ĐỒ ÁN - Nghiên cứu pin năng lượng mặt trời

Ngày nay với tình hình dân số và nền công nghiệp phát triển không ngừng, năng lượng càng thể hiện rõ vai trò quan trọng và trở thành yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống. Tuy nhiên trong khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang ngày càng gia tăng thì các nguồn năng lượng truyền thống được khai thác sử dụng hàng ngày đang dần cạn kiệt và trở nên khan hiếm. Một số nguồn năng lượng đang được sử dụng như nguồn nguyên liệu hoá thạch (dầu mỏ, than đá…) đang cho thấy những tác động xấu đến môi trường, gây ô nhiễm bầu khí quyển như gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozôn, là một trong những nguyên nhân làm trái đất ấm dần lên. Các khí thải ra từ việc đốt các nguyên liệu này đã gây ra mưa axit, gây hại cho môi trường sống của con người. Còn nguồn năng lượng thuỷ điện (vốn cũng được coi là một loại năng lượng sạch) thì cũng không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện hiện nay trong khi tình trạng mức nước trong hồ chứa thường xuyên xuống dưới mực nước chết. Trước tình hình đó, vấn đề phải tìm được những nguồn năng lượng mới để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng đang lớn mạnh hàng ngày, thay thế những nguồn năng lượng có hại cho môi trường hoặc đang cạn kiệt đang trở nên cấp thiết, đòi hỏi nhiều sự quan tâm.

So với những nguồn năng lượng mới đang được khai thác sử dụng như năng lượng gió, năng lượng hạt nhân… Năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng rẻ, vô tận, là một nguồn năng lượng sạch không gây hại cho môi trường đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu và sẽ trở thành nguồn năng lượng tốt nhất trong tương lai. Hệ thống quang điện sử dụng năng lượng mặt trời (Hệ pin mặt trời) có nhiều ưu điểm như không cần nguyên liệu, không gây ô nhiễm môi trường, ít phải bảo dưỡng, không gây tiếng ồn… Hiện nay năng lượng mặt trời đã được khai thác và đưa vào ứng dụng trong cuộc sống cũng như trong công nghiệp dưới nhiều dạng và hình thức khác nhau, thông thường để cấp nhiệt và điện.
Một hệ pin mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời cơ bản bao gồm 2 loại: Hệ pin mặt trời làm việc độc lập và hệ pin mặt trời làm việc với lưới. Tùy theo điều kiện về nhu cầu sử dụng và vị trí địa lý lắp đặt mà hệ nào được ứng dụng. Trong khả năng của mình, em chỉ chú trọng đến nghiên cứu các thành phần trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập.
Một hệ pin mặt trời làm việc độc lập bao gồm: hệ thống hấp thụ ánh sáng là các tấm pin mặt trời nối ghép lại với nhau; Các bộ biến đổi điện tử công suất DC/DC và DC/AC và Hệ thống điều tiết và lưu trữ năng lượng là các thiết bị điều tiết sạc, bình ắc quy. Mỗi một thành phần trong hệ pin mặt trời mang những nhiệm vụ cụ thể riêng biệt mang tính quyết định đến khả năng làm việc hiệu quả của hệ quang điện đó. Bộ biến đổi DC/DC sử dụng thuật toán điều khiển tìm điểm công suất tối ưu để làm tăng hiệu quả làm việc của pin quang điện; ắc quy giúp dự trữ điện năng để duy trì hoạt động cho cả hệ thống vào ban đêm hay khi thời tiết âm u, nhiều mây mưa, lúc cường độ bức xạ ánh sáng yếu không đủ phát ra điện năng; bộ biến đổi điện nghịch lưu DC/AC chuyển đổi dòng điện một chiều từ ắc quy thành điện xoay chiều (110 V, 220 V) để cung cấp cho các thiết bị điện xoay chiều.
Đồ án trình bày bao quát cả 1 hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với đầy đủ các thành phần cần thiết trong hệ. Sau đó đồ án tập trung nghiên cứu sâu hơn vào nguồn điện pin mặt trời gồm pin mặt trời, bộ DC/DC, phương pháp và thuật toán điều khiển MPPT để thấy rõ đặc tính làm việc của pin thay đổi dưới tác động của nhiệt độ thời tiết và so sánh nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, khả năng ứng dụng của các thuật toán điều khiển MPPT nhằm để hệ pin mặt trời được làm việc tối ưu nhất.
Đồ án gồm có 5 chương với nội dung tổng quan như sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống pin mặt trời.
Chương 2: Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập
Chương 3: Phương pháp dò tìm điểm làm việc tối ưu MPPT
Chương 4: Bộ lưu trữ năng lượng (ắc quy)
Chương 5: Tính toán hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã củng cố được những kiến thức đã được học và tiếp thu thêm được một số kiến thức và kinh nghiệm mới về pin mặt trời. Trên tất cả là em đã được học và rèn luyện được phương pháp làm việc, nghiên cứu một cách chủ động hơn, linh hoạt hơn và đặc biệt là phương pháp làm việc theo nhóm. Quá trình làm đồ án thực sự đã rất có ích cho em về nhiều mặt.

LINK DOWNLOAD

Ngày nay với tình hình dân số và nền công nghiệp phát triển không ngừng, năng lượng càng thể hiện rõ vai trò quan trọng và trở thành yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống. Tuy nhiên trong khi nhu cầu sử dụng năng lượng đang ngày càng gia tăng thì các nguồn năng lượng truyền thống được khai thác sử dụng hàng ngày đang dần cạn kiệt và trở nên khan hiếm. Một số nguồn năng lượng đang được sử dụng như nguồn nguyên liệu hoá thạch (dầu mỏ, than đá…) đang cho thấy những tác động xấu đến môi trường, gây ô nhiễm bầu khí quyển như gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozôn, là một trong những nguyên nhân làm trái đất ấm dần lên. Các khí thải ra từ việc đốt các nguyên liệu này đã gây ra mưa axit, gây hại cho môi trường sống của con người. Còn nguồn năng lượng thuỷ điện (vốn cũng được coi là một loại năng lượng sạch) thì cũng không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện hiện nay trong khi tình trạng mức nước trong hồ chứa thường xuyên xuống dưới mực nước chết. Trước tình hình đó, vấn đề phải tìm được những nguồn năng lượng mới để đáp ứng nhu cầu sử dụng năng lượng đang lớn mạnh hàng ngày, thay thế những nguồn năng lượng có hại cho môi trường hoặc đang cạn kiệt đang trở nên cấp thiết, đòi hỏi nhiều sự quan tâm.

So với những nguồn năng lượng mới đang được khai thác sử dụng như năng lượng gió, năng lượng hạt nhân… Năng lượng mặt trời được coi là một nguồn năng lượng rẻ, vô tận, là một nguồn năng lượng sạch không gây hại cho môi trường đang thu hút sự quan tâm của rất nhiều nhà khoa học, nhà nghiên cứu và sẽ trở thành nguồn năng lượng tốt nhất trong tương lai. Hệ thống quang điện sử dụng năng lượng mặt trời (Hệ pin mặt trời) có nhiều ưu điểm như không cần nguyên liệu, không gây ô nhiễm môi trường, ít phải bảo dưỡng, không gây tiếng ồn… Hiện nay năng lượng mặt trời đã được khai thác và đưa vào ứng dụng trong cuộc sống cũng như trong công nghiệp dưới nhiều dạng và hình thức khác nhau, thông thường để cấp nhiệt và điện.
Một hệ pin mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời cơ bản bao gồm 2 loại: Hệ pin mặt trời làm việc độc lập và hệ pin mặt trời làm việc với lưới. Tùy theo điều kiện về nhu cầu sử dụng và vị trí địa lý lắp đặt mà hệ nào được ứng dụng. Trong khả năng của mình, em chỉ chú trọng đến nghiên cứu các thành phần trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập.
Một hệ pin mặt trời làm việc độc lập bao gồm: hệ thống hấp thụ ánh sáng là các tấm pin mặt trời nối ghép lại với nhau; Các bộ biến đổi điện tử công suất DC/DC và DC/AC và Hệ thống điều tiết và lưu trữ năng lượng là các thiết bị điều tiết sạc, bình ắc quy. Mỗi một thành phần trong hệ pin mặt trời mang những nhiệm vụ cụ thể riêng biệt mang tính quyết định đến khả năng làm việc hiệu quả của hệ quang điện đó. Bộ biến đổi DC/DC sử dụng thuật toán điều khiển tìm điểm công suất tối ưu để làm tăng hiệu quả làm việc của pin quang điện; ắc quy giúp dự trữ điện năng để duy trì hoạt động cho cả hệ thống vào ban đêm hay khi thời tiết âm u, nhiều mây mưa, lúc cường độ bức xạ ánh sáng yếu không đủ phát ra điện năng; bộ biến đổi điện nghịch lưu DC/AC chuyển đổi dòng điện một chiều từ ắc quy thành điện xoay chiều (110 V, 220 V) để cung cấp cho các thiết bị điện xoay chiều.
Đồ án trình bày bao quát cả 1 hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập với đầy đủ các thành phần cần thiết trong hệ. Sau đó đồ án tập trung nghiên cứu sâu hơn vào nguồn điện pin mặt trời gồm pin mặt trời, bộ DC/DC, phương pháp và thuật toán điều khiển MPPT để thấy rõ đặc tính làm việc của pin thay đổi dưới tác động của nhiệt độ thời tiết và so sánh nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, khả năng ứng dụng của các thuật toán điều khiển MPPT nhằm để hệ pin mặt trời được làm việc tối ưu nhất.
Đồ án gồm có 5 chương với nội dung tổng quan như sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống pin mặt trời.
Chương 2: Các bộ biến đổi bán dẫn trong hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập
Chương 3: Phương pháp dò tìm điểm làm việc tối ưu MPPT
Chương 4: Bộ lưu trữ năng lượng (ắc quy)
Chương 5: Tính toán hệ thống pin mặt trời làm việc độc lập
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, em đã củng cố được những kiến thức đã được học và tiếp thu thêm được một số kiến thức và kinh nghiệm mới về pin mặt trời. Trên tất cả là em đã được học và rèn luyện được phương pháp làm việc, nghiên cứu một cách chủ động hơn, linh hoạt hơn và đặc biệt là phương pháp làm việc theo nhóm. Quá trình làm đồ án thực sự đã rất có ích cho em về nhiều mặt.

LINK DOWNLOAD

Chuyên mục: D. Luận văn D. Luận văn chuyên ngành Nhiệt Lạnh (Heat and Refrigeration) D. Luận văn kỹ thuật