Đặt vấn đề Biến đổi khí hậu đã trở thành mối quan tâm lớn ở thế kỷ này. Theo báo cáo được Mạng lưới Báo chí biến đổi Khí hậu và Năng lượng (Chirstian Aid) công bố ngày 28/12/2021, chỉ tính riêng trong năm 2021 đã xảy ra 15 thảm họa khí hậu tàn khốc. Mười trong số các sự kiện đó gây thiệt hại 1,5 tỷ USD trở lên. Trong số đó có cơn bão Ida đổ bộ vào Mỹ hồi tháng 8, gây thiệt hại 65 tỷ USD và khiến 95 người thiệt mạng.
Lũ lụt hồi tháng 7 ở châu Âu gây thiệt hại 43 tỷ USD và làm 240 người thiệt mạng, trong khi lũ lụt ở tỉnh Hà Nam của Trung Quốc gây thiệt hại 17,5 tỷ USD, làm 320 người thiệt mạng và khiến hơn một triệu người phải di dời. Tại Việt Nam, trong phiên họp của Ban Chỉ đạo quốc gia về Phòng chống Thiên tai và Ủy ban quốc gia Ứng phó sự cố thiên tai và Tìm kiếm cứu nạn thì trong năm 2021 riêng về thiên tai đã xảy ra 841 trận với 18 trong tổng số 22 loại hình thiên tai các loại, làm 108 người chết và mất tích, 95 người bị thương, thiệt hại về kinh tế khoảng 5. Những sự kiện khắc nghiệt này làm nổi bật sự cấp thiết của các hành động cụ thể đối với vấn đề khí hậu. Thỏa thuận Paris, đặt ra mục tiêu giữ nhiệt độ không tăng quá 1,5° C so với mức tiền công nghiệp.
Sự chuyển đổi như vậy có thể nếu việc triển khai nhanh các công nghệ cacbon thấp thay thế cho việc khai thác nhiên liệu hóa thạch thông thường. Đó là lý do chúng ta cần phát triển các nguồn năng lượng tái tạo để thay thế các nguồn năng lượng truyền thống như xăng, dầu, than đá.được xem là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng như hiệu ứng nhà kính, lũ lụt. Trong các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời đã và đang trở nên phổ biến bởi vì chúng có nhiều ưu điểm như là: • Là nguồn năng lượng sạch, ít gây ô nhiễm nên rất thân thiện với môi trường; • Không lo cạn kiệt; 18 #vssdfdsf • Nhiều ứng dụng hữu ích, điển hình là tiết kiệm điện năng cho các hộ gia đình, nhà máy, xí nghiệp,.Bên cạnh đó, còn hỗ trợ giảm tải cho các nhà máy điện truyền thống trong giờ cao điểm. Nguồn năng lượng này cũng tồn tại những nhược điểm, như là: • Chi phí đầu tư ban đầu khá tốn kém bởi phải xây dựng hệ thống trang thiết bị hiện đại và tiên tiến nhưng lại chỉ chuyển hóa được một lượng rất nhỏ năng lượng từ mặt trời sang dạng hữu ích; • Do có nguồn gốc từ thiên nhiên nên năng lượng mặt trời có tính ổn định thấp và thường chịu tác động từ các tác nhân gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động; Theo các chuyên gia, do các đặc thù ở vùng xích đạo, Việt Nam có lượng bức xạ lớn và ổn định cho phát triển năng lượng mặt trời.
Cường độ bức xạ mặt trời dao động từ 897 - 2108 kWh/m2/năm, tương đương 2,46 và 5,77 kWh/m2/ngày (MOIT & AECID, 2015). Cường độ bức xạ cao nhất tập trung ở các tỉnh Tây Nguyên và Nam bộ như Đắk Lắk, Gia Lai, Nha Trang, Ninh Thuận, Bình Thuận, Tây Ninh và Bình Phước. Vì vậy, Việt Nam được đánh giá là quốc gia có tiềm năng nguồn năng lượng mặt trời rất lớn. Để tạo động lực và khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo, trong đó có điện mặt trời, Chính phủ đã có nhiều chính sách thông thoáng, tạo thuận lợi cho phát triển điện mặt trời.
Đặc biệt, Quyết định số 02/2019/QĐ-TTg ngày 08/01/2019 của Thủ tướng Chính phủ nêu rõ, các dự án trên mái nhà được thực hiện cơ chế mua bán điện theo chiều giao và chiều nhận riêng biệt của công tơ điện đo đếm 2 chiều, đã tạo hành lang pháp lý rõ ràng, chặt chẽ cho 2 bên mua và bán điện mặt trời áp mái, đồng thời tạo động lực khuyến khích người dân, doanh nghiệp tích cực đầu tư vào các dự án điện mặt trời áp mái. Bên cạnh đó, nhằm khuyến khích phát triển năng lượng tái tạo, phục vụ các mục tiêu phát triển nêu trên, Bộ Công Thương đã xây dựng và trình Chính phủ ban hành hàng loạt cơ chế như: Feed-in-Tariff cho điện mặt trời, điện gió, điện sản xuất từ chất thải rắn, điện sinh khối… Chính phủ cũng ban hành các chính sách ưu đãi khác cho 19 #vssdfdsf các nhà đầu tư như ưu tiên cung cấp tín dụng, miễn/giảm thuế thu nhập doanh nghiệp, tiền thuê đất, sử dụng hợp đồng mua bán điện mẫu… Hình 1. 1: Điện mặt trời áp mái tại H. Đồng Nai, Việt Nam Vài năm trở lại đây, khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch như: xăng, dầu, than đá,.
đang có dấu hiệu bị cạn kiệt đần, tình hình xung đột giữa các quốc gia xuất khẩu nhiên liệu đã tác động xấu đến nguồn cung nhiên liệu của thế giới đẩy giá nhiên liệu hóa thạch tăng cao cũng khiến năng lượng tái tạo trở nên cạnh tranh hơn. Giá năng lượng và hàng hóa cao mà chúng ta đang thấy ngày nay đã tạo những tiền đề mạnh mẽ cho nghành năng lượng tái tạo phát triển. Vì vậy, Chúng ta cần đưa những nguồn năng lượng tái tạo vào những ứng dụng trong thực tế. Đề tài xây dựng một mô hình năng lượng mặt trời đã và đang được áp dụng rộng rãi trong các hộ gia đình, bên cạnh đó tối đa hóa hiệu quả của hệ thống thông qua phương án lắp đặt và hạn chế thấp nhất những rủi ro hệ thống bằng công nghệ giám sát IOT đến từng tấm pin để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ổn định.
Công nghệ năng lượng tái tạo đã trở thành một đóng góp quan trọng cho nhu cầu về năng lượng bền vững, năng lượng sạch trong tương lai. Do đó, nhu cầu cấp thiết hiện nay là tìm cách nâng cao hiệu quả của những nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường nhằm thay thế dần những nguồn năng lượng truyền thống. Tận dụng các nguồn năng lượng sạch có sẵn trong tự nhiên như năng lượng từ bức xạ mặt 20 #vssdfdsf trời là giải pháp tốt nhất nhằm tiết kiệm năng lượng hóa thạch. Vì vậy, tận dụng tốt nguồn năng lượng này sẽ giải quyết được bài toán năng lượng trong tương lai.2 Mục tiêu đề tài.
Đề tài dựa trên mục đích: giám sát hệ thống, cảnh báo rủi ro, nâng cao hiệu suất của tấm pin bằng những phương pháp dò tìm điểm công suất cực đại MPPT (Maximum Power Point Tracking) của tấm pin mặt trời, điều chỉnh hướng của tấm pin theo hướng mặt trời. Nếu không có những phương pháp trên thì hiệu suất chuyển đổi năng lượng của tấm pin đạt rất thấp, vì vậy các phương pháp này giúp nâng cao hiệu suất sử dụng và không lãng phí nguồn năng lượng chuyển hóa. Ngoài ra, ứng dụng giám sát hệ thống pin mặt trời cho biết được các thông số của hệ thống ngay thời điểm hiện tại, thống kê được sản lượng của tấm pin giúp người dùng quản lý được sản lượng cũng như hiệu suất của hệ thống từ đó dễ dàng bảo trì, vệ sinh hệ thống đúng thời điểm. Hệ thống điện năng lượng mặt trời có giá trị đầu tư lớn.
Trong quá trình hoạt động, chúng ta cần định kỳ giám sát các thông số như: hiệu suất hoạt động của hệ thống, lượng điện tạo ra mỗi ngày, các cảnh báo tức thời của hệ thống. Việc này giúp ta biết được hiệu quả đầu tư. Cũng như có phương án kịp thời xử lý trong các tình huống cần thiết. Tất cả các thông tin hữu ích này đều chứa trong biến tần NLMT-một thiết bị chuẩn công nghiệp.
Các thông tin này cần được trích xuất, lưu trữ và thể hiện lên giao diện web hoặc mobile (smartphone). Qua đó, người quản lý có thể truy vấn và giám sát hệ thống từ bất kỳ nơi đâu… Chỉ với một smartphone có kết nối internet. Các giải pháp IoT công nghiệp có thể giải quyết bài toán này. Đối với dự án lớn.
Phần mềm giám sát dataloger đã được áp dụng và cho thấy hiệu quả vượt trội cả về chất lượng, lẫn chi phí đầu tư. 21 #vssdfdsf Hình ảnh1.2 Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu. Nghiên cứu tổng quan cở sở lý thuyết về hệ thống pin năng lượng mặt trời. Phân tích các đặc tuyền I-V, P-V của pin mặt trời và sự phụ thuộc của các đường đặc tính khi các điều kiện môi trường thay đổi.
Tìm hiểu phương pháp dò tìm điểm công suất cực đại và đưa ra giải pháp kỹ thuật. Tìm hiểu các hoạt động của các mô hình giám sát hệ thống năng lượng mặt trời. Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời áp mái tại trường sư phạm kỹ thuật. Nghiên cứu ứng dụng giám sát hệ thống năng lượng mặt trời qua app và web.
Thu thập dữ liệu quy trình thiết kế một hệ thống năng lượng mặt trời. Tìm hiểu các chuẩn truyền thông. Chỉnh sữa các lỗi khi xuất hiện. Đánh giá kết quả thực hiện.4 Phương pháp nghiên cứu Để đảm bảo hiệu suất hấp thụ của tấm pin là cao nhất chúng ta cần một hệ thống “hướng sáng tốt” nghĩa là, luôn xoay tấm pin theo hướng mặt trời.
Bằng phương pháp “dò tìm điểm cực đại” để tận thu hiệu suất của pin là lớn nhất. • Giám sát thời gian thực: Các cảm biến chất lượng cao như Cảm biến đo bức xạ mặt trời / cảm biến bức xạ, cảm biến nhiệt độ, cảm biến môi trường, v. được lắp ráp trong hệ thống giám sát để cảm nhận và ghi lại dữ liệu thời gian thực. Hệ thống giám sát năng lượng mặt trời dựa trên IoT thực hiện giám sát từ xa tập trung và theo dõi dữ liệu hiệu suất thời gian thực của các hệ thống điện mặt trời như suy giảm hiệu suất, thời gian ngừng hoạt động, tổn thất, v.
gây ra tổn thất phát điện. • Lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được giám sát được lưu trữ trong hệ thống và có thể được truy xuất bất kỳ lúc nào để xác định hiệu quả của hệ thống. • Biểu đồ hiệu suất: Hệ thống giám sát quang điện thông minh đi kèm với thiết bị bảng điều khiển, tức là người ta có thể xem toàn bộ dữ liệu được ghi lại của tất cả các tài sản ở một nơi thông qua ứng dụng di động hoặc máy tính để bàn. Dữ liệu ghi lại được hiển thị dưới dạng biểu đồ và được báo cáo hàng ngày, hàng tháng (có thể tạo báo cáo kịp thời tùy theo yêu cầu) thông qua SMS hoặc Email.
• Phát hiện lỗi: Hệ thống giám sát đi kèm với chức năng báo động khi nhiệt độ cao hoặc cầu chì bất thường, v.