Đồ án tốt nghiệp: Hệ thống đèn năng lượng mặt trời công suất nhỏ với khả năng tự động điều chỉnh độ sáng

• Tác giả: Nguyễn Đức Hậu
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Thị Minh Thư
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Năng Lượng Tái Tạo
• Đề tài: Mô Hình Hệ Thống Đèn Năng Lượng Mặt Trời Công Suất Nhỏ Tự Động Điều Chỉnh Độ Sáng
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Tình hình chung của điện năng lượng mặt trời
• 1.1. Trên thế giới
• 1.2. Tại Việt Nam
• 1.3. Giới thiệu đề tài
• 1.3.1. Đặt vấn đề
• 1.3.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3.3. Phương pháp thực hiện đề tài
• 1.3.4. Mục tiêu của đề tài
• 1.3.5. Nội dung nghiên cứu
• 1.3.6. Giới hạn của đề tài
• 1.4. Khái niệm hệ thống điện năng lượng mặt trời
• 1.4.1. Các loại hệ thống điện NLMT
• 1.4.1.1. Hệ thống điện NLMT hòa lưới (On-Grid)
• 1.4.1.2. Hệ thống điện NLMT độc lập (Off-Grid)
• 1.4.1.3. Hệ thống điện NLMT kết hợp (Hybrid)
• 1.4.2. Tổng quan về hệ thống đèn NLMT
• 1.4.2.1. Khái niệm
• 1.4.2.2. Cấu tạo của đèn NLMT
• 1.4.2.3. Nguyên lý hoạt động của đèn NLMT
• 1.4.2.4. Các loại đèn NLMT
• 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN NLMT
• 2.1. Tính toán sơ bộ
• 2.2. Mô phỏng PVsyst
• 2.2.1. Các bước mô phỏng
• 2.2.2. Mô phỏng dung lượng acquy
• 2.3. Lựa chọn thiết bị. Thiết kế mạch điều khiển cho đèn
• 2.3.1. Sơ đồ đấu nối hệ thống
• 2.3.2. Mô hình thực tế
• 2.3.3. Đo bức xạ mặt trời thực tế
• 3. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
• 3.1. Công suất các trường hợp đo
• 3.2. Bức xạ mặt trời qua các ngày
• 3.3. Sản lượng và PR qua từng ngày
• 3.4. Lượng CO2 phát thải trong 1 năm
• 3.5. Đánh giá hiệu quả
• 3.6. Thời gian thu hồi vốn
• 3.7. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về hệ thống đèn năng lượng mặt trời

Hệ thống đèn năng lượng mặt trời là một giải pháp chiếu sáng hiện đại, sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để tạo ra điện năng. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí điện mà còn bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu khí thải carbon. Các hệ thống chiếu sáng này thường được lắp đặt tại các khu vực công cộng, đường phố, và trong các khu vườn. Với việc sử dụng các tấm pin quang điện (PV), hệ thống này chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, cung cấp nguồn sáng vào ban đêm. Đặc biệt, đèn tự động có khả năng điều chỉnh độ sáng dựa trên mức độ ánh sáng môi trường, giúp tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đèn năng lượng mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin PV, nó sẽ tạo ra dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này được lưu trữ trong acquy để sử dụng vào ban đêm. Hệ thống còn được trang bị các bộ điều khiển thông minh, cho phép tự động bật/tắt đèn tùy thuộc vào điều kiện ánh sáng. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu sự hư hại cho acquy do xả sâu quá mức. Sự kết hợp giữa cảm biến ánh sáng và cảm biến chuyển động giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn, chỉ cung cấp ánh sáng khi cần thiết.

II. Lợi ích của hệ thống đèn năng lượng mặt trời

Hệ thống đèn năng lượng mặt trời mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người sử dụng. Đầu tiên, việc sử dụng năng lượng tái tạo từ ánh sáng mặt trời giúp giảm chi phí điện năng hàng tháng, đặc biệt trong các khu vực có nhu cầu chiếu sáng cao. Thứ hai, hệ thống này rất linh hoạt trong việc lắp đặt, không cần dây điện phức tạp, có thể được lắp đặt ở nhiều vị trí khác nhau. Thứ ba, đèn LED sử dụng trong hệ thống có tuổi thọ cao, giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và thay thế. Cuối cùng, việc sử dụng năng lượng xanh góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm và khí thải nhà kính.

2.1. Tính tiết kiệm và hiệu quả kinh tế

Sử dụng đèn năng lượng mặt trời không chỉ tiết kiệm chi phí điện mà còn mang lại hiệu quả kinh tế lâu dài. Theo nghiên cứu, chi phí đầu tư ban đầu có thể cao hơn so với các hệ thống chiếu sáng truyền thống, nhưng với tuổi thọ lên tới 25 năm của các tấm pin PV và đèn LED, người dùng có thể tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng trong suốt thời gian sử dụng. Hơn nữa, hệ thống này không cần bảo trì thường xuyên, giúp giảm thiểu chi phí vận hành. Việc đầu tư vào năng lượng tái tạo cũng giúp các doanh nghiệp và cá nhân thể hiện trách nhiệm với môi trường, điều này ngày càng được coi trọng trong xã hội hiện đại.

III. Thách thức và giải pháp trong việc triển khai hệ thống

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc triển khai hệ thống đèn năng lượng mặt trời cũng gặp phải một số thách thức. Chi phí đầu tư ban đầu vẫn là một rào cản lớn đối với nhiều người sử dụng. Bên cạnh đó, hiệu suất của hệ thống phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, đặc biệt là ở những khu vực có ánh nắng mặt trời không ổn định. Để giải quyết vấn đề này, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ, như giảm thuế hoặc trợ giá cho các dự án năng lượng tái tạo. Hơn nữa, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ mới để cải thiện hiệu suất của tấm PV và cảm biến ánh sáng cũng rất cần thiết.

3.1. Giải pháp công nghệ

Để nâng cao hiệu suất của hệ thống đèn năng lượng mặt trời, việc áp dụng công nghệ mới là rất quan trọng. Các tấm pin PV mới với hiệu suất cao hơn, cùng với các cảm biến tự động thông minh, có thể giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng. Hệ thống có thể được trang bị thêm các tính năng như điều chỉnh độ sáng tự động dựa trên nhu cầu thực tế, từ đó tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của acquy. Hơn nữa, việc phát triển các giải pháp lưu trữ năng lượng tiên tiến sẽ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn trong những ngày ít nắng.