Các Ứng Dụng Năng Lượng Mặt Trời

Nội Dung
Phần 1: Tạo ra điện năng
Phần 2: Ứng dụng cung cấp nhiệt & làm mát
Phần 3: Ứng dụng nhiệt – điện
Phần 4: Ứng dụng pin mặt trời (PV)
Phần 5: Các ứng dụng tại Việt Nam
1


Phần 1. Năng lượng
mặt trời tạo ra điện
năng

2


MẶT TRỜI

•Mặt trời là một ngôi sao được sinh ra cách đây 4,6 tỷ năm.
• Mặt trời là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng
99,68% khối lượng của Hệ Mặt Trời.
• Trái Đất và các thiên thể khác như các hành tinh, tiểu hành tinh,
thiên thạch, sao chổi và bụi quay quanh Mặt Trời.
•Khoảng cách trung bình từ Mặt Trời đến Trái Đất khoảng 146,9
triệu kilômét (1 đơn vị thiên văn AU) nên ánh sáng Mặt Trời cần 8
phút 19 giây mới đến được Trái Đất.


Các thuộc tính cơ bản của Mặt Trời
–
–

–
–
–
–
–
–
–

Đường kính
Khối lượng
Thể tích
Khối lượng riêng
Khoang cách TB tới TĐ
Chu kỳ quay tại xích đạo
Nhiệt độ tại trung tâm
Nhiệt độ bề mặt
Năng lượng giải phóng

1.392.520km
2x1030kg (332.930 KL TD)
1,3triệu V trái đất
1,41g/cm3
149.598.250km
26ngày
15triệu độ K
6000độK
4.1026 W.


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
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.
5


Đối với 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 m2 diện tích vuông góc với
ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được
dòng năng lượng khoảng 1.400 Joule
trong một giây.
6


•

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.

7


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
8
Splash competition 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 nước nóng năng lượng mặt trời,
3. Hóa hơi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời,
9
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

Mô hình những tấm quang điện trong vũ trụ

10


Máy đun nước nóng dùng năng lượng mặt trời để đun 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 đun
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.

11


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.
12


Phần 2.

Ứng dụng cung cấp
nhiệt và làm mát

13


1. Ứng dụng vào bếp nấu ăn
Bếp năng lượng Mặt Trời là một thiết bị
giữ các tia nắng và dùng năng lượng này
để đun nấu các loại thực phẩm hoặc đun
nước sôi
 Các loại bếp năng lượng mặt trời
- Bếp hình hộp
- Bếp panel
- Bếp dùng 2 lớp nồi
- Bếp parabol





-

-

Nguyên lý hoạt động chung
Hội tụ ánh nắng: Dùng gương hoặc kim loại có độ phản
chiếu cao (như giấy nhôm) để đưa ánh sáng và sức nóng
mặt trời tập trung vào một vùng nhỏ.
Chuyển ánh sáng thành sức nóng : Màu đen có tính chất

hút nóng, nên người ta hay dùng màu đen bên trong các
thiết kế.
Chất liệu dẫn nhiệt tốt: Dùng các kim loại có đặc tính dẫn
nhiệt nhanh thì bếp mau nóng, thức ăn mau chín hơn.
Giữ nóng: Một tấm thủy tinh, một bao nylon trong suốt,
hoặc một lớp chất dẻo trong suốt nào khác cũng đủ để
cho ánh sáng vào trong. Một khi ánh sáng đã biến thành
sức nóng rồi thì lớp thủy tinh hoặc chất dẻo không cho
sức nóng thoát ra. Đó chính là hiệu ứng nhà kính nhằm
giữ lại sức nóng trong bếp. Không khí bên trong càng
được cách ly kỹ với không khí bên ngoài thì hiệu năng
càng cao.


Bếp panel

Bếp hotpot

Bếp hình hộp

Bếp parabol




Bếp năng lượng mặt trời
lớn nhất thế giới ở Odeillo,
miền nam nước Pháp. Bếp
đạt đến nhiệt độ hơn
3000°C, do Trung Tâm

Ngiên Cứu Khoa Học Quốc
Gia (CNRS) thiết lập



Ở Ghana, một phụ nữ làng
Zouzugu đang dùng bếp
năng lượng mặt trời đun sôi
nước để phòng bệnh
dracunculiasis và nhiều
chứng bệnh khác




Việt nam là một nước nhiệt đới, nằm ở vành
đai nội chí tuyến nên tổng số giờ nắng trong
năm lớn, ở khu vực Miền Trung có khoảng
2900 giờ nắng và với cường độ bức xạ cao, lên
đến 950W/m2 do đó rất thuận lợi cho việc triển
khai ứng dụng các thiết bị sử dụng năng lượng
mặt trời. Vì thế thiết bị nấu ăn bằng năng
lượng mặt trời thiết bị có hiệu suất cao và rất
phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam đặc
biệt là ở các tỉnh Miền Trung và Tây Nguyên.
18


Hiện có 2 dạng bếp được sử dụng phổ
biến ở Việt Nam

• Loại 1 bếp hình hộp dùng để
đun nước và nấu cơm. Hướng
các tia nắng mặt trời vào trung
tâm của một cái chậu nhôm.
Đặt nồi đựng thực phẩm vào
trong chậu nhôm. Đậy một tấm
kính lên miệng chậu có gắn tấm
phản chiếu ở phía sau. Nhiệt
độ sẽ tăng dần lên đến 120-140
độ C. Sau 1-2 giờ đun nấu,
thực phẩm bên trong sẽ chín.

19




Loại thứ 2 là bếp
hình parabol, gồm một
chảo parabol nhằm
tập trung tia nắng mặt
trời tại một điểm để
đun nấu.
Bếp có giá thành cao
hơn so với bếp hình
hộp, song bù lại bếp
nấu rất nhanh và đạt
nhiệt độ cao như đun
nấu bằng nhiên liệu
bình thường.

20


 Các

loại bếp nấu sử dụng năng lượng mặt
trời này rất phù hợp với người dân vùng
nông thôn nơi mà chất đốt chủ yếu là rơm rạ
và củi... nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ
sức khoẻ và môi trường.
 Các loại bếp này đã được triển khai rộng rãi
và được người dân rất ủng hộ

21


Triển khai ứng dụng các loại bếp
nấu năng lượng mặt trời

22


23


 Với

quy mô bếp nấu lớn mỗi gia
đình có thể lắp một bếp nếu có thể
định vị theo hướng mặt trời trong

một ngày loại này có phần gương
phản xạ đặt ngoài nhà còn bếp
nấu đặt trong nhà nên rất thuận
lợi cho quá trình nấu
24


2. Ứng dụng chưng cất nước


Ở những vùng thừa nước biển và nắng nhưng
khan hiếm nước ngọt, đã có thể cải thiện chất
lượng cuộc sống với nước sạch cất bằng năng
lượng mặt trời.

25