Bài tập năng lượng mới đại cương ĐHBKHN

BÀI TẬP MÔN NĂNG LƯỢNG MỚI ĐẠI CƯƠNG
PIN MẶT TRỜI

1. Xác định các thành phần trực xạ, nhiễu xạ và tổng xạ của năng lượng mặt trời tới trên
một mặt phẳng hướng Nam, nghiêng một góc 30
0
so với mặt phẳng ngang, đặt tại Hà Nội
(vĩ độ 21
0
B) vào lúc 12giờ trưa và 15 giờ chiều trong các ngày 22/3 và 22/5. Giả sử rằng
tổng xạ và nhiễu xạ đo được trên mặt nằm ngang là không đổi và tương ứng bằng 950 và
550 W/m
2
.

2. Một mặt phẳng hướng Nam, nghiêng một góc 30
0
so với mặt phẳng ngang, ặt tại Hà Nội
(vĩ độ 21
0
B). Giả sử rằng tổng xạ và nhiễu xạ đo được trên mặt nằm ngang là không đổi và
tương ứng bằng 950 và 550 W/m
2
. Hãy:
a/ Tính tổng xạ tới trên mặt phẳng nghiêng lúc 7:00 , 9:00 , 12:00 , 15:00 , 18:00 giờ trong
ngày 21/5. Vẽ đồ thị biểu diễn sự biến thiên của tổng xạ trên mặt phẳng nghiêng trong ngày
nói trên.
b/ Tính tổng xạ trên mặt phẳng nghiêng vào lúc 12:00 giờ trong các ngày 21/1, 21/4 , 21/7 ,
21/11 trong năm. Vẽ đồ thị.

3. Với các điều kiện đã cho trong bài tập 1 nhưng thay mặt nghiêng bằng một dàn pin mặt

trời có tổng diện tích 10 m
2
. Cho biết hiệu suất biến đổi quang- điện của pin là 15% và tỷ số
giữa tổng diện tích các PMT trong dàn và tổng diện tích dàn pin là 0,75. Tính công suất
điện do PMT sản xuất ra.

4. Thay mặt phẳng nghiêng trong bài tập 2 bằng một dàn PMT có công suất P =70Wp
a/ Xác định công suất điện do môđun PMT phát ra vào các giờ 7:00 , 9:00 , 12:00 , 15:00 ,
18:00 trong ngày 21/5. Vẽ đồ thị.
b/ Tính công suất điện do môđun PMT phát ra vào lúc 12 giờ trong các ngày 21/1, 21/4 ,
21/7 , 21/11 trong năm. Vẽ đồ thị.

5. Một hộ
gia đình cần xây dựng một hệ nguồn điện PMT. Nhu cầu điện của hộ được cho
trong bảng sau:
TT Thiết bị sử dụng Công suất
(W)
Số lượng Thời gian sử dụng
trung bình (h/ngày)
1 Đèn chiếu sáng 12 3 5
2 TV màu 80 1 4
3 Đầu Video 25 1 1
4 Radio-Casette 10 1 3

Trong đó đèn chiếu sáng và radio-casette dùng điện 12V-DC, TV màu và đầu Video dùng
điện 220V, 50Hz
a/ Lựa chọn sơ đồ khối cho hệ nguồn
b/ Tính công suất cần thiết của dàn PMT ra Wp với các điều kiện sau:
- Hiệu suất chung của hệ nguồn là 0,7
- Cường độ bức xạ mặt trời trung bình là 4kWh/m

2
ngày
c/ Tính dung lượng cần thiết của bộ acquy ra Ah với các điều kiện sau:
- Hiệu điện thế của hệ: 12VDC
- Độ sâu phóng điện của acquy: 0,7
- Số ngày dự trữ không có nắng : 5 ngày
- Hiệu suất phóng nạp của acquy: 95%
d/ Nếu nguồn điện PMT lắp ở Hà Nội (vĩ độ 21
0
B) thì cần định hướng cố định dàn pin như
thế nào?
e/ Nếu giá trọn gói của hệ nguồn PMT nói trên là 160.000 VNĐ/Wp. Tính chi phí đầu tư
ban đầu.

BÀI TẬP MÔN NĂNG LƯỢNG MỚI ĐẠI CƯƠNG
NHIỆT MẶT TRỜI

1. Xác định hệ số phản xạ của thuỷ tinh có chiết suất n = 1,52 khi tia sáng tới vuông góc với
mặt giới hạn và khi góc tới
θ
1
= 60
0

2. Tính hệ số truyền qua của hệ 2 tấm kính phủ tương ứng với các góc tới θ
1
= 0 và 60
0
;
cho n = 1,52

3. Hãy biểu diễn τ
r
, τ
α
, τ đối với tia sáng khi đi qua các tấm kính với điều kiện được cho
dưới đây:
- Số tấm kính N= 3
- Chiều dày mỗi tấm kính l =4mm
- Chiết suất của kính n = 1,52
- Hệ số suy giảm k = 15m
-1

- Góc tới của tia sáng
θ
1

= 15
0

4. Hãy tính hệ số hao phí nhiệt toàn phần đối với một bộ thu phẳng có 2 tấm kính đậy và
với các điều kiện được cho sau đây:
- Kích thước tấm hấp thụ : L
1
xL
2
= 0,9x1,9m
2

- Khoảng cách giữa tấm hấp thụ và tấm kính đậy thứ nhất = 4cm
- Khoảng cách giữa tấm kính đậy thứ nhất và thứ hai = 4cm
- Hệ số phát xạ của tấm hấp thụ (
ε
p
)
= 0,92
- Hệ số phát xạ của kính (
ε
c
)
= 0,88
- Góc nghiêng của bộ thu = 20
0

- Nhiệt độ trung bình của tấm hấp thụ (T
p
) = 70

0
C
- Nhiệt độ môi trường (T
a
) = 24
0
C
- Tốc độ gió = 2,5m/s
- Độ dày lớp cách nhiệt phía dưới (δ
p
)
= 8cm
- Độ dày lớp cách nhiệt xung quanh (δ
s
)
= 4cm
- Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt (k
i
) = 0,05 W/mK

BÀI TẬP MÔN NĂNG LƯỢNG MỚI ĐẠI CƯƠNG
THUỶ ĐIỆN NHỎ VÀ NĂNG LƯỢNG GIÓ


1. Một máy phát điện công suất 50kW, đập nước có lưu lượng Q= 0,13m
3
/s; hiệu suất máy
phát η
MP
=0,9; hiệu suất bộ truyền động η
TĐ
= 0,85; hiệu suất tuabin η
TB
= 0,92. Hỏi
a. Công suất của tuabin tính ra kW ?
b. Chiều cao cột nước cần có ?
Đ/S: P
TB
= 63,3kW
H
TB
= 53,95m

2. Một trạm bơm nước dùng năng lượng dòng chảy dùng bơm ly tâm để đưa nước lên độ
cao 30, lưu lượng bơm 30l/s; hiệu suất máy bơm và hiệu suất tuabin đều bằng 0,9; tỷ số lưu
lượng i
Q
= 0,1 (bằng tỷ số giữa lưu lượng nước do máy bơm bơm lên và lưu lượng nước
qua tuabin). Hỏi:
a. Chiều cao cột áp của tuabin?
b. Lưu lượng nước chảy qua tuabin?
Đ/S: H
TB
= 3,7m
Q
TB
= 0,3m
3
/s

3. Một đập nước có chiều cao cột áp 80m, lưu lượng 180l/s. Hãy:
a. Xác định công suất máy phát điện để lắp cho trạm thuỷ điện này?
b. Nếu số vòng quay của tuabin là n
TB
= 500v/p thì phải có tỷ số truyền là bao nhiêu để kéo
máy phát điện với tốc độ n
MP
= 1500 vòng/phút?
Đ/S: P
MP
= 104,9kW
i = 3

4. Vận tốc gió trung bình V(m/s) và tần suất gió tương ứng P(%) của gió Đông-Bắc và gió
Đông ở Bắc Yên, Sơn La được cho trong các bảng sau:

Gió Đông Bắc

Giêng Hai Ba Tư Năm Sáu Bảy Tám Chín Mười Mười
một
Mười
hai
V 5,3 5,5 5,0 3,6 3,9 3,1 2,5 2,9 3,4 3,7 4,9 5,0
P 9,6 7,4 2,4 2,0 1,6 1,9 2,2 4,1 4,1 5,6 6,8 9,0

Gió Đông

Giêng Hai Ba Tư Năm Sáu Bảy Tám Chín Mười Mười
một
Mười
hai
V 4,8 5,0 5,1 4,5 4,2 4,1 4,0 3,6 3,5 3,6 4,0 4,2
P 71,2 73,8 74,6 63,9 49,4 38,5 25,3 35,5 64,9 70,0 74,9 65,9

Hãy tính:
a. Năng lượng gió trung bình của các tháng trong năm và cả năm, vẽ đồ thị ?
b. Nếu sử dụng năng lượng gió phát điện thì điện năng thu được sẽ là bao nhiêu nếu diện
tích tuabin gió S= 12,6m
2
; hiệu suất tuabin bằng 0,4; hiệu suất máy phát điện bằng 0,85.
Hiệu suất hệ truyền dẫn giả thiết bằng 1.