MỞ ĐẦU Năng lượng mặt trời ngày nay, đang trở nên rất phổ biến. Rất nhiều tấm năng lượng mặt trời đã được lắp đặt trên toàn thế giới. Hầu hết trong số chúng đều được cài đặt cố định theo hướng của bức xạ ánh sáng mặt trời tối đa. Tuy nhiên, mặt trời luôn chuyển động hằng ngày.
Vì vậy, chúng ta không thể sử dụng bức xạ tối đa của mặt trời vào tất cả các thời gian trong ngày. Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời trên các hệ thống chuyển động (ví dụ: tàu thuyền, xe quân sự, vệ tinh, cáp treo …), chúng không những bị ảnh hưởng bởi chuyển động của mặt trời mà còn bị ảnh hưởng bởi sự dịch chuyển và vị trí của chúng. Theo dõi mặt trời là cách tốt nhất để tiếp nhận bức xạ tối đa. Bằng cách di chuyển các tấm năng lượng theo hướng dịch chuyển của mặt trời, chúng ta có thể thu được các bức xạ tối đa.
Mục tiêu của luận văn này là thiết kế hệ thống bám mặt trời 2 trục cho các tấm năng lượng được đặt trên các hệ thống chuyển động, cụ thể ở đây là trên các tàu hoạt động trên biển. Nội dung của luận văn gồm 5 phần chính như sau: Phần I. Tổng quan: nêu lên khái quát về năng lượng sạch nói chung và năng lượng mặt trời nói riêng. Giới thiệu chung về một số hệ thống bám mặt trời đồng thời chỉ ra mục tiêu của luận văn: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển bám cho panel lắp đặt pin năng lượng mặt trời”.
Nguyên tắc hoạt động: nghiên cứu lý thuyết về quỹ đạo chuyển động của mặt trời và sự dịch chuyển của vật thể chuyển động, giới hạn là các tàu di chuyển trên biển. Từ đó đưa ra đề xuất cho hệ thống bám cho panel lắp đặt pin mặt trời. Mô hình thực tế: luận văn đề xuất và phát triển một mô hình thực tế của hệ thống dựa trên mô hình đề xuất ở phần II bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Kết quả: chỉ ra kết quả thu được từ việc xây dựng mô hình thực tế.
Kết luận: đưa ra kết luận chung về kết quả nghiên cứu và phát triển hệ thống, chỉ ra ưu và nhược điểm của hệ thống khi so sánh với các hệ thống khác. Hướng phát triển: Nêu ra giải pháp đề khắc phục một số nhược điểm của hệ thống hiện tại đồng thời đưa ra hướng phát triển cho hệ thống trong tương lai. Năng lượng sạch Năng lượng sạch không gây ô nhiễm không khí hay tạo ra các sản phẩm phụ gây ô nhiễm môi trường trong tiến trình phát điện. Gió, năng lượng mặt trời và địa nhiệt là những thí dụ về các tài nguyên có thể cung cấp năng lượng sạch hiện nay.
Năng lượng sạch ở đây chỉ xét đến tiến trình phát điện. Hiện nay, điện và khí đốt là những nguồn năng lượng chính và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tuy nhiên, chúng lại chính là những nguồn năng lượng gây ra lượng khí thải nhà kính lớn nhất. Để chống lại tác động nặng nề của biến đổi khí hậu, chúng ta cần chuyển sang sử dụng các nguồn năng lượng sạch để cung cấp cho việc sinh hoạt và sản xuất.
Hiện tại, rất nhiều các công ty, phòng nghiên cứu trên khắp thế giới cùng chính phủ các nước đang rất nỗ lực để tìm ra những biện pháp giải quyết hậu quả môi trường một cách tối ưu nhất. Tuy nhiên, một số giải pháp vẫn chưa đi vào thực tế và được kỳ vọng phát triển trong tương lai. Năng lượng gió [5.] Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển trái đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời.
Sử dụng năng lượng gió là một trong những cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ cổ đại. Từ hàng trăm năm nay, con người đã dùng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo công cơ học nhờ vào các cối xay gió. Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phát minh ra điện và máy phát điện. Lúc đầu nguyên tắc của cối xay gió chỉ được biến đổi nhỏ và thay vì là chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng cơ học thì dùng máy phát điện để sản xuất năng lượng điện.
Khi bộ môn cơ học dòng chảy tiếp tục phát triển thì các thiết bị xây dựng và hình dáng của các cánh quạt cũng được chế tạo đặc biệt hơn. Ngày nay người ta gọi đó là tuốc bin gió, khái niệm cối xay gió không còn phù hợp nữa vì chúng không còn có thiết bị nghiền. Từ sau những cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970 việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tuốc bin gió hiện đại. 4 Ưu điểm nổi bật nhất của điện gió là không lo hết hay cạn kiệt nguồn nhiên liệu, không gây ô nhiễm môi trường như các nhà máy nhiệt điện, dễ chọn địa điểm và tiết kiệm đất xây dựng.
Chính vì những ưu điểm này mà năng lượng gió đang được khuyến khích sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới để giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giảm thiểu hiệu ứng nhà kính.] Năng lượng địa nhiệt là năng lượng được tách ra từ nhiệt trong lòng trái đất. Năng lượng này có nguồn gốc từ sự hình thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ của các khoáng vật và từ năng lượng mặt trời được hấp thụ tại bề mặt trái đất. Năng lượng địa nhiệt đã được sử dụng để nung và tắm kể từ thời La Mã cổ đại, nhưng ngày nay nó được dùng để phát điện. Khai thác năng lượng địa nhiệt có hiệu quả về kinh tế, có khả năng thực hiện và thân thiện với môi trường, nhưng trước đây bị giới hạn về mặt địa lý đối với các khu vực gần các ranh giới kiến tạo mảng.
Các tiến bộ khoa học kỹ thuật gần đây đã từng bước mở rộng phạm vi và quy mô của các tài nguyên tiềm năng này, đặc biệt là các ứng dụng trực tiếp như dùng để sưởi trong các hộ gia đình. Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ dưới sâu trong lòng đất, nhưng sự phát thải này thấp hơn nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thông thường. Công nghệ này có khả năng giúp giảm thiểu sự nóng lên toàn cầu nếu nó được triển khai rộng rãi. Năng lượng Mặt Trời [4.] Năng lượng mặt trời thu được trên trái đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời đến trái đất.
Chúng ta sẽ tiếp tục nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời. Năng lượng mặt trời 5 Năng lượng mặt trời là rất lớn và là nguồn năng lượng vô tận [4.
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, Trái đất nhận được 16 x 10 18 đơn vị của năng lượng từ mặt trời hàng năm, gấp 20.000 lần so với nhu cầu sử dụng của nhân loại trên trái đất. Năng lượng mặt trời có thể cung cấp tất cả các nhu cầu năng lượng hiện tại và tương lai. Điều này hứa hẹn làm cho nó trở thành một trong những nguồn năng lượng quan trọng trong tương lai. Theo báo cáo dự đoán của tổ chức năng lượng quốc tế, đến năm 2050 mặt trời có thể sẽ trở trành nguồn điện năng lớn nhất, xếp trên cả nhiên liệu hóa thạch, năng lượng gió, thủy năng và năng lượng hạt nhân [3.
Hồi năm 2006 ở Úc, tháp năng lượng mặt trời khổng lồ cao 1km với 32 tuốc bin khí có tổng công suất 200MW đã đi vào sử dụng. Hệ năng lượng mặt trời này được bao quanh bởi 1 nhà kính khổng lồ có tác dụng làm nóng không khí để làm quay tuốc bin xung quanh chân tháp. Giới chuyên gia ước tính rằng các nhà máy điện sẽ có thể tạo ra 200MW điện và giảm được 700.000 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính mỗi năm. Và gần đây nhất là nhà máy điện năng lượng mặt trời Topaz có năng suất 550MW với 9 triệu tấm pin quan điện, bao phủ hơn 20 héc ta tại California.
Đây được xem là nguồn năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới hiện nay và Topaz cung cấp điện năng cho khoảng 160.000 hộ gia đình. Hệ thống năng lượng mặt trời không đòi hỏi thêm nhiên liệu khác để hoạt động và tác động ô nhiễm môi trường gần như là không có. Ánh sáng mặt trời có thể được lưu lại thành nhiệt để sử dụng ngay hoặc chuyển đổi thành điện năng. Ngoài ra công nghệ còn cho phép biến đổi ánh sáng thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện… Lợi thế của năng lượng mặt trời: Năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng sạch.
Miễn phí và có sẵn với số lượng đầy đủ trong hầu như tất cả các phần của thế giới. Những hạn chế của hệ thống năng lượng mặt trời bao gồm: Chi phí ban đầu cao. Đòi hỏi không gian sử dụng khá lớn 6 Hiệu suất sử dụng có thể bị ảnh hưởng bởi sự ô nhiễm không khí và thời tiết làm giảm lượng ánh sáng mặt trời. Vấn đề của luận văn Năng lượng mặt trời ngày nay đang trở nên rất phổ biến.
Rất nhiều tấm năng lượng mặt trời đã được lắp đặt trên toàn thế giới. Hầu hết trong số chúng đều được cài đặt cố định theo hướng của bức xạ ánh sáng mặt trời tối đa. Vấn đề đặt ra là mặt trời đang chuyển động hằng ngày. Vì vậy, chúng ta không thể sử dụng bức xạ tối đa của mặt trời tất cả các thời gian.
Đối với các hệ thống năng lượng mặt trời trên các hệ thống chuyển động (ví dụ: tàu thuyền, xe quân sự, vệ tinh, cáp treo …), chúng không những bị ảnh hưởng bởi chuyển động của mặt trời mà còn bị ảnh hưởng bởi sự dịch chuyển và vị trí của chúng.