Chương 1: "Tổng quan về năng lượng gió và năng lượng mặt trời". Giới thiệu nguyên lý hoạt động chung của động cơ gió và pin mặt trời. Chương 2: "Các phương pháp và các đại lượng cơ bản đánh giá hiệu quả sử dụng các nguồn năng lượng gió và năng lượng mặt trời" trình bày các phương pháp khi so sánh các phương án với nhau và các đại lượng cơ bản của động cơ gió và pin mặt trời. Chương 3: " Tính toán và phân vùng sử dụng năng lượng gió trên lãnh thổ Việt Nam”.
Chương này tính toán với 31 địa địa điểm khảo sát về sản lượng và suất chi phí để đưa ra thứ tự ưu tiên các vùng có thể xây dựng được các nhà máy phong điện và công suất các loại động cơ nên dùng. Chương 4: "Tính toán và phân vùng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam". Chương này tính toán sản lượng và suất chi phí với 17 địa điểm khảo sát và rút ra kết luận. Chương 5: "Các kết luận đối với việc sử dụng nguồn năng lượng gió và năng lượng mặt trời tại Việt Nam".
Chương này đưa ra những kết luận chung nhất và thiết kế dàn pin mặt trời tại xã Trung Sơn, Phú Thọ. Phụ lục: "Bảng biến trình tốc độ gió ngày điển hình của 31 địa điểm và Cường độ tổng xạ trung bình và lớn nhất ở từng kỳ quan sát tại 17 trạm khác nhau ". DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Tuốc bin gió tại Tây Ban Nha. 3 Hình 1-2 Tuốc bin gió tại bờ biển Đan Mạch.
3 Hình 1-3 Cấu tạo chung của tua bin gió. 4 Hình 1-4 Động cơ gió Bonus 2. 7 Hình 1-5 Thử nghiệm bộ truyền động nam châm vĩnh cửu của tua 8 bin gió 1. Hình 1-6 Thiết kế cột tháp cho tuabin.
9 Hình 1-7 Một tế bào quang điện. 13 Hình 1-8 Pin mặt trời mới. 15 Hình 1-9 Hệ thống cấp điện bằng pin mặt trời. 16 Hình 3-1 Bản đồ các địa điểm khảo sát tính toán năng lượng gió.
30 Hình 3-2 Động cơ gió phát điện VEU30. 34 Hình 3-3 Đặc tính công suất của động cơ gió VEU16 và VEU30. 28 Hình 3-4 Biến thiên sản lượng ngày điển hình trong tháng của 45 động cơ gió VEU30. Hình 4-1 Bản đồ các địa điểm khảo sát năng lượng mặt trời.
56 Hình 4-2 Những tấm panel thu năng lượng mặt trời. 60 Hình 4-3 Dàn pin mặt trời tại một hộ gia đình. 61 Hình 4-4 Biến thiên sản lượng ngày điển hình từng tháng của 71 1Wp pin mặt trời. Hình 4-5 Suất chi phí của pin mặt trời và động cơ gió 75 Hình 4-6 Dàn pin mặt trời BPSX50U, P=50Wp.
77 Hình 4-7 Dàn pin mặt trời P=40Wp do ZonTec sản xuất. 78 Hình 4-8 Dàn pin mặt trời P=48Wp do Kyocera sản xuất. 77 Hình 4-9 Dàn pin mặt tròi P=1200Wp tại Cô Tô Quảng Ninh. 79 Hình 4-10 Dàn pin mặt tròi P=600Wp tại Cô Tô -Quảng Ninh.
79 Hình 4-11 Dàn pin mặt tròi P=525Wp tại Cô Tô -Quảng Ninh. 81 Hình 4-12 Dàn pin mặt tròi P=800Wp tại Côn Đảo -Vũng Tàu. 82 Hình 5-1 Sơ đồ nối điện pin mặt trời 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. PGS-TS Phạm Văn Hoà :Tính toán kinh tế - kỹ thuật việc sử dụng các nguồn năng lượng mới và tái sinh.NXB Khoa học kỹ thuật- Hà Nội.
Trần Huy Khang, Phan Mỹ Tiên: Báo cáo khoa học “Sổ tay tra cứu số liệu bức xạ và gió”. Vũ Thị Giáng : Đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu tổng hợp, đánh giá lựa chọn loại tấm pin năng lượng mặt trời thích hợp với điều kiện Việt Nam”.GS, Trần Đình Long: “Quy hoạch phát triển năng lượng và điện lực”. NXB khoa học và kỹ thuật 1999. Tiếng Anh 5 Báo Cáo của EkoWatt cộng hoà Séc đưa ra 13/2/2004.ST thuộc trung tâm nghiên cứu liên bang Nga và trung tâm nghiên cứu khoa học và viện nghiên cứu Elưktropribor Nga 2003.
Tổng Quan về năng lượng gió và năng lượng mặt trời. Giới thiệu chung về năng lượng gió và việc sử dụng năng lượng gió. Sự hình thành năng lượng gió. Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển trái đất, Bức xạ mặt trời chiếu xuống bề mặt trái đất không đồng đều làm cho bầu khí quyển, nước và không khí nóng không đều nhau.
Một nửa bề mặt của Trái Đất, mặt ban đêm, bị che khuất không nhận được bức xạ của Mặt Trời và thêm vào đó là bức xạ Mặt Trời ở các vùng gần xích đạo nhiều hơn là ở các cực, do đó có sự khác nhau về nhiệt độ và vì thế là khác nhau về áp suất mà không khí giữa xích đạo và 2 cực cũng như không khí giữa mặt ban ngày và mặt ban đêm của Trái Đất di động tạo thành gió. Trái Đất xoay tròn cũng góp phần vào việc làm xoáy không khí và vì trục quay của Trái Đất nghiêng đi (so với mặt phẳng do quỹ đạo Trái Đất tạo thành khi quay quanh Mặt Trời) nên cũng tạo thành các dòng không khí theo mùa. Do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng Criolis được tạo thành từ sự quay quanh trục của Trái Đất nên không khí đi từ vùng áp cao đến vùng áp thấp không chuyển động thắng mà tạo thành các cơn gió xoáy có chiều xoáy khác nhau giữa Bắc bán cầu và Nam bán cầu. Nếu nhìn từ vũ trụ thì trên Bắc bán cầu không khí di chuyển vào một vùng áp thấp ngược với chiều kim đồng hồ và ra khỏi một vùng áp cao theo chiều kim đồng hồ.
Trên Nam bán cầu thì chiều hướng ngược lại. Luận văn thạc sỹ Đinh Thế Hùng-CH06 2 Ngoài các yếu tố có tính toàn cầu trên gió cũng bị ảnh hưởng bởi địa hình tại từng địa phương. Do nước và đất có nhiệt dung khác nhau nên ban ngày đất nóng lên nhanh hơn nước, tạo nên khác biệt về áp suất và vì thế có gió thổi từ biển hay hồ vào đất liền. Vào ban đêm đất liền nguội đi nhanh hơn nước và hiệu ứng này xảy ra theo chiều ngược lại.
Năng lượng gió là động năng của không khí chuyển động với vận tốc v. Khối lượng đi qua một mặt phẳng hình tròn vuông góc với chiều gió trong thời gian t là: (1-1) với ρ là tỷ trọng của không khí, V là thể tích khối lương không khí đi qua mặt cắt ngang hình tròn diện tích A, bán kinh r trong thời gian t. Vì thế động năng E (kin) và công suất P của gió là: (1-2) (1-3) Điều đáng chú ý là công suất gió tăng theo lũy thừa 3 của vận tốc gió và vì thế vận tốc gió là một trong những yếu tố quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió. Sử dụng năng lượng gió để phát điện.
Năng lượng gió đã được sử dụng từ hằng 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 tơ học nhờ vào các cối xay gió… Luận văn thạc sỹ Đinh Thế Hùng-CH06 3 H1-1. Tuốc bin gió tại Tây Ban Nha. Những nghiên cứu dùng năng lượng gió để tạo ra điện được anh em nhà Dane công bố từ năm 1890 nhưng việc nghiên cứu và phát triển năng lượng gió lại bị chững lại vào những năm đầu của thế kỷ 20 và cuối chiến tranh thế giới thứ hai.
Phải đến những năm đầu thập niên 70, khi các quốc gia OPEC cắt giảm sản lượng dầu gây ra cuộc khủng hoảng năng lượng trầm trọng trên thế giới thì các công trình sử dụng năng lượng gió mới được thúc đẩy mạnh mẽ hơn.Tuốc bin gió tại bờ biển Đan Mạch. Luận văn thạc sỹ Đinh Thế Hùng-CH06 4 Năm 1997, các công trình của tuabin gió được lắp đặt chỉ vào khoảng 600 đến 750kW. Lượng công suất này đủ dùng cho 200-300 hộ gia đình. Ngoài ra cũng phải kể đến một số tuabin nhỏ ( dưới 50kW ) được sử dụng tại các gia đình cấp điện cho máy bơm nước, máy rửa bát đĩa….
Sau đây là cấu tạo chung của tuabin gió: Hình 1-3.Cấu tạo chung của tua bin gió. Các bộ phận trong sơ đồ trên: Thiết bị đo gió( Anermometer): Đo tốc độ gió và truyền thông số gió tới bộ điều khiển. Cánh quạt( Blade): Hầu hết các tuabin có 2 hoặc 3 cánh quạt. Gió thổi vao các cánh quạt sẽ làm cho chúng chuyển động và quay.
Luận văn thạc sỹ Đinh Thế Hùng-CH06 5 Phanh( Brake): Là loại phanh đĩa bằng cơ khí, bằng điện hoặc bằng thủy lực để dùng để dừng rotor trong các trường hợp khẩn cấp. Bộ điều khiển( controller): Bộ điều khiển sẽ khởi động tuabin khi tốc độ gió thổi đến 8 đến 16 dặm/giờ và dừng quay khi tốc độ gió là 65 dặm. Lý do là khi tuabin gió làm việc với tốc độ gió trên 65dặm/giờ, máy phát sẽ bị phát nóng quá mức cho phép. Hộp số(Gearbox): Giúp cho tuabin gió làm việc liên tục khi gió thay đổi tốc độ.
Hộp số có khả năng tăng tốc độ quay từ 30- 60vòng/phút đến 1200-1500vòng/phút(tốc độ quay mà hầu hết các máy phát cần đạt để phát điện). Hiện nay, nhiều hãng sản xuất tuabin gió đang nghiên cứu, chế tạo một loại phát điện vận hành với tốc độ quay thấp hơn mà không cần hộp số. Máy phát( Genertor): Thường là máy phát điện xoay chiều. Trục tốc độ( high- speed shaft): Dùng để điều khiển máy phát.
Trục tốc độ chậm( Low- Speed shaft): Rotor sẽ làm trục tốc độ chậm quay với tốc độ 30-60 vòng/phút. Vỏ tuabin( Nacelle): Rotor, hộp số, các trục tốc độ cao và thấp, máy phát, máy điều khiển và phanh đều nằm trong vỏ tuabin ở trên đỉnh cột tháp. Bên trong vỏ tuabin còn có một lớp bọc nữa để bảo vệ các bộ phận chính của tuabin. Rotor: Bao gồm cánh quạt và trục quay.
Cột tháp(Tower): Cột tháp thường được làm bằng thép ống. Càng lên cao sức gió càng mạnh nên càng lên cao tuabin sẽ nhận được càng nhiều gió và sẽ tạo được nhiều điện hơn. Luận văn thạc sỹ Đinh Thế Hùng-CH06 6 Hướng gió(Wind direction): Trên hình vẽ là tuabin thuận chiều gió vì nó vận hành đối diện với chiều gió.Ngoài ra còn có các tuabin gió thiết kế hoạt động ngược chiều gió. Chong chóng gió( Wind vane) : Kiểm tra hướng gió và kết hợp với bộ điều khiển hướng để xác định hướng tuabin chính xác với hướng gió thổi.
Bộ điều khiển hướng(Yaw drive): Bộ điều khiển hướng có nhiệm vụ giữ cho rotỏ luôn đối diện với hướng gió. Đối với tuabin ngược chiều gió không cần bộ điều khiển hướng gió. Động cơ điều khiển hướng: Cung cấp năng lượng cho bộ điều khiển hướng.