Ứng dụng năng lượng mặt trời cho đèn chiếu sáng | Tiểu luận Chuyên ngành: Công nghệ Kĩ thuật ô tô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Trong thời buổi thiếu hụt về dầu mỏ cũng như sự ô nhiễm mà thế giới đang đối mặt thì nguồn điện năng lượng mặt trời đang vô cùng dồi dào là giải pháp tối ưu cho thế giới cũng như Việt Nam. Việc sử dụng năng lượng sạch góp phần tạo nên một môi trường trong xanh hơn trong tương lai. Hệ thống đèn chiếu sáng bằng LED dùng năng lượng mặt trời là một trong những ứng dụng có ý nghĩa, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến hiện đại nhằm tiết kiệm năng lượng, Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

10 5 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Công nghệ kĩ thuật oto (OTO21)

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

23 trang 1 tuần trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
BỘ GIÁO D O ỤC VÀ ĐÀO TẠ
TRƯỜNG ĐẠ ỌC SƯ PHẠI H M KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC




TIỂU LU N CHUYÊN NGÀNH Ậ
Ứ ẶNG D NG MỤNG NĂNG LƯỢ T TRỜI
CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG
GVHD: TS. TR ẦN THANH THƯỞNG
SVTH: LÊ THÀNH ĐẠT
MSSV: 20845032
SVTH: TR N HOÀNG NGUYÊN Ầ
MSSV: 20845067
SVTH: PHAN THIÊN THANH
MSSV: 20845092
SVTH: VÕ SƠN TÙNG
MSSV: 20845111
SVTH: TR N QUANG BÌNH Ầ
MSSV: 20845026
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022
BỘ GIÁO D O ỤC VÀ ĐÀO TẠ
TRƯỜNG ĐẠ ỌC SƯ PHẠI H M KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC




TIỂU LU N CHUYÊN NGÀNH Ậ
Chuyên ngành: Công ngh K thu t ô tô ệ ỹ ậ
Ứ ẶNG D NG MỤNG NĂNG LƯỢ T TRỜI
CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG
GVHD: TS. TR ẦN THANH THƯỞNG
SVTH: LÊ THÀNH ĐẠT
MSSV: 20845032
SVTH: TR N HOÀNG NGUYÊN Ầ
MSSV: 20845067
SVTH: PHAN THIÊN THANH
MSSV: 20845092
SVTH: VÕ SƠN TÙNG
MSSV: 20845111
SVTH: TR N QUANG BÌNH Ầ
MSSV: 20845026
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022
3
TRƯỜNG ĐẠ ỌC SƯ PHẠI H M KỸ THU T TP. HCM Ậ
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ môn ……………………………..
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho g iảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên Lê Thành Đạt MSSV: 20845032
Họ và tên sinh viên Trần Hoàng Nguyên MSSV: 20845067
Họ và tên sinh viên Phan Thiên Thanh MSSV: 20845092
Họ và tên sinh viên Lê Vinh MSSV: 20845115
Họ và tên sinh viên Võ Sơn Tùng MSSV: 20845111
Họ và tên sinh viên Trần Quang Bình MSSV: 20845026
Tên đề tài: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG .
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: TS. TRẦN THANH THƯỞNG
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở năng ứ ủa đồ án, các hướ lý luận, tính thực tiễn và khả ng dụng c ng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
4
...................................................................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.4. Nh ng t n t i (n u có):ữ ồ ạ ế
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ năm 20 , ngày tháng 06 TP.HCM 22
Giảng viên hướng dẫn
TT
Mục đánh giá
Điểm
tối đa
Điểm đạt
được
1.
Hình th t cức và kế ấu ĐATN
30
Đng format với đy đủ cả hình th c v n i dung c a c c mứ à ộ ủ á ục
10
Mục tiêu, nhi m v , t ng quan cệ ụ ổ ủa đề tài
10
Tính c p thi t c tài ấ ế ủa đề
10
2.
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học x h ội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/t ng hổ ợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo m t h ộ ệ thống, thành ph n, ho c quy trình ặ
đáp ứ u đưa ra vớng yêu c i những ràng buộc th c t . ự ế
15
Khả năng cải tiến và phát tri n ể
15
Khả năng sử dụng công cụ k thu t, ph n mỹ ậ ềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể c ủa ĐATN
10
Tổng điểm
100
5
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời buổi thiếu hụt về du mỏ cũng như sự ô nhiễm mà thế giới đang đối mặt
thì nguồn điện năng lượng mặt trời đang vô cùng dồi dào là giải pháp tối ưu cho thế giới
cũng như Việt Nam. Việc sử dụng năng lượng sạch góp phn tạo nên một môi trường trong
xanh hơn trong tương lai. Hệ thống đèn chiế bằng LED dùng năng lượng mặt trời u sáng
là một trong những ứng dụng có ý nghĩa, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến hiện đại nhằm tiết
kiệm năng lượng, chi phí, cũng như góp phn vào việc tạo được h ảnh một Việt Nam ình
xanh
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về mô học “Năng Lượng Mới Trên Ô tôn ” tại
trường, em được thy tin tưởng giao cho tiểu luận “Ứng dụng năng lượng mặt trời chúng
cho đèn chiếu sáng”. Đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn do vấn đề
thời gian cũng như kiến thức.
Với sự cố gắng của em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thy Trn Thanh Thưởng
song trong quá trình làm tiểu luận, với khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không
thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của quý thy để đề tài
của em được hoàn thiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho em sau
khi ra trường.
Xin chân thành cảm ơn quý thy trong khoa, đặc biệt là thy Trn Thanh TS.
Thưởng đ tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài của em được hoàn thành.
Xm xin trân trọng cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm….
Sinh viên thực hiện
6
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 5
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................... 7
TÓM TẮT ............................................................................................................................ 7
CHƯƠNG 1: TỔ ỆN NĂNG LƯỢNG QUAN VỀ ĐI NG MẶT TRỜI ........................... 10
1.1. Gi i thi u v ng m i ................................................................... 10ớ ệ ề điện năng lượ ặt trờ
1.2. ng d ng c a ng m i ................................................................... 10Ứ ụ ủ pin năng lượ ặt trờ
1.3. Nguyên lí ho ................................................................................................ 11ạt động
1.3.1. Cách ghép n p các t m pin ........................................................................ 11ối tiế ấ
1.3.2. Cách ghép song song các t .................................................................... 11ấm pin
1.3.3. Hi m nóng ..................................................................................... 12ện tượng điể
1.4. Nguyên lí c a b u khi n s c ............................................................................. 12ủ ộ điề ể ạ
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................. 15
2.1 Ch n t ............................................................................................................ 15ọ ấm pin
2.2. Ch n ........................................................................................................... 16ọ Ắc quy
2.2.1. Tiêu chí ch n s d ng trong h ng NLMT ............................... 17ọ Ắc-quy để ử ụ ệ thố
2.2.2. Tính toán thi s d ng trong h ........................................................ 17ết bị ử ụ ệ thống
2.2.2.1. Tính t n tiêu th ................................................................... 17 ổng lượng điệ ụ
2.2.2.2. Tính s Watt-hour các t m pin m t tr i .................................................... 17 ố ấ ặ ờ
2.2.2.3 T ng s Wp c m pin m i .............................................................. 17 ổ ố ủa tấ ặt trờ
2.2.2.4. Pin năng lượng mặt trời ............................................................................ 17
CHƯƠNG 3: LẮP ĐẶ ẾU SÁNG ĐÈN ĐƯỜNG DÙNG NĂNG T HỆ THỐNG CHI
LƯỢNG MẶT TRỜI ......................................................................................................... 19
3.1. Sơ đồ ắp đặ ột đèn chiế nguyên lý l t 1 c u sáng ......................................................... 19
3.2. L t b u khi n s c ....................................................................................... 21ắp đặ ộ điề ể ạ
KẾT LUẬN VÀ KI N NGH ........................................................................................... 22Ế Ị
DANH MỤC TÀI LI U THAM KH O ........................................................................... 23Ệ Ả
7
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý một h t trệ thống năng lượng mặ ời ............................................. 9
Hình 1.3. H ng m t tr i dùng trong chi ng ..................... 10ệ thống năng lượ ặ ờ ếu sáng đèn đườ
Hình 1. Ghép n4 ối ti p t .......................................................................................... 11ế ấm pin
Hình 1.5 Ghép song song các t m pin ............................................................................... 12ấ
Hình 1.6. B u khi n s ng ......................................................................... 13ộ điề ể ạc c a hủ ệ thố
Hình 1.7 nguyên lý b u khi n s ng ...................................................... 14 Sơ đồ ộ điề ể ạc hệ thố
Hình 2.1 T m pin PV-TE130MF5N .................................................................................. 15ấ
Hình 2. 2 c Quy 12V-150Ah ........................................................................................... 16 Ắ
Hình 3. 1 Phần đầ ủa đèn và giá đỡu c ................................................................................ 19
Hình 3. 2 Phần tr ..................................................................................... 20ụ đèn và chân đế
Hình 3. 3. Chi tiết ph .................................................................................... 20ần giá đỡ đèn
8
TÓM T T Ắ
1. Lý do ch i ọn đề tà
So v i nh ng ngu ng m c khai thác s d ớ ữ ồn năng lượ ới đang đượ ử ụng như năng
lượ ỷ ợng gió, năng lượng nước (thu điện) năng lượng hạt nhân… Năng lư ng mặt trời được
coi là m t ngu ng r , vô t n, là m t ngu ng s ch không gây h i cho ộ ồn năng lượ ẻ ậ ộ ồn năng lượ ạ ạ
môi trường đang thu hút sự quan tâm c a r t nhiủ ấ ều người và s ẽ trở thành nguồn năng lượng
tốt nhất trong tương lai.
Hệ thống quang điệ ụng năng lượn sử d ng mặt trời (Hệ pin m t tr i) có nhiặ ờ ều ưu điểm
như không cầ ảo dưỡn nguyên liệu, không gây ô nhiễm môi trường, ít phải b ng, không gây
tiếng ng m t tr a vào ng d ng trong ồn… Hiện nay năng lượ ặ ời đã được khai thác và đư ứ ụ
cuộc s i nhi u d ng và hình th c khác nhau, thông ống cũng như trong công nghiệp dướ ề ạ ứ
thường để ệt và điệ cấp nhi n.
Do nhu c u s d ng ầ ử ụng năng lượng đang ngày càng gia tăng thì các nguồn năng lượ
truyền th c khai thác s d ng hàng ng n c n ki t và tr nên khan hi m. ống đượ ử ụ ày đang dầ ạ ệ ở ế
Một s ngu c s d n nguyên li u hoá th ch (d u mố ồn năng lượng đang đượ ử ụng như nguồ ệ ạ ầ ỏ,
than đá…) nên biệ ặn pháp sử dụng ngu n tồn điệ ừ năng lượng m t trời đang là giải pháp tối
ưu nhất hiện nay.
Vì ưu điể ủa năng lượ ời cũng như sự đa dạ ồn năng m c ng mặt tr ng ứng dụng của ngu
lượng này mang lại nên ứng d ng mụng năng lượ ặt trời trong đời sống đang ngày càng gia
tăng và sử ồn điện năng lượ dụng ngu ng mặt trời trong hệ thống chiếu sáng là một trong
những ng d ng ph bi ên em ch làm ti u lu n môn h c ứ ụ ổ ến đó n ọn đề tài này để ể ậ ọ
2. Các thi c a h ết bị ủ ệ thống
Hệ ng mthống đèn chiếu sáng dùng năng lượ ặt trời gồm:
• Hệ ng h p th : các t m pin m i n i ghép l i thố ấ ụ ấ ặt trờ ố ạ
• Điều ti ng: b u khi n s -quy ết và lưu trữ năng lượ ộ điề ể ạc và ac
• Hệ ng tiêu th u sáng s d ng ngu n m u. thố ụ: hệ thống đèn LED chiế ử ụ ồn điệ ột chiề
Ngoài ra, đố ố ụ ối với hệ th ng có tải sử d ng ngu n xoay chiồn điệ ều, hệ th ng có thêm bộ
chuyển đổi điệ ển điện, chuy n một chiều thành xoay chiều.
9
Hình 1.1 nguyên lý m ng m i Sơ đồ ột hệ thống năng lượ ặt trờ
A: T m pin m t tr i: T m pin m t tr i có ch p th m t tr ấ ặ ờ ấ ặ ờ ức năng hấ ụ quang năng từ ặ ời,
chuyển đổi thành năng lượng điện … Việc tính toán, l a ch n công su t c a h ự ọ ấ ủ ệ thống được
tính toán dựa trên các y u t v a lý, s ngày n b , ế ố ề đị ố ắng trong năm, cường độ ức xạ …
B: B u khi c (Charge Controller): B u khi n s u ti t s c ộ điề ển sạ ộ điề ể ạc đóng vai trò điề ế ạ
cho ac-quy, b o v -quy ch ng n p quá t i và x quá sâu nh m nâng cao tu i th c a ả ệ ac ố ạ ả ả ằ ổ ọ ủ
bình ac-quy, giúp h ng s d ng b n b . ệ thố ử ụ ề ỉ
C: Ac-quy: Ac- n cho h ng vào ban ngày khi các t m pin quy đóng vai trò trữ điệ ệ thố ấ
mặt trời có th t n, c c khi trể ạo ra điệ ấp điện cho đèn chiếu sáng vào ban đêm hoặ ời
mây, mưa.
D: Đèn chiếu sáng: Là bộ ụ phận tiêu th -quy, chuyđiện năng từ ac ển thành quang
E: Trụ điện: Là b ph cộ ận để ố định đèn, tấm pin mặt trời, và h u khi n ộp điề ể
F: Dây điệ ệu điệ ền điện năng đi từ ển đến cơ cấn: Kết nối tín hi n và truy bộ điều khi u
chấp hành.
10
CHƯƠNG 1: TỔ ỆN NĂNG NG QUAN VỀ ĐI LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1. i thi ng m i Giớ ệu về điện năng lượ ặt trờ
Pin mặt trời còn g n là thi t b ng d ng hi u n ọi là pin quang điệ ế ị ứ ụ ệ ứng quang điệ
trong bán d t ẫn (g i là hi u n trong - quang d t n mọ ệ ứng quang điệ ẫn) để ạo ra dòng điệ ộ
chiều t ánh sáng m t tr ánh sáng hay nhi n t b bừ ặ ời. Khi bị ệt độ kích thích, các điệ ử ị ứt ra
khỏi liên kế ệt, hay là các đi n t n âm nh y t vùng hoá trử tích điệ ả ừ ị lên vùng d lẫn và để ại
m n.ột lỗ trống tích điện dương trong vùng hoá trị. Lúc này chất bán dẫn mới dẫn điệ
1.2. ng d a pin ng mỨ ụng củ năng lượ ặt trời
Pin m t tr ng d ng nhi gi c bi t là nh ng ặ ời đã được ứ ụ ở ều nơi trên thế ới đặ ệ ững nơi rộ
rãi ít b che ph b ng th y nh ng h ng m t tr i lị ủ ởi cây xanh nên ta thườ ấ ữ ệ thống năng lượ ặ ờ ớn
trên th gi t p trung sa m c bi thích h n ế ới đa số ậ ở ạc. Chúng đặ ệt ợp cho các vùng lưới điệ
không đến đượ ụng đơn giả ống hàng ngày như c. Một ứng d n của pin mặt trời trong cuộc s
đồng h , máy tính, h ồ ệ thống chi u sáng, h ế ệ thống đèn giao thông. Ngoài ra pin mặt tr i còn ờ
được ứng d gày nay, nhụng trong các phương tiện như ô tô. N ững ngôi nhà có gắn những
tấm năng lượ ời trên nóc đã trở ến và có xu hướng tăng dầng mặt tr thành phổ bi n trong
tương lai.
Hình 1. 2. H ng m t tr i dùng trong chi ng ệ thống năng lượ ặ ờ ếu sáng đèn đườ
11
1.3. Nguyên lí hoạt động
Hệ thống pin năng lượ ời khi đượ ắp đặng mặt tr c l t. Là những nơi có thể đón được
nhiều ánh n ng nh ng. T ng s h p th ánh n ng ắ ất như mái nhà, vách tườ ấm pin năng lượ ẽ ấ ụ ắ
mặt trời hoặc quang năng xung quanh. Sau đó biến đổi thành dòng điệ ều đển một chi cung
cấp cho Inverter. Hệ thống Inverter ho n m t chiạt động kích dòng điệ ộ ều thành dòng điện
xoay chi u. ề
Mỗi t m pin m i có công suấ ặt trờ ất khác nhau như: 30Wp, 40Wp, 45Wp, 50Wp, 75Wp,
100Wp, 125Wp, 150Wp. Điện áp c a các tủ ấm pin thường là 12VDC. Công su t v n áp ấ à điệ
của hệ thống tuỳ thuộc vào cách ghép n i các t i nhau. Nhiố ấm pin l i vạ ớ ều t ng ấm năng lượ
mặt trời có th ghép n p ho c song song vể ối tiế ặ ới nhau để t o thành m i. ạ ột dàn pin m t trặ ờ
1.3.1. Cách ghép n i ti p các t m pin ố ế ấ
Các t u gi ng nhau, các thông s I, U chi u sáng ấm pin đề ố ố bằng nhau. Cường độ ế
trên các t i tiấm là đồng đều nhau. Khi ghép nố ếp các t m pin này ta sấ ẽ có:
Hình 1. Ghép n m pin3 ối tiếp tấ
Khi đó:
Cường độ dòng điệ n: I = 𝐼
1
=𝐼
2
= 𝐼
𝑛
Điện áp U = 𝑈
1
+ 𝑈
2
+ 𝑈
𝑛
Công suất P= U.I
1.3.2. Cách ghép song song các t m pin ấ
Các t u gi ng nhau, các thông s I, U chi u sáng trên ấm pin đề ố ố bằng nhau. Cường độ ế
các tấm là đồng đều nhau. Khi ghép nối tiếp các t m pin này ta sấ ẽ có:
12
Hình 1. 4 Ghép song song các t m pin ấ
Khi đó:
Điện áp: U = 𝑈
1
=𝑈
2
= 𝑈
𝑛
Cường độ dòng điệ n: I = 𝐼
1
+ 𝐼
2
+ 𝐼
𝑛
Công suất v n s là P= U.I ẫ ẽ
1.3.3. m nóng Hiện tượng điể
Xảy ra khi ta ghép n i các t m pin không gi ng nhau, t c là khi các thông s ố ấ ố ứ ố
I, U, P của các t c là pin kém chấ ấm pin khác nhau. Đây là hiện tượng t m pin yếu hơn (tứ ất
lượng hơn so với các pin khác trong dàn)
Phần năng lượng điệ ận đượ hơn sẽn tấm pin yếu nh c từ tấm pin khoẻ biến thành nhiệt,
làm nóng t m pin này lên và có tấ hể d n t ng. Hi m nóng này chẫ ới hư hỏ ện tượng điể ỉ x y ra ả
trên các pin y , d n t i s ng h hay làm gi ếu hơn các pin khác trong hệ ẫ ớ ự hư hỏ ệ ảm đáng
kể hi u su t bi n c a h tránh hi u m nóng này, khi thi t k ệ ấ ến đổi quang điệ ủ ệ. Để ệ ứng điể ế ế
phải ghép các t m pin m t tr i cùng lo i, có cùng các thông s ấ ặ ờ ạ ố đặc trưng trong một dàn pin
mặt trời. Vị trí đặt dàn ph i, nhà c ải tránh các bóng che do cây cố ửa.
1.4. Nguyên lí c a b c ủ ộ điều khi n sể ạ
13
Hình 1. 5. B u khi n s ng ộ điề ể ạc c a hủ ệ thố
B1: Quá i: Trong chu trình quá độ b u nắt đầ ạp và khi đạ ờng đột cư dòng điện không đổ
kỳ n th s liên t n giá tr c này, điệ ế ẽ ục tăng đế ị ực đại; khi đó, Ac-quy có cường độ dòng điện
không đổ ết thúc khi điệ ực đại và lớn nhất. Chu kỳ sẽ k n thế đạt giá trị c i.
B2: Quá trình h p th : Trong chu k n áp giá tr cấ ụ ỳ này, điệ ở ị ực đại và không thay đổi,
thường kéo dài khoảng 1 gi n sờ; trong khi đó, cường độ dòng điệ ẽ liên tục giảm. Chu kỳ
kết thúc khi điện áp b u gi ắt đầ ảm.
B3: Quá trình th n Sau chu k h p th n áp gi m xu ng c phả ổi: ỳ ấ ụ, điệ ả ống, cườ độ đượ ục
hồi cho đến khi b u chu k n p mắt đầ ỳ ạ ới.
Dòng điệ ực đạ ển chính là cường độ dòng điệ ối đa đưa vào bộn c i của bộ điều khi n t
điều khiển và nó cho bi t s ng t m m t tr i có th u n i vào nó. M ch b o v c a b ế ố lượ ấ ặ ờ ể đấ ố ạ ả ệ ủ ộ
điều khi n s ể ẽ thực hi n vi c ng t m ch khi b ệ ệ ắ ạ ộ điều khi n xác nhể ận bình acquy đã được nạp
đầy hoặc điện áp bình quá thấp.
14
Hình 1. 6 nguyên lý b u khi n s c h ng Sơ đồ ộ điề ể ạ ệ thố
15
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 n t m pin Chọ ấ
Với vi c phát ệ triển và ng d ng công ngh u v v t li u gứ ụ ệ hàng đầ ề ậ ệ ốm/silic, Mitsubishi
là nhà cung cấp hàng đầu các t m pin m t tr i s d ng v t li u silic tinh th v i chấ ặ ờ ử ụ ậ ệ ể ớ ất lượng
tốt nh t khác nhau.ất cho nhi u công suề ấ
Tấm pin Mitsubish là ngu n 1 chi u (DC) an toàn, không c n b ng. Nó ồn điệ ề ầ ảo dưỡ
đượ để ớc thiế ết k hoạt động v i hiệu suất cao
Hình 2.1Tấm pin PV-TE130MF5N
Nhà sản xu t ấ
Mitsubishi Electronic
Model
PV-TE130MF5N
Công suất định mức cao nhất (Pmax)
130Wp
Công suất nh nh (Pmin) ỏ ất
123.5Wp
Dung sai
+10/-5%
Điện áp hở mạch (Voc)
21.9V
Dòng điện ngắn mạch (Isc)
8.05A
Điện áp cực đại (Um)
17.4V
16
Dòng điện cực đại (Im)
7.47A
Nhiệt đ t độ hoạ ộng bình thường
47.5oC
Điện áp hệ ạ thống cực đ i
DC 1000V
Dòng cầu chì
15A
Kích thước
1495 x 674 x 46 mm
Trọng lượng
13.5Kg
Hiệu su m ất tấ
20%
Bảng 2.1: Thông s t ố ấm pin
2.2. c quy Chọn Ắ
Hình 2 2 c Quy 12V-150Ah Ắ
Hệ quang điệ ệc độ ải có khâu lưu giữn làm vi c lập cần ph điện năng để có thể
ph tục vụ cho ải trong nh ng thữ ời gian thi u n ng, ánh sáng y ế ắ ếu hay vào ban đêm. Có
nhiều phương pháp lưu trữ năng lượ ng trong hệ PV. Phổ biến nhất vẫn là sử dụng ắc
quy để lưu trữ năng lượ ạng hoá năng và ng. Ắc quy là thiết bị điện hoá, tồn trữ dưới d
khi có ph t i s d u n c gi i d ụ ả ử ụng đấ ối vào, hoá năng đượ ải phóng dướ ạng điện năng. Bộ
ăc quy giúp lưu giữ ện năng chưa sử ến đổ đi dụng và sẽ cung cấp cho bộ bi i DC/AC
trong trườ ều mây, mưa không cung cấp đủng hợp khí hậu xấu, trời nhi ánh sáng. Bộ ắc
quy cũng đồ ấp điệ ụng điệng thời trực tiếp cung c n một chiều cho các thiết bị sử d n
một chiều
17
2.2.1. Tiêu chí ch s d ng trong h ng NLMT ọn Ắc-quy để ử ụ ệ thố
Phóng sâu (phóng sâu kho n 80%) • ảng 70 đế
• Dòng điệ ấn nạp/phóng th p.
• Thời gian n i gian ạp và thờ phóng.
• Độ ổn định khi nạp hay phóng.
• Thời gian tự phóng.
• Tuổi thọ
• Yêu cầu b o trì ả
• Hiệu qu ng. ả lưu giữ năng lượ
• Giá thành thấp
2.2.2. Tính toán thi t b s d ng trong h ế ị ử ụ ệ thống
2.2.2.1. Tính t n tiêu th ổng lư ng điợ ệ ụ
Sử d ng 1 tr c ụ ụ đèn thì lượng điện năng tiêu thụ ủa tải là:
Đèn 1 LED: LB-100W
100W x 1 = 100Wh
2.2.2.2. Tính s Watt-hour các t m pin m i ố ấ ặt trờ
Số Watt-hour các t m pin mấ ặt trời = 1.3 x t ng s -hour toàn t ổ ố Watt ải:
1.3 x 100Wh = 130Wh
2.2.2.3 T Wp c a t m pin m ổng số ủ ấ ặt trời
Mức hấp thu năng lượng mặt trời t t Nam là kho ng 4.58 kWh/m2/ngày:ại Việ ả
Wp =
𝟏𝟑𝟎
𝟒.
𝟓𝟖
= 28
2.2.2.4. ng m Pin năng lượ ặt trời
❖ Năng lượng DC mà hệ thống tấ ấm pin cần cung c p là:
Thờ ời gian hoạt độ ủng c a đèn là 12 gi (6PM-6AM)
𝐄
𝐃𝐂
= E x 12h = 28 W x 12h = 336Wh/ngày
❖ Điện áp DC c a h ng s c c y Ah trung bình mà tủ ệ thố ẽ đượ ấu hình là 12V, như vậ ấm
pin c n ph i t o ra là:ầ ả ạ
𝐈
𝐀𝐡
=
𝐄
𝐃𝐂
𝟏𝟐
=
𝟑𝟑𝟔
𝟏𝟐
= 28 Ah/ngày
❖ Tính luôn t n th t kho ng 20% do bình -quy gây ra trong quá trình n thì Ah ổ ấ ả Ac ạp/xả
trung bình mà tấm pin s ph i cung c p là: ẽ ả ấ
18
𝐈
𝐀𝐡
= 𝟐𝟖 ∗ 𝟏. 𝟐 = 𝟑𝟑. 𝟔 𝐀𝐡/
𝐍𝐠à𝐲
❖ Số gi có n ng t i Vi y, dòng ờ ắ ạ ệt Nam trung bình là 4.5 h/ngày, như vậ
điện tổng mà tấm pin sẽ phải sạc cho hệ thống là:
𝐈
𝐬ạ𝐜
=
𝐈
𝐀𝐡
𝟒. 𝟓
=
𝟑𝟑. 𝟔
𝟒. 𝟓
= 𝟕. 𝟒𝟕𝐀
❖ Số lượng tấm pin cần thiết sẽ được tính dựa trên dòng sạc t a tối đa củ ấm PV. Đối
với lo i Mitsubishi PV-UE130MF5N, dòng s c t y, s ng ạ ạ ối đa là 7.47A/tấm, như vậ ố lượ
tấm PV sẽ là:
𝐍 =
𝐈
𝐬ạ𝐜
𝐈
𝐦𝐚𝐱
=
𝟕. 𝟒𝟕
𝟕.
𝟒𝟕
= 𝟏 𝐭ấ𝐦 𝐩𝐢𝐧
Vậy c m pin l n s dần l p 1 tắ ấ 1495mm x 674mm để ấy điệ ử ụng cho 1 đèn LED
100Wh và chi u sáng trong vòng 12h. ế
19
CHƯƠNG 3: LẮ ẾU SÁNG ĐÈN ĐƯỜNG DÙNG NĂNG P ĐẶT HỆ THỐNG CHI
LƯỢ ỜNG MẶT TR I
3.1. nguyên lý l u sáng Sơ đồ ắ ặp đ t 1 cột đèn chiế
Cột đèn chiếu sáng g ồm có:
• Trụ & giá đỡ các thi , t n ết bị ủ điệ
• Đèn LED chiế ấu sáng, T m pin mặ ểt trờ điềi (PV), bộ u khi n và ac-quy
Các bướ ắp đặ ột đèn chiếc chính l t 1 c u sáng:
a. L các thiắp tr ụ đèn và giá đỡ ết bị
b. L p T m PV ắ ấ
c. Lắp Đèn
d. L p T n, cùng v c-quy và B u khi n s bên trong. ắ ủ điệ ới Ắ ộ điề ể ạc ở
Hình 3. 1 u c Phần đầ ủa đèn và giá đỡ
20
Hình 3. 2 n tr Phầ ụ đèn và chân đế
Hình 3. 3. t ph Chi tiế ần giá đỡ đèn
Sau khi g n hành lu n. ắn xong giá đỡ đèn và đèn LED vào cột đèn ta tiế ồn dây điệ
Trong lúc g n hành lu n vào c ắn đèn vào giá đèn ta tiế ồng dây điệ ần đèn. Dùng móc để
| 1/23
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  
TIỂU LUẬN CHUYÊN NGÀNH
ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG
GVHD: TS. TRẦN THANH THƯỞNG
SVTH: LÊ THÀNH ĐẠT SVTH: VÕ SƠN TÙNG MSSV: 20845032 MSSV: 20845111
SVTH: TRẦN HOÀNG NGUYÊN SVTH: TRẦN QUANG BÌNH MSSV: 20845067 MSSV: 20845026
SVTH: PHAN THIÊN THANH MSSV: 20845092
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  
TIỂU LUẬN CHUYÊN NGÀNH
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG
GVHD: TS. TRẦN THANH THƯỞNG
SVTH: LÊ THÀNH ĐẠT SVTH: VÕ SƠN TÙNG MSSV: 20845032 MSSV: 20845111
SVTH: TRẦN HOÀNG NGUYÊN SVTH: TRẦN QUANG BÌNH MSSV: 20845067 MSSV: 20845026
SVTH: PHAN THIÊN THANH MSSV: 20845092
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Bộ môn ……………………………..
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên Lê Thành Đạt MSSV: 20845032
Họ và tên sinh viên Trần Hoàng Nguyên MSSV: 20845067
Họ và tên sinh viên Phan Thiên Thanh MSSV: 20845092
Họ và tên sinh viên Lê Vinh MSSV: 20845115
Họ và tên sinh viên Võ Sơn Tùng MSSV: 20845111
Họ và tên sinh viên Trần Quang Bình MSSV: 20845026
Tên đề tài: ỨNG DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CHO ĐÈN CHIẾU SÁNG .
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: TS. TRẦN THANH THƯỞNG Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................................... 3
...................................................................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.4. Những t n t ồ i
ạ (nếu có):
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Điểm Điểm đạt TT
Mục đánh giá tối đa được
1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30
Đng format với đy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10
Tính cấp thiết của đề tài 10
2. Nội dung ĐATN 50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5
học x hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phn, hoặc quy trình 15
đáp ứng yêu cu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển 15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phn mềm chuyên ngành… 5
3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10
4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 4. Kết luận:  Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày tháng 06 năm 2022 Giảng viên hướng dẫn 4
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời buổi thiếu hụt về du mỏ cũng như sự ô nhiễm mà thế giới đang đối mặt
thì nguồn điện năng lượng mặt trời đang vô cùng dồi dào là giải pháp tối ưu cho thế giới
cũng như Việt Nam. Việc sử dụng năng lượng sạch góp phn tạo nên một môi trường trong
xanh hơn trong tương lai. Hệ thống đèn chiếu sáng bằng LED dùng năng lượng mặt trời
là một trong những ứng dụng có ý nghĩa, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến hiện đại nhằm tiết
kiệm năng lượng, chi phí, cũng như góp phn vào việc tạo được hình ảnh một Việt Nam xanh
Qua thời gian học tập và nghiên cứu về môn học “Năng Lượng Mới Trên Ô tô” tại
trường, chúng em được thy tin tưởng giao cho tiểu luận “Ứng dụng năng lượng mặt trời
cho đèn chiếu sáng”. Đây là một đề tài rất thiết thực nhưng còn nhiều khó khăn do vấn đề
thời gian cũng như kiến thức.
Với sự cố gắng của em và dưới sự hướng dẫn tận tình của thy Trn Thanh Thưởng
song trong quá trình làm tiểu luận, với khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không
thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy em rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của quý thy để đề tài
của em được hoàn thiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm nghề nghiệp cho em sau khi ra trường.
Xin chân thành cảm ơn quý thy trong khoa, đặc biệt là thy TS. Trn Thanh
Thưởng đ tận tình chỉ bảo và hướng dẫn em để đề tài của em được hoàn thành.
Xm xin trân trọng cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm….
Sinh viên thực hiện 5
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 5
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................... 7
TÓM TẮT ............................................................................................................................ 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI ........................... 10
1.1. Giới thiệu về điện năng lượng mặt trời ................................................................... 10
1.2. Ứng dụng của pin năng lượng mặt trời ................................................................... 10
1.3. Nguyên lí hoạt động ................................................................................................ 11
1.3.1. Cách ghép nối tiếp các tấm pin ........................................................................ 11
1.3.2. Cách ghép song song các tấm pin .................................................................... 11
1.3.3. Hiện tượng điểm nóng ..................................................................................... 12
1.4. Nguyên lí của bộ điều khiển sạc ............................................................................. 12
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................. 15
2.1 Chọn tấm pin ............................................................................................................ 15
2.2. Chọn Ắc quy ........................................................................................................... 16
2.2.1. Tiêu chí chọn Ắc-quy để sử dụng trong hệ thống NLMT ............................... 17
2.2.2. Tính toán thiết bị sử dụng trong hệ thống ........................................................ 17
2.2.2.1. Tính tổng lượng điện tiêu thụ ................................................................... 17
2.2.2.2. Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời .................................................... 17
2.2.2.3 Tổng số Wp của tấm pin mặt trời .............................................................. 17
2.2.2.4. Pin năng lượng mặt trời ............................................................................ 17
CHƯƠNG 3: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÈN ĐƯỜNG DÙNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI ......................................................................................................... 19
3.1. Sơ đồ nguyên lý lắp đặt 1 ộ
c t đèn chiếu sáng ......................................................... 19
3.2. Lắp đặt bộ điều khiển sạc ....................................................................................... 21
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 22
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 23 6
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý một hệ thống năng lượng mặt trời ............................................. 9
Hình 1.3. Hệ thống năng lượng mặt trời dùng trong chiếu sáng đèn đường ..................... 10
Hình 1.4 Ghép nối tiếp tấm pin .......................................................................................... 11
Hình 1.5 Ghép song song các tấm pin ............................................................................... 12
Hình 1.6. Bộ điều khiển sạc của hệ thống ......................................................................... 13
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển sạc hệ thống ...................................................... 14
Hình 2.1 Tấm pin PV-TE130MF5N .................................................................................. 15
Hình 2. 2 Ắc Quy 12V-150Ah ........................................................................................... 16
Hình 3. 1 Phần đầu của đèn và giá đỡ ................................................................................ 19
Hình 3. 2 Phần trụ đèn và chân đế ..................................................................................... 20
Hình 3. 3. Chi tiết phần giá đỡ đèn .................................................................................... 20 7 TÓM TẮT
1. Lý do chọn đề tài
So với những nguồn năng lượng mới đang được khai thác sử dụng như năng
lượng gió, năng lượng nước (thuỷ điện) năng lượng hạt nhân… Năng l ợ ư ng mặt trời được
coi là một nguồn năng lượng rẻ, vô tận, là một nguồn năng lượng sạch không gây hại cho
môi trường đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều người và sẽ trở thành nguồn năng lượng
tốt nhất trong tương lai.
Hệ thống quang điện sử dụng năng lượng mặt trời (Hệ pin mặt trời) có nhiều ưu điểm
như không cần nguyên liệu, không gây ô nhiễm môi trường, ít phải ả b o dưỡng, không gây
tiếng ồn… Hiện nay năng lượng mặt trời đã được khai thác và đưa vào ứng dụng trong
cuộc sống cũng như trong công nghiệp dưới nhiều dạng và hình thức khác nhau, thông
thường để cấp nhiệt và điện.
Do nhu cầu sử dụng năng lượng đang ngày càng gia tăng thì các nguồn năng lượng
truyền thống được khai thác sử dụng hàng ngày đang dần cạn kiệt và trở nên khan hiếm.
Một số nguồn năng lượng đang được sử dụng như nguồn nguyên liệu hoá thạch (dầu mỏ,
than đá…) nên biện pháp sử dụng nguồn điện từ năng lượng mặt trời đang là giải pháp tối ưu nhất hiện nay.
Vì ưu điểm của năng lượng mặt trời cũng như sự đa dạng ứng dụng của nguồn năng
lượng này mang lại nên ứng dụng năng lượng mặt trời trong đời sống đang ngày càng gia
tăng và sử dụng nguồn điện năng lượng mặt trời trong hệ thống chiếu sáng là một trong
những ứng dụng phổ biến đó nên em chọn đề tài này để làm tiểu luận môn học
2. Các thiết bị của hệ thốn g
Hệ thống đèn chiếu sáng dùng năng lượng mặt trời gồm:
• Hệ thống hấp thụ: các tấm pin mặt trời nối ghép lại
• Điều tiết và lưu trữ năng lượng: bộ điều khiển sạc và ac-quy
• Hệ thống tiêu thụ: hệ thống đèn LED chiếu sáng sử dụng nguồn điện một chiều.
Ngoài ra, đối với hệ thống có tải sử dụng nguồn điện xoay chiều, hệ t ố h ng có thêm bộ
chuyển đổi điện, chuyển điện một chiều thành xoay chiều. 8
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý một hệ thống năng lượng mặt trời
A: Tấm pin mặt trời: Tấm pin mặt trời có chức năng hấp thụ quang năng từ mặt trời ,
chuyển đổi thành năng lượng điện … Việc tính toán, lựa chọn công suất của hệ thống được
tính toán dựa trên các yếu tố về địa lý, số ngày nắng trong năm, cường độ bức xạ, …
B: Bộ điều khiển sạc (Charge Controller): Bộ điều khiển sạc đóng vai trò điều tiết sạc
cho ac-quy, bảo vệ ac-quy chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của
bình ac-quy, giúp hệ thống sử dụng bền bỉ.
C: Ac-quy: Ac-quy đóng vai trò trữ điện cho hệ thống vào ban ngày khi các tấm pin
mặt trời có thể tạo ra điện, cấp điện cho đèn chiếu sáng vào ban đêm hoặc khi trời mây, mưa.
D: Đèn chiếu sáng: Là bộ phận tiêu t ụ
h điện năng từ ac-quy, chuyển thành quang
E: Trụ điện: Là bộ phận để cố định đèn, tấm pin mặt trời, và hộp điều khiển
F: Dây điện: Kết nối tín hiệu điện và truyền điện năng đi từ bộ điều khiển đến cơ cấu chấp hành. 9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1. Giới thiệu về điện năng lượng mặt trời
Pin mặt trời còn gọi là pin quang điện là thiết bị ứng dụng hiệu ứng quang điện
trong bán dẫn (gọi là hiệu ứng quang điện trong - quang dẫn) để tạo ra dòng điện một
chiều từ ánh sáng mặt trời. Khi bị ánh sáng hay nhiệt độ kích thích, các điện tử bị bứt ra
khỏi liên kết, hay là các điện tử tích điện âm nhảy từ vùng hoá trị lên vùng dẫn và để lại
một lỗ trống tích điện dương trong vùng hoá trị. Lúc này chất bán dẫn mới dẫn điện.
1.2. Ứng dụng của pin năng lượng mặt trời
Pin mặt trời đã được ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới đặc biệt là những nơi rộng
rãi ít bị che phủ bởi cây xanh nên ta thường thấy những hệ thống năng lượng mặt trời lớn
trên thế giới đa số tập trung ở sa mạc. Chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng lưới điện
không đến được. Một ứng dụng đơn giản của pin mặt trời trong cuộc sống hàng ngày như
đồng hồ, máy tính, hệ thống chiếu sáng, hệ thống đèn giao thông. Ngoài ra pin mặt trời còn
được ứng dụng trong các phương tiện như ô tô. Ngày nay, những ngôi nhà có gắn những
tấm năng lượng mặt trời trên nóc đã trở thành phổ biến và có xu hướng tăng dần trong tương lai.
Hình 1. 2. Hệ thống năng lượng mặt trời dùng trong chiếu sáng đèn đường 10
1.3. Nguyên lí hoạt động
Hệ thống pin năng lượng mặt trời khi được lắp đặt. Là những nơi có thể đón được
nhiều ánh nắng nhất như mái nhà, vách tường. Tấm pin năng lượng sẽ hấp thụ ánh nắng
mặt trời hoặc quang năng xung quanh. Sau đó biến đổi thành dòng điện một chiều để cung
cấp cho Inverter. Hệ thống Inverter hoạt động kích dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.
Mỗi tấm pin mặt trời có công suất khác nhau như: 30Wp, 40Wp, 45Wp, 50Wp, 75Wp,
100Wp, 125Wp, 150Wp. Điện áp của các tấm pin thường là 12VDC. Công suất và điện áp
của hệ thống tuỳ thuộc vào cách ghép nối các tấm pin lại với nhau. Nhiều tấm năng lượng
mặt trời có thể ghép nối tiếp hoặc song song với nhau để tạo thành một dàn pin mặt trời.
1.3.1. Cách ghép nối tiếp các tấm pin
Các tấm pin đều giống nhau, các thông số I, U bằng nhau. Cường độ chiếu sáng
trên các tấm là đồng đều nhau. Khi ghép nối tiếp các tấm pin này ta sẽ có:
Hình 1. 3 Ghép nối tiếp tấm pin Khi đó:
Cường độ dòng điện: I = 𝐼 = = 1 𝐼2 𝐼𝑛 Điện áp U = 𝑈 1 + 𝑈2 + 𝑈𝑛 Công suất P= U.I
1.3.2. Cách ghép song song các tấm pin
Các tấm pin đều giống nhau, các thông số I, U bằng nhau. Cường độ chiếu sáng trên
các tấm là đồng đều nhau. Khi ghép nối tiếp các tấm pin này ta sẽ có: 11
Hình 1. 4 Ghép song song các tấm pin Khi đó: Điện áp: U = 𝑈 = = 1 𝑈2 𝑈𝑛
Cường độ dòng điện: I = 𝐼 1 + 𝐼2 + 𝐼𝑛
Công suất vẫn sẽ là P= U.I
1.3.3. Hiện tượng điểm nóng
Xảy ra khi ta ghép nối các tấm pin không giống nhau, tức là khi các thông số
I, U, P của các tấm pin khác nhau. Đây là hiện tượng tấm pin yếu hơn (tức là pin kém chất
lượng hơn so với các pin khác trong dàn)
Phần năng lượng điện tấm pin yếu nhận được từ tấm pin khoẻ hơn sẽ biến thành nhiệt,
làm nóng tấm pin này lên và có thể dẫn tới hư hỏng. Hiện tượng điểm nóng này chỉ xảy ra
trên các pin yếu hơn các pin khác trong hệ, dẫn tới sự hư hỏng hệ hay làm giảm đáng
kể hiệu suất biến đổi quang điện của hệ. Để tránh hiệu ứng điểm nóng này, khi thiết kế
phải ghép các tấm pin mặt trời cùng loại, có cùng các thông số đặc trưng trong một dàn pin
mặt trời. Vị trí đặt dàn phải tránh các bóng che do cây cối, nhà cửa.
1.4. Nguyên lí của bộ điều khiển sạc 12
Hình 1. 5. Bộ điều khiển sạc của hệ thống
B1: Quá trình quá độ bắt đầu nạp và khi đạt cường độ dòng điện không đổi: Trong chu
kỳ này, điện thế sẽ liên tục tăng đến giá trị cực đại; khi đó, Ac-quy có cường độ dòng điện
không đổi và lớn nhất. Chu kỳ sẽ kết thúc khi điện thế đạt giá trị cực đại.
B2: Quá trình hấp thụ: Trong chu kỳ này, điện áp ở giá trị cực đại và không thay đổi,
thường kéo dài khoảng 1 giờ; trong khi đó, cường độ dòng điện sẽ liên tục giảm. Chu kỳ
kết thúc khi điện áp bắt đầu giảm.
B3: Quá trình thả nổi: Sau chu kỳ hấp thụ, điện áp giảm xuống, cường độ được phục
hồi cho đến khi bắt đầu chu kỳ nạp mới.
Dòng điện cực đại của bộ điều khiển chính là cường độ dòng điện tối đa đưa vào bộ
điều khiển và nó cho biết số lượng tấm mặt trời có thể đấu nối vào nó. Mạch bảo vệ của bộ
điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình acquy đã được nạp
đầy hoặc điện áp bình quá thấp. 13
Hình 1. 6 Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển sạc hệ thống 14
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Chọn tấm pin
Với việc phát triển và ứng dụng công nghệ hàng đầu về vật liệu gốm/silic, Mitsubishi
là nhà cung cấp hàng đầu các tấm pin mặt trời sử dụng vật liệu silic tinh thể với chất lượng
tốt nhất cho nhiều công suất khác nhau.
Tấm pin Mitsubish là nguồn điện 1 chiều (DC) an toàn, không cần bảo dưỡng. Nó được thiết ế
k để hoạt động với hiệu suất cao
Hình 2.1Tấm pin PV-TE130MF5N Nhà sản xuất Mitsubishi Electronic Model PV-TE130MF5N
Công suất định mức cao nhất (Pmax) 130Wp Công suất nhỏ nhất ( Pmin) 123.5Wp Dung sai +10/-5% Điện áp hở mạch (Voc) 21.9V
Dòng điện ngắn mạch (Isc) 8.05A Điện áp cực đại (Um) 17.4V 15
Dòng điện cực đại (Im) 7.47A
Nhiệt độ hoạt động bình thường 47.5oC
Điện áp hệ thống cực đại DC 1000V Dòng cầu chì 15A Kích thước 1495 x 674 x 46 mm Trọng lượng 13.5Kg Hiệu suất tấm 20%
Bảng 2.1: Thông số tấm pin
2.2. Chọn Ắc quy Hình 2 2 Ắc Quy 12V-150Ah
Hệ quang điện làm việc độc lập cần phải có khâu lưu giữ điện năng để có thể
phục vụ cho tải trong những thời gian thiếu nắng, ánh sáng yếu hay vào ban đêm. Có
nhiều phương pháp lưu trữ năng lượng trong hệ PV. Phổ biến nhất vẫn là sử dụng ắc
quy để lưu trữ năng lượng. Ắc quy là thiết bị điện hoá, tồn trữ dưới dạng hoá năng và
khi có phụ tải sử dụng đấu nối vào, hoá năng được giải phóng dưới dạng điện năng. Bộ
ăc quy giúp lưu giữ điện năng chưa sử dụng và sẽ cung cấp cho bộ biến đổi DC/AC
trong trường hợp khí hậu xấu, trời nhiều mây, mưa không cung cấp đủ ánh sáng. Bộ ắc
quy cũng đồng thời trực tiếp cung cấp điện một chiều cho các thiết bị sử dụng điện một chiều 16
2.2.1. Tiêu chí chọn Ắc-quy để sử dụng trong hệ thống NLMT
• Phóng sâu (phóng sâu khoảng 70 đến 80%)
• Dòng điện nạp/phóng thấp.
• Thời gian nạp và thời gian phóng.
• Độ ổn định khi nạp hay phóng. • Thời gian tự phóng. • Tuổi thọ • Yêu cầu bảo trì
• Hiệu quả lưu giữ năng lượng. • Giá thành thấp
2.2.2. Tính toán thiết bị sử dụng trong hệ thống
2.2.2.1. Tính tổng lượng điện tiêu thụ
Sử dụng 1 trụ đèn thì lượng điện năng tiêu thụ của tải là : Đèn 1 LED: LB-100W 100W x 1 = 100Wh
2.2.2.2. Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời
Số Watt-hour các tấm pin mặt trời = 1.3 x tổng số Watt-hour toàn tải: 1.3 x 100Wh = 130Wh
2.2.2.3 Tổng số Wp của tấm pin mặt trời
Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4.58 kWh/m2/ngày:
Wp = 𝟏𝟑𝟎 = 28 𝟒.𝟓𝟖
2.2.2.4. Pin năng lượng mặt trời
❖ Năng lượng DC mà hệ thống tấm pin cần cung cấp là:
Thời gian hoạt động của đèn là 12 giờ (6PM-6AM)
𝐄 = E x 12h = 28 W x 12h = 336Wh/ngày 𝐃𝐂
❖ Điện áp DC của hệ thống sẽ được cấu hình là 12V, như vậy Ah trung bình mà tấm
pin cần phải tạo ra là: 𝐄 𝟑𝟑𝟔 𝐈 𝐃𝐂 𝐀𝐡 = = = 28 Ah/ngày 𝟏𝟐 𝟏𝟐
❖ Tính luôn tổn thất khoảng 20% do bình Ac-quy gây ra trong quá trình nạp/xả thì Ah
trung bình mà tấm pin sẽ phải cung cấp là: 17 𝐈
𝐀𝐡 = 𝟐𝟖 ∗ 𝟏. 𝟐 = 𝟑𝟑. 𝟔 𝐀𝐡/𝐍𝐠à𝐲
❖ Số giờ có nắng tại Việt Nam trung bình là 4.5 h/ngày, như vậy, dòng
điện tổng mà tấm pin sẽ phải sạc cho hệ thống là: 𝐈 𝟑𝟑. 𝟔 𝐈 𝐀𝐡 𝐬ạ𝐜 = = = 𝟕. 𝟒𝟕𝐀 𝟒. 𝟓 𝟒. 𝟓
❖ Số lượng tấm pin cần thiết sẽ được tính dựa trên dòng sạc tối đa của tấm PV. Đối
với loại Mitsubishi PV-UE130MF5N, dòng sạc tối đa là 7.47A/tấm, như vậy, số lượng tấm PV sẽ là: 𝐈𝐬ạ𝐜 𝟕. 𝟒𝟕 𝐍 = =
= 𝟏 𝐭ấ𝐦 𝐩𝐢𝐧 𝐈𝐦𝐚𝐱 𝟕. 𝟒𝟕
Vậy cần lắp 1 tấm pin 1495mm x 674mm để lấy điện sử dụng cho 1 đèn LED
100Wh và chiếu sáng trong vòng 12h. 18
CHƯƠNG 3: LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG ĐÈN ĐƯỜNG DÙNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
3.1. Sơ đồ nguyên lý lắp ặ
đ t 1 cột đèn chiếu sáng
Cột đèn chiếu sáng gồm có :
• Trụ & giá đỡ các thiết bị, tủ điện
• Đèn LED chiếu sáng, Tấm pin mặt trời (PV), bộ điều khiển và ac-quy
Các bước chính lắp đặt 1 cột đèn chiếu sáng:
a. Lắp trụ đèn và giá đỡ các thiết bị b. Lắp Tấm PV c. Lắp Đèn
d. Lắp Tủ điện, cùng với Ắc-quy và Bộ điều khiển sạc ở bên trong.
Hình 3. 1 Phần đầu của đèn và giá đỡ 19
Hình 3. 2 Phần trụ đèn và chân đế
Hình 3. 3. Chi tiết phần giá đỡ đèn
Sau khi gắn xong giá đỡ đèn và đèn LED vào cột đèn ta tiến hành luồn dây điện.
Trong lúc gắn đèn vào giá đèn ta tiến hành luồng dây điện vào cần đèn. Dùng móc để 20