Năng lượng mặt trời môn NLTT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
******

MƠN HỌC: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

GVHD: Nguyễn Thị Mi Sa

1


BỐ CỤC
I. Tổng quan về năng lượng mặt trời trên thế giới và Việt Nam
1. Khái niệm
2. Thực trạng
3. Cuộc chạy đua điện NLMT trên thế giới
5. Ý nghĩa
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
1. Khái niệm
2. Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời
3. Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
4. Xử lý pin năng lượng hết hạn
5. Vệ sinh pin năng lượng mặt trời
III. Mô hình tốn học của pin năng lương mặt trời
1. Mơ hình tổng quát của modun NLMT

2


IV. Mơ hình hịa lưới điện mặt trời
1. Khái niệm

2. Mơ hình hịa lưới khơng lưu trữ
3. Mơ hình hịa lưới có lưu trữ
V. Một số nhà máy điện mặt trời tiêu biểu tại VN và thế giới.
1. Việt Nam
2. Trên thế giới
VI. Linh Tham Khảo

3


I. Tổng quan về năng lượng mặt trời trên thế giới và Việt Nam
1. Khái niệm
- Điện năng lượng mặt trời là quá trình biến đổi ánh sáng
mặt trời trực tiếp thành điện năng nhờ tấm pin mặt trời.

- Photon đập vào electron làm năng lượng của electron
tăng lên và di chuyển tạo thành dòng điện

4


I. Tổng quan về năng lượng mặt trời trên thế giới và Việt Nam
2. Thực trạng
- Nhu cầu điện năng trên thế giới đang tăng lên một
cách nhanh chống.
- Các nhà máy thủy điện và nhiệt điệt trong tương lai
gần sẽ không cung cấp đủ điện năng.
- Nhiều nước đã chuyển hướng đầu tư và phát triển
điện năng lượng mặt trời.

Hình ảnh nhiên liệu hóa thạch ngày
càng cạn kiệt

5


I. Tổng quan về năng lượng mặt trời trên thế giới và Việt Nam
3. Cuộc chạy đua điện NLMT trên thế giới
- Nhật Bản:
- Trung Quốc
- Mỹ:
- Singapore:
- Indonesia:
- Malaysia:
- Việt Nam:
Hình ảnh Bhadla Solar Park ở Ấn Độ
(2.245 MW)
6


I. Tổng quan về năng lượng mặt trời trên thế giới và Việt Nam
3. Ý nghĩa
- Điện năng lượng mặt trời đã dần khẳng định tính ưu việt và là
nguồn năng lượng vơ tận vĩnh cửu.
- Đóng vai trị rất lớn trong đời sống, giúp tiết kiệm chi phí cho
người tiêu dùng.
- Phát triển năng lượng xanh, hướng tới mục tiêu xây dựng một
cộng đồng xanh và sạch trên phạm vi toàn cầu.

7

II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1.Khái niệm
- Là hệ thống quang điện được tạo ra từ các mô-đun
quang điện (PV) gồm các tế bào quang điện (Solar
cell) kết nối với nhau ở các điện áp và công suất khác
nhau.
- Các tế bào quang điện đóng vai trị hấp thụ năng lượng
và chuyển đổi quang năng thành điện năng.
- Có ba loại solar cell: đơn tinh thể, đa tinh thể, màng
mỏng.
Hình ảnh solar cell

8


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời
- Khung nhơm,
- Kính cường lực,
- Lớp màng EVA,
- Solar cell
- Tấm nền pin (phía sau),
- Hộp đấu dây (junction box), cáp điện,

- Jack kết nối MC4.
9

II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời

Hình ảnh cáp điện DC

Hình ảnh jack kết nói MC4

10


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời
Một tế bào quang điện sử dụng hai
lớp silic khác nhau, loại N có các
electron dư thừa và loại P có các
khoảng trống cho các electron dư
thừa, gọi là lỗ trống.

Hình ảnh tế bào quang điện

11


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời

- Tại nơi tiếp xúc giữa 2 loại,
electron có thể di chuyển qua tiếp
diện P/N để lại điện tích dương ở
một mặt và tạo ra điện tích âm ở
mặt cịn lại.
- Bằng cách này 1 vùng mà khơng
có lỗ trống và các electron tự do sẽ
được hình thành được gọi là vùng
nghèo (chuyển tiếp P-N).
Hình ảnh nguyên lí hoạt động của
tấm pin năng lượng mặt trời

12


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời
- Ở trạng thái bình thường, các
electron thường được kết dính với các
lỗ trống nên chúng khơng thể di
chuyển đi xa được.
- Khi có ánh sáng chiếu vào ( ánh
sáng là một dòng các hạt nhỏ li ti gọi
là các hạt photon bắn ra từ mặt trời).

Hình ảnh nguyên lí hoạt động của
tấm pin năng lượng mặt trời

13

II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
- Khi hạt photon va chạm lên tế
bào quang điện, năng lượng của
nó sẽ được truyền lên các electron
trong vùng chuyển tiếp P-N.
- Nếu như nguồn năng lượng này
đủ mạnh thì nó sẽ đánh bật
electron ra.
- Điện trường trong vùng P-N sẽ
đẩy các electron ra khỏi vùng này.

Hình ảnh năng lượng của photon được
hấp thụ bởi silic.

14


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
2. Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời
- Bằng cách này 1 tế bào quang
điện sẽ tạo ra 1 dòng điện liên
tục chạy qua bóng đèn.
- Để có thể sử dụng cho các tải,
thiết bị bình thường thì cần phải
chuyển điện DC thành AC (điện

xoay chiều). Và đó là chức năng
của inverter.
Hình ảnh tế bào quang điện tạo ra dòng điện

15


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG
CỦA TẤM PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
3. Xử lý pin mặt trời hết hạn
- Tái chế tái sử dụng: tái chế
những tấm pin cũ thành những
tấm pin mới
- Xử lý dạng chất thải rắn hợp quy
cách: sẽ được đưa đến khu xử lý
chất thải rắn hợp quy cách. Tại
đây chất thải sẽ được phân tách và
có biện pháp xử lý riêng cho từng
phần.
Hình ảnh pin mặt trời hết hạn

16


II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA TẤM
PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
5. Vệ sinh pin năng lượng mặt trời

- Vệ sinh tấm pin năng lượng định kỳ
cũng để phát hiện ra những nguy cơ

hỏng hóc để khắc phục kịp thời.

17


III. Mơ hình tốn học của pin năng lương mặt trời
1. Mơ hình tổng qt của modun Năng lượng mặt trời

Một tế bào quang điện tạo ra công
suất khoảng 2W (Pmax ≤ 2W) và
điện áp khoảng 0.5V.

Hình ảnh modun năng lượng mặt trời

18


III. Mơ hình tốn học của pin năng lương mặt trời

(5)

Hình ảnh sơ đồ mạch tương dương cho
modun năng lượng mặt trời

- Np:các tế bào quang điện nối song
song
- Ns: các mơ đun quang điện ghép
nối tiếp
- I: Dịng quang điện
- Is : Dòng bão hòa q = 1.6 x 10-19C

- q :điện tích nguyên tử (C)
- k= 1.38 x 10-23J/K : hằng số
Boltzmann
- Tc : nhiệt độ làm việc của tế bào
quang điện (oC)
19


III. Mơ hình tốn học của pin năng lương mặt trời
- Ns=Np = 1: cấu trúc của một tế
bào quang điện.

Hình ảnh mơ hình mở rộng của pin
năng lượng mặt trời

- Np = 1 và Ns : số lượng tế bào
quang điện mắc nối tiếp trong môđun PV
- Ns = 1 và NP: số lượng mô đun
mắc song song trong mô-đun PV
- Ns và NP: số lượng tế bào quang
điện mắc nối tiếp và song song của
mô-đun PV

20


III. Mơ hình tốn học của pin năng lương mặt trời

(5)

Phương trình tổng qt

I: Dịng quang điện
Is : Dịng bão hịa q = 1.6 x 1019C
q :điện tích ngun tử (C)
k= 1.38 x 10-23J/K : hằng số
Boltzmann
Tc : nhiệt độ làm việc của tế bào
quang điện (oC)
A : hằng số lý tưởng của vật liệu
bán dẫn
Rsh: điện trở song song (shunt)
(Ω)
Rs: điện trở nối tiếp (series) (Ω)
21


IV. Mơ hình hịa lưới điện mặt trời
1. Khái niệm
- Hệ thống sử dụng kết hợp 2 nguồn
điện là điện mặt trời và nguồn điện
lưới điện quốc gia.
- Điện mặt trời hịa lưới gồm 2 loại
chính: hịa lưới khơng lưu trữ và hịa
lưới lưu trữ.

Hình ảnh mơ hình hịa lưới

22

IV. Mơ hình hịa lưới điện mặt trời
2. Mơ hình hịa lưới khơng lưu trữ

Mơ hình hịa lưới khơng lưu trữ

- Sơ đồ gồm có 1 tấm pin năng
lượng mặt trời tạo ra nguồn điện
DC.
- Nguồn điện này sẽ qua 1 cái tủ
điện DC.
- Tiếp theo đó nguồn điện DC sẽ
qua bộ inverter biến đổi nguồn
DC thành nguồn AC.
- Dòng AC này sẽ cung cấp đến
các tải tiêu thụ thông qua 1 tủ
điện AC.

23


IV. Mơ hình hịa lưới điện mặt trời
3. Mơ hình hịa lưới có lưu trữ:

- Sơ đồ gồm có 1 tấm pin năng
lượng mặt trời tạo ra nguồn điện
DC.
- Nguồn điện này qua 1 cái tủ điện
DC. Sau đó chia ra 2 nguồn, nguồn
đầu tiên sẽ đến bộ đổi

nguồn(inverter), nguồn 2 sạc cho
acquy thơng qua bộ điều khiển sạc.

Hình ảnh Mơ hình hịa lưới
có lưu trữ

24


V. Một số nhà máy điện mặt trời tiêu biểu tại VN và thế giới
1. Việt Nam
- Nhà máy điện mặt trời Trung Nam Thuận Bắc

- Công suất: 450 MW
- Tổng số vốn đầu tư: 12.000 tỉ đồng
- Diện tích xây dựng: 557,09 ha

Hình ảnh điện mặt trời Trung Nam
Thuận Bắc

25