và 21.9 (Xuân phân và Thu phân) • Đông chí là ngày mà Bắc cực xa mặt trời nhất • Hạ chí là ngày Bắc cực gần mặt trời nhất Năng lượng tái tạo 19 ĐH Bách Khoa TP.HCM 10
  11. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Quỹ đạo trái đất Hình 7.5 Với các ứng dụng năng lƣợng mặt trời, sẽ xem xét các đặc điểm của quỹ đạo của trái đất là không thay đổi Năng lượng tái tạo 20 Thiên độ δ - Solar Declination • Thiên độ δ – là góc hợp bởi mặt phẳng xích đạo với đƣờng thẳng nối tâm mặt trời và tâm trái đất (δ
  12. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Vị trí mặt trời theo thời gian trong năm • Xác định vị trí mặt trời Hạ chí Xuân phân Thiên độ Thu phân Hình 7.6 Đông chí • Tính toán vị trí mặt trời bất kỳ thời điểm nào • Từ đó xác định góc nghiêng cho dàn pin mặt trời Năng lượng tái tạo 22 Ví dụ 7.2 – Góc lắp dàn PV • Tìm góc lắp đặt tối ƣu của dàn pin mặt trời phẳng, lắp đặt cố định ở TP.HCM (vĩ độ 10o45’00”) giữa trƣa vào ngày 4 tháng 9. • Bảng 7.1: Năng lượng tái tạo 23 ĐH Bách Khoa TP.HCM 12
  13. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Góc thu giữa trưa • Giữa trƣa – khi mặt trời chiếu thẳng theo đƣờng kinh tuyến • Phía Bắc bán cầu – mặt phẳng thu sẽ nghiêng một góc bằng đúng với vĩ độ vào thời điểm Xuân phân • Vào chính trƣa, tia L = vĩ độ (độ) Hình 7.8 nắng vuông góc với tấm thu L < 0 ở bán cầu Nam Năng lượng tái tạo 24 Cao độ giữa trưa βN - Altitude Angle • Góc cao độ giữa trƣa là góc giữa tia nắng mặt trời với mặt phẳng trái đất  N  90  L   (7.7) • Zenith – trục hƣớng tâm, vuông góc với mặt phẳng trái đất (hay đƣờng chân trời) Hình 7.9 Năng lượng tái tạo 25 ĐH Bách Khoa TP.HCM 13
  14. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Ví dụ 7.2 – Góc lắp dàn PV • Góc thiên độ δ là  360  n  81  = 23.45sin   ??? 81  360   23.45sin  = ???  365   365  • Góc cao độ là • Để tia nắng mặt trời chiếu vuông góc với giàn pin mặt trời thì góc nghiên bằng:   tilt  90   N = ??? Năng lượng tái tạo 26 Góc cao độ  và góc phương vị s  Altitude Angle Azimuth Angle s < 0 ở phía Tây Hình 7.10 Năng lượng tái tạo 27 ĐH Bách Khoa TP.HCM 14
  15. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Vị trí mặt trời theo thời gian trong ngày • Vị trí mặt trời trong ngày đƣợc xác định theo góc cao độ β và góc phƣơng vị ϕS • β và ϕS phụ thuộc vào vĩ độ, ngày và giờ. • Góc phƣơng vị (ϕS ) – > 0 vào buổi sáng – < 0 vào buổi chiều – Tính từ trục hƣớng cực Nam (xem nhƣ hƣớng Nam) • Lấy giờ giữa trƣa là chuẩn. Năng lượng tái tạo 28 Vị trí mặt trời theo thời gian trong ngày Năng lượng tái tạo 29 ĐH Bách Khoa TP.HCM 15
  16. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Vị trí mặt trời theo thời gian trong ngày Năng lượng tái tạo 30 Vị trí mặt trời theo thời gian trong ngày Năng lượng tái tạo 31 ĐH Bách Khoa TP.HCM 16
  17. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Vị trí mặt trời theo thời gian trong ngày • Xoay theo mặt trời Năng lượng tái tạo 32 Vị trí mặt trời theo thời gian trong ngày • Xoay theo mặt trời Năng lượng tái tạo 33 ĐH Bách Khoa TP.HCM 17
  18. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Góc cao độ  và góc phương vị s  • Góc giờ H - là góc cần để trái đất quay cho đến khi mặt trời nằm ngay trên đƣờng kinh độ mà bạn đang đứng • Nếu xem trái đất quay một góc 15˚/giờ, thì H  15  12-h  (7.10) • Ở 11 AM giờ mặt trời (h-ST-solar time), H = +15˚ (trái đất cần thểm 1 giờ để quay đến giữa trƣa) • Ở 2 PM giờ mặt trời: h=14 (giờ)  H = -30˚ Năng lượng tái tạo 34 Góc cao độ  và góc phương vị s  sin   cos L cos  cos H  sin L sin  (7.8) cos  sin H (   90 ) o sin S  (7.9) cos  • H = góc giờ (độ) (
  19. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Ví dụ 7.3 – Mặt trời ở đâu? • Xác định góc cao độ β và góc phƣơng vị ϕS lúc 3 PM (giờ mặt trời) ở TP.HCM (L = 10,75o vĩ Bắc ) vào ngày 29/7? Tính góc nghiêng và tỷ trọng (  N  90o ) khí quyển? Năng lượng tái tạo 36 Ví dụ 7.3 – Mặt trời ở đâu? • Xác định góc cao độ β và góc phƣơng vị ϕS lúc 11:00 AM (giờ mặt trời) ở TP.HCM (L = 10,75o) vào ngày 29/8? • Góc thiên độ  360  n  81 = 23.45sin   ??? 81 = ??? 360   23.45sin   365   365  • Góc giờ H  15  12-??? h   ???  • Góc cao độ sin   cos L cos  cos H  sin L sin    sin 1  ???   ???  (  N  90o ) Năng lượng tái tạo 37 ĐH Bách Khoa TP.HCM 19
  20. Bìa giảng NLTT Trần Công Binh Example 7.3 – Xác định vị trí mặt trời? • Góc phƣơng vị cos  sin H sin S  cos  • Tính đƣợc 2 giá trị góc phƣơng vị theo hàm arcsin: S = sin 1  ???   ???  • Kiểm tra điều kiện sau để chọn 1 trong 2 giá trị trên: tan  cos H  cos  ???    ???   ??? tan L S = ???  Năng lượng tái tạo 38 Sơ đồ dùng phân tích bóng che cho mặt trời • Từ việc xác định vị trí mặt trời trên bầu trời ở mọi thời điểm • Cũng có thể xác định bóng che ở mọi thời điểm • Bằng cách phát họa góc phƣơng vị và góc cao độ của hàng cây, tòa nhà, và các vật gây ra bóng che • Theo sơ đồ đƣờng mặt trời để xác định thời gian bị bóng râm che phủ Năng lượng tái tạo 39 ĐH Bách Khoa TP.HCM 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2418 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2