Chương 1: TỔNG QUAN GVHD: Nguyßn Văn Trung 1.5 Mÿc tiêu đ¿t đ°ÿc Hệ thống có thể ho¿t động chính xác, đáp āng linh ho¿t và nhanh chóng đối vßi các thay đổi cÿa vị trí cÿa mặt trái. Thu¿t toán cần phÁi được thiết kế sao cho có khÁ năng dự đoán và điều chỉnh góc nghiêng cÿa tÃm pin mặt trái một cách chính xác và hiệu quÁ. Khi thực nghiệm hệ thống có thể giÁm thiểu tổn hao năng lượng do ánh sáng mặt trái không chiếu thẳng vào tÃm pin, giúp tăng hiệu suÃt thu năng lượng so vßi hệ thống cố định. 4 Chương 2: C¡ SỞ LÝ THUYẾT GVHD: Nguyßn Văn Trung Ch°¢ng 2: C¢ sở lý thuy¿t 2.1 Hã thßng điãn m¿t trái cß đßnh Hệ thống điện mặt trái cố định, hay con gọi là hệ thống điện mặt trái tĩnh, là một lo¿i hệ thống điện mặt trái mà các tÃm pin năng lượng mặt trái được cố định trên một vị trí nhÃt định, không thể điều chỉnh hoặc di chuyển theo chuyển động cÿa mặt trái.1: Hệ thống điện mặt trời cố định Hệ thống điện mặt trái cố định thưáng có chi phí lÁp đặt thÃp và không có khÁ năng theo dõi vị trí mặt trái vì không có thiết bị điều chỉnh hưßng.
Điều này khiến chúng trã thành một lựa chọn thu hút cho các dự án có ngân sách h¿n chế. Vì không có bộ ph¿n c¢ khí để điều chỉnh hưßng, hệ thống cố định thưáng ít gặp sự cố h¢n và yêu cầu ít bÁo trì h¢n so vßi các hệ thống có khÁ năng điều hưßng pin mặt trái. Điều này làm giÁm chi phí bÁo trì, tăng tính ổn định cÿa hệ thống. Hệ thống cố định không phụ thuộc vào c¢ khí ho¿t động để điều chỉnh hưßng, do đó chúng thưáng ổn định h¢n trong môi trưáng gió m¿nh hoặc thái tiết khÁc nghiệt.
Điều này làm cho chúng trã thành một lựa chọn phù hợp cho các khu vực có điều kiện thái tiết khÁc nghiệt. T¿i những khu vực có ánh sáng mặt trái ổn định, hệ thống cố định có thể là lựa chọn 5 Chương 2: C¡ SỞ LÝ THUYẾT GVHD: Nguyßn Văn Trung tối ưu vì không cần phÁi điều hưßng pin năng lượng mặt trái. Điều này làm giÁm chi phí cũng như đ¢n giÁn hóa quy trình lÁp đặt và bÁo trì. Mặc dù chi phí thÃp và dễ bÁo trì, hệ thống cố định thưáng có hiệu suÃt sÁn xuÃt điện thÃp h¢n so vßi hệ thống tracking vì không thể điều chỉnh hưßng theo di chuyển cÿa mặt trái.
Hiệu suÃt cÿa hệ thống phụ thuộc vào hưßng mà bÁng điện mặt trái được cài đặt. Nếu hưßng này không phù hợp, hiệu suÃt có thể giÁm đi đáng kể. Điều này có thể gây ra tổn thÃt hiệu suÃt lßn trong những vị trí mà ánh sáng mặt trái không đÿ m¿nh hoặc không ổn định. KhÁ năng tối ưu hiệu suÃt sÁn xuÃt điện thÃp h¢n so vßi các hệ thống solar tracking.
Trong những khu vực có nhiều bóng cây hoặc cÃu trúc, hệ thống cố định có thể bị che phÿ mặt trái và gây giÁm hiệu suÃt sÁn xuÃt điện. Điều này làm giÁm tính khÁ thi, hiệu quÁ cÿa hệ thống trong các môi trưáng này. Hệ thống điện mặt trái cố định có nhiều āng dụng. Chúng được sử dụng trong công nghiệp, thư¢ng m¿i để cung cÃp điện.
â māc gia đình, hệ thống này làm giÁm chi phí điện, t¿o ra nguồn năng lượng s¿ch. Trong nông nghiệp, sử dụng cho hệ thống tưßi tiêu và nhà kính. Hệ thống điện mặt trái cố định cũng có thể là nguồn điện dự phong và được tích hợp vào các dự án có quy mô lßn như trang tr¿i mặt trái và cụm công nghiệp điện mặt trái.2 Ph°¢ng pháp tracking Phư¢ng pháp điều hưßng pin năng lượng mặt trái, là kỹ thu¿t sử dụng để tối ưu hóa việc thu th¿p năng lượng mặt trái từ các tÃm pin quang điện. Hệ thống solar tracking bao gồm các tÃm pin được gÁn trên các khung di động có thể được điều chỉnh được góc nghiêng và hưßng cÿa chúng theo chuyển động cÿa mặt trái trong suốt cÁ ngày.
Các hệ thống solar tracking thưáng được chia thành hai lo¿i chính: một máy trục và hai máy trục. Hệ thống này chỉ điều khiển pin mặt trái từ đông sang tây, trong khi hệ thống máy tính có khÁ năng điều chỉnh cÁ góc nghiêng theo chiều dọc, giúp tối ưu hóa việc thu năng lượng trong suốt cÁ ngày và theo mùa. Việc sử dụng phư¢ng pháp điều hưßng pin năng lượng mặt trái làm tăng hiệu suÃt cÿa các tÃm pin mặt trái lên tßi 25-35% so vßi các hệ thống cố định, nhá vào việc tối ưu lượng ánh sáng mặt trái tiếp xúc vßi bề mặt pin. Tuy nhiên, hệ thống này cũng 6 Chương 2: C¡ SỞ LÝ THUYẾT GVHD: Nguyßn Văn Trung đi kèm vßi chi phí lÁp đặt, bÁo trì cao h¢n, đoi hỏi phÁi cân nhÁc kỹ lưỡng giữa lợi ích mang l¿i và chi phí đầu tư 2.1 Ph°¢ng pháp tracking 1 trÿc Tracking một trục (Single-axis tracking) là phư¢ng pháp điều hưßng pin năng lượng mặt trái chỉ có một trục.
Các tÃm năng lượng mặt trái được lÁp đặt trên một trục duy nhÃt, cho phép chúng xoay từ hưßng Đông sang Tây hoặc Nam sang BÁc tùy theo cÃu trúc và cách v¿n hành cÿa từng hệ thống.2: Mô phỏng hệ tracking 2 trục Hệ thống một trục có chi phí đầu tư thÃp h¢n so vßi hệ thống hai trục, do cần ít c¢ cÃu c¢ khí h¢n. Vì có ít c¢ cÃu di chuyển h¢n, hệ thống một trục thưáng dễ bÁo trì h¢n và ít đoi hỏi chi phí bÁo dưỡng. Mặc dù không thể điều hưßng pin mặt trái ã mọi góc độ như hệ thống hai trục, nhưng hệ thống một trục vẫn cÁi thiện hiệu suÃt so vßi các hệ thống tĩnh bằng cách điều chỉnh góc độ cÿa các bÁng mặt trái. So vßi hệ thống hai trục, hệ thống một trục không thể điều chỉnh hưßng cÿa bÁng mặt trái theo cÁ hai trục x và y, do đó hiệu suÃt thu nh¿n năng lượng có thể h¿n chế h¢n, đặc biệt là vào các thái điểm và góc độ khác nhau trong ngày.
Hệ thống một trục chỉ có thể điều hưßng pin mặt trái theo một trục duy nhÃt, do đó có thể bỏ lỡ một phần cÿa năng lượng mặt trái do thay đổi độ nghiêng và hưßng cÿa ánh sáng. Tuy ít phāc t¿p h¢n hệ thống hai trục, nhưng hệ thống một trục đối mặt vßi những vÃn đề liên quan tßi thái tiết, đặc biệt trong môi trưáng khÁc nghiệt như gió m¿nh hay tuyết. 7 Chương 2: C¡ SỞ LÝ THUYẾT GVHD: Nguyßn Văn Trung So sánh vßi hệ thống cố định, hệ thống Solar Tracking trục đ¢n có nhiều ưu điểm vượt trội về hiệu quÁ, khÁ năng t¿o ra năng lượng. Tuy nhiên, hệ thống Solar Tracking hai trục mang l¿i hiệu quÁ cao h¢n, nhưng đi kèm vßi chi phí đầu tư cao h¢n.
Do v¿y, việc lựa chọn lo¿i hệ thống nào phụ thuộc vào nhu cầu, ngân sách và điều kiện cụ thể cÿa mỗi dự án.2 Ph°¢ng pháp tracking 2 trÿc Tracking hai trục (Dual-axis tracking) là phư¢ng pháp điều hưßng pin NLMT có 2 trục, cho phép tÃm năng lượng mặt trái xoay cÁ hai chiều đồng thái. Phư¢ng pháp này cho phép các tÃm năng lượng mặt trái xoay không chỉ theo hành trình cÿa mặt trái qua ngày mà con theo góc nghiêng tối ưu hóa việc thu năng lượng mặt trái tÃt cÁ thái gian trong ngày và trong mùa.3: Mô phỏng hệ tracking 2 trục Hệ thống Solar Tracking 2 trục được cÃu t¿o: C¢ cÃu điều khiển trục ngang (trục x) là c¢ cÃu cho phép bÁng mặt trái xoay theo hưßng Đông - Tây. C¢ cÃu này bao gồm động c¢ và bánh răng, hoặc các hệ thống động c¢ servo, được kết nối vßi bÁng mặt trái và được điều khiển bãi các cÁm biến hoặc hệ thống solar. C¢ cÃu điều khiển trục dọc (trục y) là c¢ cÃu cho phép bÁng mặt trái nghiêng theo hưßng Nam - BÁc.
C¢ cÃu này bao gồm các bộ ph¿n như thanh trượt, ổ trục, hoặc các c¢ cÃu khác để điều chỉnh độ nghiêng cÿa bÁng mặt trái. Hệ thống Solar Tracking 2 trục được xây dựng từ v¿t liệu kim lo¿i kiên cố như thép và nhôm, đÁm bÁo khÁ năng chịu tÁi trọng cao và chống chọi thái tiết khÁc nghiệt. 8 Chương 2: C¡ SỞ LÝ THUYẾT GVHD: Nguyßn Văn Trung CÃu trúc giá đỡ có thể d¿ng cố định hoặc di động, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng và điều kiện địa hình. Hệ thống gồm các bộ ph¿n như động c¢, bộ truyền động và hệ thống điều khiển.
Động c¢ cung cÃp lực cần thiết để xoay tÃm pin theo hai trục, trong khi bộ truyền động truyền tÁi lực từ động c¢ đến các trục xoay. Hệ thống điều khiển, gồm bộ điều khiển trung tâm, bộ cÁm biến và phần mềm điều khiển. Có chāc năng điều chỉnh góc nghiêng và hưßng cÿa tÃm pin mặt trái theo thái gian, tối ưu lượng ánh sáng thu được. TÃm pin mặt trái, lo¿i monocrystalline hoặc polycrystalline, được lÁp đặt trên giá đỡ và có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng mặt trái thành điện năng.
Số lượng và công suÃt cÿa tÃm pin phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng, khÁ năng tài chính cÿa ngưái dùng. Ngoài ra, hệ thống Solar Tracking 2 trục có thể bao gồm thêm các thành phần như hệ thống làm mát để giÁm nhiệt độ cho tÃm pin mặt trái, hệ thống chống sét để bÁo vệ hệ thống khỏi các hiện tượng sét đánh, và hệ thống giám sát để theo dõi và cÁnh báo khi có sự cố xÁy ra. Hệ thống 2 trục có khÁ năng điều chỉnh góc nghiêng cÿa tÃm pin mặt trái không chỉ theo hưßng Đông-Tây (trục x) mà con theo hưßng Nam-BÁc (trục y), nên có thể nh¿n được ánh sáng mặt trái từ nhiều góc độ khác nhau trong suốt ngày. Tối ưu hóa việc thu nh¿n ánh sáng mặt trái và tăng hiệu suÃt năng lượng so vßi hệ thống chỉ điều hưßng một trục.Tăng hiệu quÁ trong các điều kiện khác nhau, hệ thống 2 trục ho¿t động tốt h¢n trong điều kiện thái tiết khÁc nghiệt như sư¢ng mù, mây mù, hoặc ánh sáng yếu, so vßi hệ thống chỉ điều hưßng một trục.
Tuy nhiên, vßi nhiều cÃu t¿o chuyển động hệ thống tracking solar 2 trục có chi phí đầu tư cao h¢n h¢n và v¿t liệu xây dựng cao cÃp h¢n. Đoi hỏi bÁo trì định kỳ và chi phí bÁo dưỡng cao h¢n, đặc biệt trong môi trưáng thái tiết khÁc nghiệt. Do có nhiều c¢ cÃu di chuyển và phāc t¿p hóa h¢n, hệ thống 2 trục có thể phÁn āng ch¿m h¢n trong việc điều hưßng cÿa pin mặt trái so vßi hệ thống chỉ điều hưßng một trục. Hệ thống tracking solar 2 trục thưáng được āng dụng cho các dự án lßn, các công trình có công suÃt và chi phí đầu tư lßn.