CÁC ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

BÀI THUYẾT TRÌNH
CÁC ỨNG DỤNG CỦA
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1

NHÓM 6 - LỚP CĐ CK
CTM 09B


Nội dung
Phần 1: Tạo ra điện năng – Nguyễn Lộc & Trần
Thanh Duy
Phần 2: Chạy động cơ stirling – Trần Quốc
Khánh
Phần 3: Nấu ăn – Nguyễn Duy Phúc
Phần 4: Lọc nước – Nguyễn Tấn Tài & Nguyễn
Hữu Thành

Nhóm 6 - CTM 09B

2


Phần 1. Năng lượng
mặt trời tạo ra điện
năng

Nhóm 6 - CTM 09B

3

Năng lượng mặt trời có ở khắp mọi nơi, đặc biệt có
nhiều ở nước nhiệt đới như Việt Nam chúng ta. Nghĩa là ở Việt
Nam sẽ sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng mặt trời.
Hiện tại có rất nhiều sản phẩm mà chúng ta có thể
chọn lựa sao cho phù hợp với nhu cầu thực tế của gia đình, ta
có thể chỉ cần đầu tư một hệ thống 0.5Kw để sử dụng cho đèn
và quạt cho đến hơn 10Kw cho những Villa với nhiều thiết bị,
hệ thống,...
Nhóm 6 - CTM 09B

4


Một phòng giặt ở California
sử dụng năng lượng mặt trời

Nhóm 6 - CTM 09B

5


Quang phổ Mặt Trời ngay ngoài khí quyển Trái Đất

• Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất
phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các
hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này. Dòng năng lượng
này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời
hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.

• Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng
quang phổ nhìn thấy. Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không
gian xung quanh 3,827×1026
joule.
Nhóm
6 - CTM 09B
6


Trên Trái Đất
Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng
lượng quan trọng điều khiển các quá trình
khí tượng học và duy trì sự sống trên
Trái Đất. Ngay ngoài khí quyển Trái Đất,
cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông
góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu
được dòng năng lượng khoảng 1.400
joule trong một giây.
Nhóm 6 - CTM 09B

7


Hiện nay, các công ty và các học viện đang phát triển
phương pháp để tăng tính thực tế cho năng lượng
mặt trời. Các công ty tiến hành rất nhiều các nghiên
cứu và phát triển trong lĩnh vực này và các trường đại
học cũng đang tiến hành nghiên cứu về thiết bị điện
mặt trời, đặc biệt là xe dùng năng lượng mặt trời.

Chiếc xe có gắn hệ thống i-Cool
Một hệ thống điều hòa không khí
sử dụng năng lượng mặt trời dùng
cho xe tải sẽ có mặt trên thị trường
vào đầu năm 2012.

Nhóm 6 - CTM 09B

8


Các loại xe dùng năng lượng mặt trời đã xuất hiện
thường xun trong các buổi trình diễn khoa học và xe
hơi, tàu sử dụng năng lượng mặt trời đã trở thành một
đề tài thú vị hiện nay. Các trường đại học và học viện
đang cạnh tranh nhau trong các cuộc thi thuộc lĩnh
vực này. Các cuộc thi diễn ra tại Bắc Mỹ như Solar
Splash competition và Frisian Nuon Solar Challenge ở
Châu Âu.

Đồ án Thuyền sử dụng năng lượng mặt trời của các sing viên trong 2 cuộc thi Solar
6 - CTM 09B
9
Splash competition Nhóm
và Frisian
Nuon Solar Challenge ở


Tận thu
•

•

Đối với cuộc sống
của loài người,
năng lượng Mặt
Trời là một nguồn
năng lượng tái tạo
quý báu.
Có thể trực tiếp thu
lấy năng lượng này
thông qua:

Một phòng giặt ở California sử dụng năng lượng mặt trời

1. Hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời
thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon
cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành
nhiệt năng,
2. Sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời,
3. Làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời,
Nhóm 6 - CTM 09B
10
4. Hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời.


• Tấm quang điện mặt trời chứa nhiều dãy pin năng lượng mặt trời
có thể chuyển ánh sáng thành điện năng. Pin năng lượng mặt trời
có thể gọi là pin quang điện. Pin quang điện có tác dụng hấp thụ
năng lượng của mặt trời và tạo ra dòng điện giữa 2 cực điện từ

nghịch dấu.
• Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt
đất (khi Mặt Trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển).

Tấm quang điện trên hồ nước ở
Petaluma

Nhómvũ
6 -trụ
CTM 09B
Mô hình những tấm quang điện trong

11


Máy nung nước nóng dùng năng lượng mặt trời để nung nóng
chất lỏng, dùng làm phương tiện để truyền nhiệt đến một mạch
tụ nhiệt. Trong nhà nước nóng dùng trong phòng tắm, có thể
nung nóng và trữ trong một bồn nước. Các tấm trên trần nhà có
tấm hấp thụ nhiệt có gắn các ống luân chuyển chất lỏng.

Nhóm 6 - CTM 09B

12


Thiết bị thu (thường được sơn màu tối) đảm bảo sự chuyển đổi tia bức xạ mặt
trời thành nhiệt, trong khi chất lỏng thì luân chuyển trong ống truyền nhiệt tới
nơi cần dùng hay dự trữ. Chất lỏng nóng được bơm vào thiết bị chuyển nhiệt
(một cuộn dây kim loại trong bồn trữ hay thiết bị chuyển nhiệt ngoài) nơi mà

chất lỏng này truyền nhiệt và trở về để tiếp tục hấp thụ nhiệt. Điều này cung
cấp một phương pháp đơn giản và hiệu quả trong việc khai thác năng lượng
Nhóm 6 - CTM 09B
13
mặt trời.


Bước tiến của công nghệ năng
lượng mặt trời
Những nhà nghiên
cứu tại viện RPI
(Rensselaer
Polytechnic Institute)
đã phát minh ra tế
bào năng lượng mặt
trời mới có hiệu suất
vượt trội hơn hẳn
các thế hệ hiện tại.
Nhóm 6 - CTM 09B

14


Nhờ vào lớp phủ chống phản xạ đặc biệt, tế bào
pi mặt trời mới của RPI gần như hoàn hảo. Nó
có khả năng hấp thụ đến 96,21% năng lượng
mặt trời chiếu đến trong khi tế bào tốt nhất hiện
tại chỉ có thể hấp thụ được tối đa 67,4%. 43%
hiệu suất vượt trội hơn công nghệ hiện nay
cùng với khả năng sản xuất hàng loạt dễ dàng,

tế bào mặt trời của RPI là một bước tiến vượt
bật.

Lớp phủ vật liệu nano
của tế bào pin mặt
trời nhìn qua kính
hiển vi điển tử(Nguồn
Rensselaer/Shawn
Lin)
Nhóm 6 - CTM 09B

15


Hệ thống
tấm pin nă
ng lượng
quả nhất v
mặt trời h
à tiết kiệm
iệu
chi phí nh
bất kể vị t
ất thế giới
rí của mặt
trời trên b
được sản
ầu trời sẽ
xuất nhờ v
ào công n

chúng tôi
ghệ này,
hy vọng c
ông nghệ
đưa vào s
sẽ sớm đư
ản xuất",
ợc
giáo sư S
phát biểu.
hawn-Yu L
in

Nhóm 6 - CTM 09B

16


Kể từ đầu những năm 60 thế kỷ 19, khi mà kỹ sư,
nhà sáng chế Auguste Mouchout người Pháp sử
dụng một chiếc nồi kín bằng thuỷ tinh, một chiếc
đĩa hình parabôn mài bóng và sức nóng mặt trời
để tạo ra hơi nước, cấp cho chiếc động cơ hơi
nước đầu tiên chạy bằng năng lượng mặt trời thì
đến nay, công nghệ năng lượng nhiệt mặt trời
(solar thermal energy - STE) đã có những bước
tiến dài.
Nhóm 6 - CTM 09B

17

Công ty Ausra Inc. đã
đưa vào hoạt động trạm
năng lượng nhiệt mặt
trời (STE) Kimberlina tại
Bakersfield (bang
California, Mỹ). Đây là
trạm nhiệt điện mặt trời
đầu tiên kể từ khi Công
ty FPL Energy xây dựng
9 hệ thống phát năng
lượng mặt trời tại sa mạc
Mojave vào cuối những
năm 1980 và đầu những
năm 1990.

Nhóm 6 - CTM 09B

Rẻ hơn, nhanh hơn, khoẻ hơn.
Trạm năng lượng nhiệt mặt trời
(STE) Kimberlina tại Bakersfield
(bang California, Mỹ) với các dãy
18
gương dài hơn 300 m.


Ngoài nhà máy trên, Ban Năng lượng bang California
đang xét duyệt các đề xuất về năm nhà máy nhiệt điện
mặt trời cỡ lớn, bao gồm dự án SES Solar Two (750

MW) của công ty Stirling Energy Systems, tháp năng
lượng mặt trời Ivanpah (400 MW) của công ty
BrightSource, dự án máng thu năng lượng mặt trời (250
MW) của công ty Beacon Solar tại Kern County và hai
dự án năng lượng hỗn hợp (hybrid) có sử dụng máng
thu năng lượng mặt trời để tạo ra công suất tổng là 112
MW. Sáu dự án nói trên cộng lại sẽ bổ sung 1.689 MW
cho lưới điện. Văn phòng Quản lý Đất Liên bang cũng
đang nghiên cứu yêu cầu đầu tư 34 nhà máy điện mặt
trời nữa tại miền Nam California, với tổng công suất
khoảng 24 GW.
Nhóm 6 - CTM 09B

19


Tuabin hơi nước tháp mặt trời
Theo công ty Siemens Energy, họ sẽ cung cấp một động cơ
hơi nước công nghiệp cho một trong những nhà máy điện
tháp mặt trời (solar tower) vận hành thương mại đầu tiên, đó
là dự án Solar Tres (19 MW) của công ty Sener, đặt ở gần
Seville (Tây Ban Nha), đã khởi công cách đây 7 năm. Để tập
trung ánh sáng mặt trời, nhà máy điện này sẽ sử dụng hệ
thống gương dõi theo mặt trời được bố trí thành hàng xung
quanh tháp và phản xạ ánh sáng trực tiếp vào bộ thu đặt trên
đỉnh tháp cao khoảng 400 foot (120 m).

Nhóm 6 - CTM 09B

20

Không phải chỉ cứ thuỷ tinh mới phản quang. Mỏng phản quang dài 375
foot (114 m), rộng 20 foot (6 m). Theo hóng SkyFuel, đây là đơn nguyên
máng gương parabôn lớn nhất
cho
nay.
Nhóm
6 - đến
CTM 09B
21


Tháp điện mặt trời ở Tây Ban Nha

Nhóm 6 - CTM 09B

22


Phần 2. ĐỘNG CƠ
STIRLING CHẠY
BẰNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI

Nhóm 6 - CTM 09B

23

1. Giới thiệu động cơ stirling
• Ðộng cơ Stirling là một thiết bị có nhiều ưu việt
và cấu tạo đơn giản.
• Một đầu động cơ được đốt nóng, phần còn lại
để nguội và công hữu ích được sinh ra. Ðây là
một động cơ kín không có đường cấp nhiên
liệu cũng như đường thải khí.

Nhóm 6 - CTM 09B

24


• Có thể dùng để chạy động cơ Stirling như:
than, củi, rơm rạ, dầu hỏa, dầu lửa, cồn, khí
đốt tự nhiên, gas mêtan,... và không đòi hỏi
quá trình cháy mà chỉ cần cấp nhiệt đủ để
làm cho động cơ Stirling hoạt động.
• Ðặc biệt động cơ Stirling có thể hoạt
độngđược trên nhiều nguồn nhiệt, từ năng
lượng Mặt Trời, năng lượng địa nhiệt, hoặc
nhiệt thừa từ các quá trình công nghiệp
phản ứng hóa học đến phản ứng hạt nhân.
Nhóm 6 - CTM 09B

25