Đồ án HCMUTE: Mô hình giám sát và điều khiển hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời

• Tác giả: Đào Ngọc Ánh
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Giám sát và điều khiển hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CỞ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
• 2.2. CỞ SỞ LÝ THUYẾT ÁP DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
• 2.2.1. Pin năng lượng mặt trời
• 2.2.1.1. Tổng quan
• 2.2.1.2. Cấu tạo
• 2.2.1.3. Nguyên lý hoạt động
• 2.2.2. Điều chỉnh hướng quay của tấm solar panel
• 2.2.3. Phương pháp MPPT
• 2.2.4. Giải thuật INC (Incremental Conductance)

I. Giới thiệu về hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời

Hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời đang trở thành một giải pháp hiệu quả cho việc cung cấp ánh sáng công cộng. Giám sát hệ thống chiếu sáng không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hệ thống này sử dụng năng lượng mặt trời để cung cấp điện cho các đèn chiếu sáng, từ đó giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn điện lưới. Việc áp dụng công nghệ chiếu sáng thông minh cho phép điều chỉnh ánh sáng theo nhu cầu thực tế, từ đó tối ưu hóa hiệu suất sử dụng năng lượng. Theo nghiên cứu, việc sử dụng năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Tầm quan trọng của năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng dồi dào và bền vững. Việt Nam, với vị trí địa lý gần xích đạo, có tiềm năng lớn trong việc khai thác năng lượng mặt trời. Việc sử dụng công nghệ chiếu sáng từ năng lượng mặt trời không chỉ giúp giảm chi phí điện năng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hệ thống chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời có thể hoạt động độc lập, không cần kết nối với lưới điện, điều này rất hữu ích cho các khu vực xa xôi. Hơn nữa, việc áp dụng cảm biến ánh sáng giúp tự động hóa quá trình chiếu sáng, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.

II. Quy trình hoạt động của hệ thống

Hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời hoạt động theo một quy trình khép kín. Đầu tiên, cảm biến ánh sáng sẽ phát hiện cường độ ánh sáng môi trường. Khi ánh sáng giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định, hệ thống sẽ tự động kích hoạt đèn chiếu sáng. Điều khiển chiếu sáng năng lượng mặt trời được thực hiện thông qua một bộ điều khiển thông minh, cho phép điều chỉnh độ sáng của đèn theo thời gian thực. Hệ thống cũng có khả năng giám sát và điều khiển từ xa thông qua một giao diện web, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và điều chỉnh hoạt động của hệ thống. Việc sử dụng công nghệ điều khiển hiện đại giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

2.1. Tối ưu hóa công suất pin năng lượng mặt trời

Để tối ưu hóa công suất của pin năng lượng mặt trời, hệ thống sử dụng phương pháp MPPT (Maximum Power Point Tracking). Phương pháp này giúp xác định điểm công suất tối đa của pin tại mỗi thời điểm, từ đó điều chỉnh tải để đạt được hiệu suất cao nhất. Việc áp dụng giải thuật INC (Incremental Conductance) cho phép hệ thống tự động điều chỉnh theo sự thay đổi của cường độ bức xạ mặt trời và nhiệt độ, đảm bảo rằng pin luôn hoạt động ở điểm công suất tối đa. Điều này không chỉ giúp tăng hiệu suất của hệ thống mà còn kéo dài tuổi thọ của pin.

III. Kết quả và đánh giá

Kết quả thực hiện mô hình giám sát và điều khiển hệ thống chiếu sáng cho thấy hiệu suất hoạt động cao và ổn định. Hệ thống đã chứng minh khả năng tự động hóa trong việc điều chỉnh ánh sáng theo nhu cầu thực tế. Việc sử dụng năng lượng mặt trời đã giúp giảm chi phí điện năng đáng kể cho các khu vực được chiếu sáng. Hơn nữa, hệ thống cũng góp phần nâng cao nhận thức về việc sử dụng năng lượng tái tạo trong cộng đồng. Đánh giá tổng thể cho thấy mô hình này có thể được áp dụng rộng rãi trong các dự án chiếu sáng công cộng, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường.

3.1. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, hệ thống có thể được mở rộng để tích hợp thêm các công nghệ mới như Internet of Things (IoT), cho phép giám sát và điều khiển từ xa hiệu quả hơn. Việc áp dụng các cảm biến thông minh và công nghệ phân tích dữ liệu sẽ giúp tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất của hệ thống. Ngoài ra, việc nghiên cứu và phát triển các loại pin năng lượng mặt trời mới với hiệu suất cao hơn cũng là một hướng đi quan trọng để nâng cao khả năng khai thác năng lượng mặt trời.