THIẾT kế CHẾ tạo mô HÌNH bơm nước sử DỤNG PIN NĂNG LƯỢNG mặt TRỜI

M CăL C
QUY TăĐ NHăGIAOăĐ TÀI ...............................................................................................iii
LÝ L CH KHOA H C ............................................................................................................. i
L IăCAMăĐOAN ...................................................................................................................iii
L I C Mă N ......................................................................................................................... iv
TÓM T T ................................................................................................................................ v
ABSTRACT ............................................................................................................................ vi
M C L C ............................................................................................................................. vii
DANH SÁCH CÁC CH

VI T T T .................................................................................. xii

DANH M C HÌNH ..............................................................................................................xiii
DANH M C CÁC B NG .................................................................................................. xvii
Ch

ngă1.................................................................................................................................. 1

T NG QUAN V LƾNHăV C NGHIÊN C U ..................................................................... 1
1.1 T ng quan v lƿnhăv c nghiên c u .................................................................................... 1
1.2 Các k t qu nghiên c u và ng d ngătrongăvƠăngoƠiăn

c ............................................... 2

1.2.1 Các k t qu nghiên c u và ng d ngătrongăn

c ........................................................ 2

1.2.2 Các k t qu nghiên c u và ng d ngăngoƠiăn

c ....................................................... 5

1.3 M căđíchăc aăđ tài .......................................................................................................... 12
1.4 Nhi m v và gi i h n c aăđ tài ...................................................................................... 12
1.4.1 Nhi m v .................................................................................................................. 12
1.4.2 Gi i h n c aăđ tài .................................................................................................... 13
1.5 Ph

ngăphápănghiênăc u ................................................................................................. 13

1.6 Đi m m i c aăđ tài ......................................................................................................... 13
1.7 Giá tr th c ti n c aăđ tài ................................................................................................ 13
1.8 Bố c c c a lu năvĕn ......................................................................................................... 14

vii


Ch

ngă2................................................................................................................................ 15

C ăS LÝ THUY T C A LU NăVĔN ............................................................................. 15
2.1 Lý thuy t v Mặt tr i và ngu n b c x Mặt tr i ............................................................ 15
2.1.1 Lý do ch nănĕngăl

ng mặt tr i ................................................................................ 15

2.1.2 Mặt tr i ...................................................................................................................... 15
2.1.3 Ngu n b c x Mặt tr i .............................................................................................. 16
2.2ăC ăs lý thuy t c aăPinănĕngăl
2.2.1ăPinănĕngăl

ng Mặt Tr i ................................................................. 18

ng Mặt tr i là gì? ................................................................................... 18

2.2.2 L ch s v pinănĕngăl

ng Mặt Tr i ......................................................................... 19

2.2.3 N n t ng c aăpinănĕngăl

ng Mặt tr i....................................................................... 19

2.2.4 V t li u ch t oăpinănĕngăl

ngămặt tr i ................................................................... 21

2.2.5 C u t o và nguyên lý ho tăđ ng c aăpinănĕngăl

ngăMặt tr i .................................. 22

2.2.5.1 C u t o ................................................................................................................ 22
2.2.5.2 Nguyên lý ho tăđ ng ........................................................................................... 23
2.2.6 Hi u su t c aăpinănĕngăl
2.2.7ă uăvƠănh
2.2.7.1

ng Mặt tr i ...................................................................... 25

căđi m c aăpinănĕngăl

u đi m c a nĕng l

2.2.7.2 Nh

ng Mặt Tr i ...................................................... 26

ng Mặt tr i ..................................................................... 26

c đi m c a pin nĕng l

ng mặt tr i.......................................................... 27

2.2.8ăĐặc tính làm vi c c a pin mặt tr i ............................................................................ 27
2.3 Lý thuy t v công su t c căđ i c aăpinănĕngăl

ng Mặt tr i ......................................... 31

2.3.1 Tầm quan tr ng c a vi c dò tìm công su t c căđ i ................................................... 31
2.3.2 Thu t toánăPerturbă&ăObserveă(P&O)ăđ tìmăđi m công su t c căđ i...................... 32
2.4 Lý thuy t v bi năđ iăđi n áp trong h thốngăpinănĕngăl

ng Mặt tr i .......................... 35

2.4.1 B bi năđ iăđi n áp DC/DC....................................................................................... 35
2.4.2 B bi năđ i áp DC/DC boost converter..................................................................... 36
2.5 Gi i thi uăđ ngăc ăb măn

c và tính toánătrênăc ăs lý thuy t ...................................... 39
viii

2.5.1ă uăđi m c aăđ ngăc ăđi n xoay chi uăvƠăđ ngăc ăđi n m t chi u .............................. 39
2.5.1.1ă uăđi m c aăđ ngăc đi n xoay chi u ................................................................ 39
2.5.1.2ă uăc aăđ ngăc ăđi n m t chi u .......................................................................... 39
2.5.2 C u t o c aămáyăb măn

c ....................................................................................... 39

2.5.3 Nguyên lý ho tăđ ng c aăb mămƠng ........................................................................ 41
2.5.3 M t số l iăđi m c aămáyăb mămƠng ........................................................................ 43
2.5.4 Đặt tính là vi c c aăb mămƠng ................................................................................. 43
2.6

C ăs ălỦăthuy tătínhătoánăh ăthốngăpinănĕngăl

2.6.1 Tínhăt ngăl

ngăMặtătr i ....................................... 45

ngătiêuăth ăđi n c aăt tăc ăcácăthi tăb ăs ăd ngăm iăngƠy .................. 45

2.6.2 TínhăsốăWatt-hourăcácăt măpinămặtătr iăph iăcungăc păchoătoƠnăt iăm iăngƠy ........ 45
2.6.3 Tính toán kích c t m pin mặt tr i cần s d ng ........................................................ 45
2.6.4 Tính toán c qui (battery) .......................................................................................... 46
2.7 Lý thuy t v h

ng d n s d ng và b oăd ỡng c qui ................................................... 47

2.7.1 Nguyên lý ho tăđ ng c a c qui ................................................................................ 47

2.7.2ăH

ng d n cách n păđi n cho căquiătr

2.7.3ăH

ng d n cách n păđi n c qui trog quá trình s d ng ........................................... 49

c khi s d ng ........................................... 47

2.7.4 B o qu n .................................................................................................................... 50
Ch

ngă3................................................................................................................................ 51

THI T K CH T OăMỌăHỊNHăB MăN

C .................................................................. 51

3.1 Các yêu cầu kỹ thu t khi ch t oămôăhìnhăb măn

c ...................................................... 51

3.1.1 Yêu cầu v kỹ thu t .................................................................................................. 51
3.1.2 Yêu cầu v kinh t .................................................................................................... 51
3.2

S ăđ c a mô hình ....................................................................................................... 51

3.2.1ăS ăđ nguyên lý làm vi c c a mô hình ..................................................................... 51

3.2.2ăS ăđ k t c u c a mô hình......................................................................................... 52
3.2.3Tính h thốngăpinănĕngăl

ng mặt tr i s d ng cho mô hình .................................... 54
ix


3.3 Ch n các thi t b cho mô hình ......................................................................................... 55
3.3.1 Ch n Thông số kỹ thu tăchoăpinănĕngăl

ng Mặt Tr i ............................................. 55

3.3.2 Ch n thông số kỹ thu tăchoămáyăb măn

c .............................................................. 57

3.3.2.1 Tính toán ống hút c aămáyăb m ......................................................................... 58
3.3.2.2ăTínhătoánăvòiăphunăn

c ..................................................................................... 58

3.3.3 Ch n c qui ............................................................................................................... 59
3.4 Thi công bo m ch cho mô hình ....................................................................................... 60
3.4.1 Ch n linh ki năđi n t cho bo m ch .......................................................................... 60
3.4.2 Yêu cầu c a c a linh ki n đi n t ............................................................................ 60
3.4.3 M chăđi u khi n công su t ....................................................................................... 60
3.4.3.1 Tính toán ch n các linh ki năđi n t cho m ch công su t ................................ 61
3.4.3.2 Gi i thu tăch

ngătrìnhăđi u khi năđi n áp c a m ch công su t....................... 63

3.4.3.3 Nguyên lý ho tăđ ng c a m chăđi u khi n công su t ....................................... 63
3.4.4 M ch ngu năchoăviăđi u khi n .................................................................................. 64
3.4.5 M ch C m bi n dòng ACS756-50 ............................................................................ 65
3.4.6 M chăResetăchoăviăđi u khi n và hi n th LCD 16x2 ............................................... 65
3.4.7 S ăđ m chăđi u khi n relay .................................................................................... 67
3.4.7.1 Gi n thu tăđ u khi n relayăb m ........................................................................ 68
3.4.7.2 M chăđi u khi n Relay 1 l yăđi n áp từ pin c păchoăb m .................................. 68
3.4.7.4 M chăđi u khi n Relay 3 l yăđi n áp từ pin n p cho c qui ............................... 71
3.4.8 S ăđ m ch nút nh năb m ........................................................................................ 72
3.4.λăăS ăđ m ch nút nh nătĕngăth iăgianăb m ................................................................. 72
3.4.10ăăS ăđ m ch nút nh n th iăgianăb măgi m .............................................................. 73
3.4.11 Gi n thu tăđi u khi n nút nh n hẹn và không hẹn th iăgianăb m ........................... 74
3.5 Quy trình làm mach ......................................................................................................... 74
Ch

ngă4................................................................................................................................ 77
x


TH C NGHI M,ăĐÁNHăGIÁăK T QU , K T LU N ..................................................... 77
H

NG PHÁT TRI N......................................................................................................... 77

4.1ăCácăquyăđ nh v an toàn khi v n hành thi t b ................................................................. 77
4.1.1 Cácăquyăđ nh v an toàn ............................................................................................ 77
4.1.2 Nh ng v năđ cầnăl uăỦăkhiătaiăn năđƣăx y ra .......................................................... 77
4.1.3 Nh ngăquyăđ nh khi làm vi c v i c qui .................................................................. 78
4.1.4 Ki m tra các h thốngătr

c khi v n hành................................................................. 78

4.1.5 Ki m tra hàng ngày ................................................................................................... 79
4.1.6

t b ...................................... 79

4.2 H

ng d n l păđặtăvƠăđ u dây cho mô hình .................................................................... 79

4.3 H

ng d n v n hành thi t b ............................................................................................ 82

4.3.1 M t số yêu cầu khi v n hành thi t b ......................................................................... 82
4.3.2 Ho tăđ ng c a mô hình ............................................................................................ 82
4.3.3ăCácătr

ng h p ho tăđ ng c a mô hình th c t nh ăsau ........................................... 84

4.4 K t qu th c nghi m ........................................................................................................ 85
4.4.1 Th c nghi măđoăđi năápăđầuăvƠoăvƠăđi năápăđầuăraăkhiăb măho tăđ ng ................... 85
4.4.2 Th c nghi măđoăđi năápăđầuăvƠoăvƠăđi năápăđầu ra khi n păđi n cho c qui ............ 87
4.4.3 Th c nghi măkhiăb măbằng c qui ............................................................................ 89
4.4.4 Nh n xét k t qu th c nghi m ................................................................................... 89
4.5 Th c nghi m th c ti năkhiăb măn
4.6ăăĐánhăgiáăk t qu đ tăđ

căt

i cho hoa màu................................................. 89

c .............................................................................................. 90

4.7 K t lu n ............................................................................................................................ 91
4.8ăH

ng phát tri n c aăđ tài nghiên c u ........................................................................... 92

TÀI LI U THAM KH O ..................................................................................................... 93
PH L C............................................................................................................................... 96
Ph l cμăCh

ngătrìnhăcodeăc a m ch ................................................................................... 96
xi


DANH SÁCH CÁC CH
NL: Nĕngăl

VI T T T

ng

NLMT: Nĕngăl

ng mặt tr i

CĐNL: Chuy năđ iănĕngăl

ng

KHCNMT: Khoa h c công ngh môiătr

ng

KHCN&Y/T: Khoa h c công ngh và y t
MPPT (Maximum Power Point tracking): Dòătìmăđi m làm vi c có công su t c căđ i
PV (Photovoltaic): Pinăquangăđi n, bi năquangănĕngăthƠnhăđi nănĕng
MPP (Maximum Power Point): Đi m làm vi c ng v i công su t c căđ i c aăpinănĕngă
l ng mặt tr i
GP(Global peaks): Đ nh công su t l n nh t
P&O(Perturb & Observe): Thu t toán quan sát và nhi u lo năđ đ tăđ năđi m c căđ i
DC/DC: Direct current/Direct current

xii


DANHăM CăHỊNH
Hình 1.1: Mô hình thi t b ch ngăc tăn
Hìnhă1.2μăXeănĕngăl

c ng t hình h p và hình tháp.................................. 4

ng mặt tr i ............................................................................................ 6

Hình 1.3: Helios UAV trong chuy n bay s d ngănĕngăl

ng mặt tr i. ................................. 6

Hìnhă1.4μăCôngăviênăquangăđi n Lieberose 71,8 MW t iăĐ c ................................................ 7
Hình 1.5: Các PS10 t p trung ánh sáng mặt tr i từ cánhăđ ng heliostats ............................... 8
trên m t tháp trung tâm ............................................................................................................ 8
ng mặt tr i t i Auroville, năĐ . ......................................................... 9

Hình1.6μăBátănĕngăl
Hình 1.7: Kh trùngăn
Hình 1.8: H thốngăn

cănĕngăl

ng mặt tr i ..................................................................... 10

cănóngănĕngăl

ng mặt tr i.............................................................. 10

Hình 2.1: C u trúc c a mặt tr i ............................................................................................. 15
Hình 2.2: D i b c x đi n từ .................................................................................................. 17
Hình 2.3: C u trúc c aăpinănĕngăl

ngăMặt tr i .................................................................... 18

Hình 2.4: nh c a Alexandre Edmond Becquere................................................................. 19
Hình 2.5: Quá trình t o m t panel pin mặt tr i ..................................................................... 21
Hình 2.6: Các lo i c u trúc tinh th c a pin Mặt Tr i ........................................................... 21
Hình 2.7: C u t o c a m t phần t pin mặt tr i .................................................................... 22
Hình 2.8: C u t o c a m t t măăpinănĕngăl

ng Mặt tr i ...................................................... 22

Hình 2.9: Nguyên lý ho tăđ ng pin mặt tr i .......................................................................... 23
Hình 2.10: H thống 2 m cănĕngăl
Hìnhă2.11.ăCácăvùngănĕngăl
Hìnhă2.12μăĐ

ngătrongăđóăE1ă<ăE2 .................................................... 23

ng ........................................................................................... 24

ngăđặc tính làm vi c V-1 c a pin mặt tr i .................................................... 28

Hìnhă2.13μăS ăđ t

ngăđ

ngăc a pin mặt tr i .................................................................... 29

Hìnhă2.14μăĐ

ng V - I c a pin mặt tr i ph thu căvƠoăc

Hìnhă2.15μăĐ

ngăcongăđặc tính V-I c a pin mặt tr i ph thu c vào nhi tăđ ..................... 30

xiii

ngăđ b c x Mặt tr i.............. 29


Hìnhă2.16μăĐ

ng đặc tính t i c a pin mặt tr i .................................................................... 30

Hìnhă2.17μăĐặc tính I-V v i b c x thayăđ i, quỹ đ o c aăđi m công su t c căđ i (25oC) . 32
Hình 2.18μăĐặc tính I-V v i b c x thayăđ i, quỹ đ o c aăđi m công su t c căđ i (50oC) .. 32
Hìnhă2.1λμăL uăđ gi i thu t P&O......................................................................................... 33
Hìnhă2.20μăĐặc tính công su t ậ đi n áp c a pin ................................................................... 33
Hình 2.21: Ph n ng c a gi i thu tăP&Oătrongăđi u ki n b c x tĕngădần........................... 34
Hìnhă2.22μăS ăđ nguyên lý m ch boost ................................................................................ 36
Hình 2.23: M chăđi năkhiăSăđóng .......................................................................................... 37
Hình 2.24: D ngăsóngăđi năápăvƠădòngăđi n trên cu nădơyăLăkhiăSăđóng. ............................ 37
Hình 2.25: M chăđi n khi S m ............................................................................................. 38
Hình 3.26: D ngăsóngăđi năápăvƠădòngăđi n trên L khi S m ............................................... 38
Hình 2.27: C u t o c aăđ ngăc ăđi n ..................................................................................... 40
Hình 2.28 : C u t o c aăđầuăb m .......................................................................................... 40
Hình 2.29: Nguyên lý ho tăđ ng khi hút ............................................................................... 42
Hình 2.30: Nguyên lý ho tăđ ngăkhiăđẩy ............................................................................... 42
Hìnhă2.31μăĐi m làm vi c c aămáyăb m ............................................................................... 43
Hình 2.32: Nguyên lý ho tăđ ng c a c qui .......................................................................... 47
Hình 2.33: N păđi n cho căquiătr

c khi s d ng ................................................................ 48

Hình 3.1: S ăđ nguyênălỦăb măn

c s d ngăpinănĕngăl

ng mặt tr i ............................... 52

Hình 3.2: Hình chi uăđ ng, chi u c nh, chi u bằng c a mô hình ......................................... 53
Hình 3.3: Hình nh 3D c a mô hình ...................................................................................... 54
Hình 3.5: nh v máyăb măn
Hình 3.6: Hình nh v

c........................................................................................... 57

c qui ................................................................................................. 59

Hình 3.7: Phần m chăđi u khi n công su t............................................................................ 61
Hình 3.8: Gi i thu tăch

ngătrìnhăđi u khi năđi n áp c a m ch công su t ........................... 63

Hình 3.9: M ch ngu năviăđi u khi n ..................................................................................... 64
xiv


Hình 3.10: C m bi n dòng ACS756-50 ................................................................................. 65
Hình 3.11: M chăResetăchoăviăđi u khi n và hi n th LCD 16x2.......................................... 66
Hình 3.12: Gi n thu t hi n th lên màn hình LCD ................................................................ 66
Hình 3.13: M chăđi u khi n Relay ........................................................................................ 67
Hình 3.14: Gi n thu tăđi u khi nărelayăb m.......................................................................... 68
Hình 3.15: M chăđi u khi n Relay 1 dùng Transistor T4(NPN) ........................................... 68
Hình 3.16: M chăđi u khi n Relay 2 dùng Transistor T5 (NPN).......................................... 70
Hình 3.17: M chăđi u khi n Relay 3 dùng Transistor T6(NPN) ........................................... 71
Hìnhă3.18μăS ăđ m ch nút nh năb m ................................................................................... 72

Hìnhă3.1λμăS ăđ m ch nút nh nătĕngăth iăgianăb m ............................................................ 73
Hìnhă3.20μăS ăđ m ch nút nh n gi m th i gianăb m ........................................................... 73
Hình 3.21: Gi n thu tăđi u khi n nút nh n hẹn và không hẹn th iăgianăb m ....................... 74
Hình 3.22: Bo m ch trên ........................................................................................................ 75
Hình 3.23: Bo m chăd

i ....................................................................................................... 75

Hình 3.24: Bo m ch linh ki n ................................................................................................ 76
Hình 3.25: M chăđƣăthiăcôngăxong ........................................................................................ 76
Hìnhă4.1μăMôăhìnhăhìnhăb măn

c s d ngăpinănĕngăl

ng mặt tr i ................................... 80

Hìnhă4.2μăĐ u nối ti p hai bình c qui ................................................................................... 80
Hình 4.3: Liên k t gi aăpinănĕngăl

ng mặt tr i v i bo m ch .............................................. 81

Hình 4.4: Liên k t gi a bo m ch v i c qui .......................................................................... 81
Hình 4.5: Liên k t gi a bo m ch v iăb m ............................................................................ 82
Hìnhă4.6μăB măho tăđ ng

ch đ không có hẹn th i gian .................................................. 83

Hình 4.7μăB măho tăđ ng

ch đ có hẹn th i gian ............................................................. 83

Hình 4.8: Relay 1 ho tăđ ng LED1 b t sáng ........................................................................ 84
Hình 4.9: Relay 2 ho tăđ ng LED2 b t sáng ........................................................................ 85
Hình 4.10: Relay 3 ho tăđ ng LED3 b t sáng ....................................................................... 85
xv


Hình 4.11: Th c nghi măđoăđi năápăđầu vào từ pin,ăđi năápăđầuăraăkhiăkhiăb măho tăđ ng 86
Hình 4.12 : Th c nghi măđoăđi năápăđầu vào từ pin,ăđi năápăđầu ra khi n păđi n cho c qui
................................................................................................................................................ 87
Hình 4.13: Th c nghi m th c ti năkhiăb măn

căt

xvi

i cho hoa màu .................................... 90


DANHăM CăCÁC B NG
B ng 2.1: Thông số đi n áp n p c a c qui. .......................................................................... 48
B ng 3.1: Thông số kỹ thu t c aăpinănĕngăl

ng mặt tr i. ................................................... 56

B ng 3.2: Thông số kỹ thu t c a máy b m n

c. ................................................................ 57

B ng 4.1: Th c nghi măđoăđi năápăđầu vào từ pinăvƠăđi năápăđầu ra khi khi b m ho tăđ ng.

................................................................................................................................................ 86
B ng 4.2: Th c nghi măđoăđi năápăđầu vào từ pinăvƠăđi năápăđầu ra khi n păđi n cho c qui.
................................................................................................................................................ 88
B ng 4.3: Chi phí gia công mô hình. ..................................................................................... 90

xvii


ngă1

Ch

T NGăQUANăV ăLƾNHăV CăNGHIểNăC U
1.1 T ng quan v lƿnhăv c nghiên c u
tĕngătr

ng m nh v kinh t kéo theo

ngăđi n trên toàn cầu nói chung và

Vi t Nam nói riêng tĕngălên

Cùng v i s phát tri n m nh v công nghi p, s
nhu cầu s d ngănĕngăl

khá nhanh. Hi n nay các ngu nănĕngăl

ng hóa th ch hi năđangăkhaiăthácănh ădầu mỏ, khí

đốt,ăkhíăthiênănhiên,ăthanăđá,ălà các ngu nănĕngăl

ng ch y u[1]. Các ngu nănĕngăl

ng này

ngày càng c n ki t và vi căkhaiăthácăkhôngăđúngăquyăho ch d năđ n h u qu v môiătr

ng,

phá vỡ cân bằng sinh thái c a t nhiên, ô nhi m bầuăkhôngăkhíălƠmăắth ng tầng ozone c a
bầu khí quy n”, gây hi u ngănhƠăkính,ălũăl t, h n hán, sóng thần, m a axit hoặc s

ng mù.

Doăđó v năđ đặt ra là cần ph i khaiăthácăđúngăquyăho ch và ph i tìm ra m t ngu nănĕngă
l

ng m i đ thay th các ngu nănĕngăl

nĕngăl

ngătrongăt

ng hóa th chăđ đ m b o nhu cầu cung c păđ

ngălaiăv i công su t l n[2].

Đ gi i quy t nh ng v năđ c p bách trên thì xuăh
nĕmăquaăvƠăđ nhăh

ng trongăt

ngălaiălƠăs tĕngăc

ng c a toàn th gi iătrongănh ngă

ng khai thác các ngu nănĕngăl

s ch, có ti mănĕngăl n và d i dào trong t nhiênănh ănĕngăl
nĕngăl

ng n

c bi n,ăkhíăđốt biogas[2]. Trongăđóănĕngăl

bi n vì chúng có nhi uă uăđi măchoăph
- AnătoƠnăchoăng

- ĐơyălƠăngu nănĕngăl

ng mặt tr iăđangăngƠyăcƠng ph

ngăphápăphátăđi nănh μ

ng.

ng vô t n và không bao gi h t.

ng mặt tr iălƠănĕngăl

ngăđ

c t o ra từ ánh sáng mặt tr i, ngu n nĕng l

này có th đ và gầnănh ăvôăt năđối v i nhu cầu c aăconăng
tr

ng gió,

i s d ng.

- Không gây ô nhi mămôiătr

Nĕngăl

ng mặt tr i, nĕngăl

ng

ng

i, không gây ra ô nhi m môi

ng[3].
Vi t Nam do v tríă đ a lý nằm gầnă đ

ngăxíchă đ o, tính từ vƿă đ 23023’ B că đ n

8027’ăB c, nên Vi t Nam nằm trong khu v căcóăc
đ u này đƣăt o ra cho Vi t Nam cóăđ

ngăđ b c x mặt tr iăt

c m t ngu nănĕngăl

ngăđối cao

ng tái t o lƠănĕngăl

ng mặt

tr i vô cùng to l n[4]. Theo các nhà nghiên c u trên th gi i thì số gi n ng trung bình
Vi t Nam trong m t ngày kho ng 6-8 gi , Số gi i n ngătrongănĕmă phía B c là 1600 gi
và

mi n Nam là 2600 gi .ăNh ăv yăc

ngăđ b c x mặt tr i trung bình m i ngày trong
1


phía b c là 3,69 kwh/m2 và phía Nam là 5,9 kwh/m2 nĕngă l

nĕmă

ng b c x mặt tr i

trungăbìnhăđ tă4ăđ n 5 kwh/m2 m i ngày. V i 2 m2 di nătíchăđi n mặt tr iăt
300Wh, m iăthángăthuăđ

c nĕng l

S d ng ngu nănĕngăl
c a con ng

ngăđi n kho ng 60Kwh từ ánh sáng mặt tr i[4].

ng mặt tr iăđ ph c v choăđ i sống con s n xu t, sinh ho t

i từ lơuăchínhălƠăđốiăt

ngăđ nghiên c u c a các nhà khoa h c.

1.2 Các k t qu nghiên c u và ng d ng trong và ngoƠiăn
1.2.1 Các k t qu nghiên c u và ng d ng trongăn
Ngu nănĕngăl

ngăth

ngă ng v i

c

c

ngăxuyênăđầyăđ và sẵn sƠngăđ s d ng là m tăđi u ki n cần

vƠăđ cho s t n t i c a m t xã h iăvĕnăminhăvƠăn n kinh t công nghi p phát tri n cao.
Theo k t qu nghiên c u nhi uănĕmăgầnăđơyăthìănĕngăl
nĕngăl

ng mặt tr iăđƣăt o ra các ngu n

ng c th nh ăsauμ

 Ngu n nhi tănĕng
Nĕngăl
nĕngăl

ng mặt tr iăđ

ng,ăng

phèn, n

c bi năđ i tr c ti p ra nhi tănĕngănh vào các Panel h p thu

iătaădùngănĕngăl

c bi n, đunăn

ng mặt tr iăđ ch ngăc tăn

c uống, n

c mặn,ăn

c

cănóngăđ s d ng trong sinh ho tăgiaăđình, n uăĕn,ălòămặt tr i,

c[6].

b măn

 Ngu năđi nănĕng
Nĕngăl

ng mặt tr iăđ

c bi năđ i tr c ti păraăđi nănĕngănh vào các t bào quang

đi n. Thông d ng nh t là lo i tố bƠoăquangăđi n dùng ch t bán d n Silicon.
Vi t Nam ngu năđi năđ

c s n xu t bằngăNLMTăđ

ng trong nh ngăkhuătrungătơmănh ăh thốngăđènăđ

môiătr

c s d ngăđ gi m ô nhi m
ng, đènăgiaoăthông, h thống

vi năthông,ăđènătínăhi u và nh ngăn iăcóăđ aăhìnhăkhóăkhĕnăph c t păchoăl

iăđi n quốc gia

nh ăcácăvùngăxaăxôiăh iăđ o,ăcácăđènăbáoătrênăsôngăbi n[5].
Đ t o các ngu năđi n công su t nhỏ dùng cho sinh ho tănôngăthônăxaăxôi,ănh ădùngă

trong thi t b đèn xách tay,ăđèn chi uăsáng,ăđ ng h , thi t b vô tuy n dân d ng, các b nh
vi n tuy n huy n th tr n. Xây d ng các tr m cung c păđi n công su t l năđ n 500W cho
cácăvùngădơnăc ăcách xaăl

iăđi n quốc gia[10].

Mặt khác d án xây d ngăắLƠngăđi nănĕngăl
đangă đ

c h c hi nă d

i s

tài tr

c a t
2

ng mặt tr i”ă1850 Wh

ch că nĕngă l

Đ ng Tháp

ng cho th gi i c a Pháp


(FONDEM) cùng v i s KHCNMT thành phố H Chí Minh, phân vi n v t lý SOLARLAB,
s KHCNă&ăY/TăĐ ng Tháp.
V năđ s d ngăđi n mặt tr i hi n nay tuy cònăđ t ti n do các l păđặt thi t b ,ănh ngă

đƣăcóăvaiătròăquanătr ngătrongălƿnhăv c thám hi măvũătr , vi n thông, quốc phòng.
 Nĕngăl

ng m t tr i gây ra các ph n ng hóa h c t o ra Hydrogen, oxy, nhiên li u

Nĕngăl

ngămặtătr iăgơyăraăcácăph nă ngăhóaăh căvƠăđ

căchiaăthƠnhăph nă ngănhi tă

hóaă hoặcă ph nă ngă quang hóa. Cácă quáă trìnhă nƠyă chuy nă đ iă nĕngă l
nhiên li u.ăM tălo iănhiênăli uăcóăth ăđ

ngă mặtă tr iă thƠnhă

căs năxu tăbằngăquangăh pănhơnăt o xúc tác hóa

h că đaă đi nă t ă t o raă cácă nhiênă li uă carbonă (nh ă methanol)ă từ khí carbon dioxide, hay
hydrogen đ c s năxu tătừăproton.ăN
hóaăđaăđi năt ăc aăhaiăphơnăt ăn
nhiênăli uănĕngăl
l y hydroăđ ăđ

călƠăngu năgốcăc aăcácăđi năt ăt oăra quá trình oxy

c và ôxyăphơnăt . CácănhƠăkhoaăh c d ăki nălàm nhà máy

ngămặtătr iăt iăcácăkhuăv căđôăth ăvenăbi năvƠoănĕmă2050, táchăn
căch yăqua nhƠămáyăđi n,ăt oăra t ăbƠoănhiênăli uăvƠăn

t oăraăs ăđiătr căti păvƠoăh ăthốngăn

căbi nă

cătinhăkhi tăđ

că

căđôăth [5].

Côngăngh ăs năxu tăHydrogen lƠăm tălƿnhăv căquanătr ngăkhiătaăđiănghiênăc uăhóaăh că
nĕngă l

ngă mặtă tr i.ă Từă nĕmă 1λ70ă ph

ngă phápă đi nă phơnă đi uă khi n cácă t ă bƠoă quangă

đi n,ă t ă bƠoă hóaă nhi tă hoặcă quyă trìnhă nhi tă hóa đƣă đ

că nghiênă c uă đ ă t oă raă Hydrogen.

T

ngămặtătr i đ ăđi năphơnătáchăn

ngăt ănh trên ng

iătaădùng b ăt pătrung nĕngăl

că

thƠnhăoxyăvƠăhydroă ănhi tăđ ăcaoă2300-2600°C[6]. Chuăkỳănhi tăhóaăđặcătr ngăb iăs ăphơnă
h yăvƠătáiăsinhăc aăch tăph nă ngăđ ăs năxu tăhydro.ăQuáătrìnhăSolzincăđ
Vi năKhoaăh căVi tăNam s ăd ngăm tălòănĕngăl

căphátătri năt iă

ngămặtătr iă1ăMWăđ ăphơnăh yăoxideăk m

(ZnO)ă ănhi tăđ ătrênă1200°C.ăPh nă ngănƠyăbanăđầuăs năxu tăk mătinhăkhi t,ăsauăđóăcóăth ă
ph nă ngăv iăn

căđ ăs năxu tăhydro[6].

T ăbƠoăđi năhóaăPECălƠăm tăch tăbánăd n,ăth
có trongăđi năphơn.ăKhiăch tăbánăd năđ

ngălƠătitaniumădioxideăhoặcăcácătitanate

căchi u sángăthìăsinhăraăđi năáp.ăCóăhaiălo iăt ăbƠoă

đi năhóaălƠăt ăbƠoăquangăđi năchuy năđ iăánhăsángăthƠnhăđi năvƠ t ăbƠoăquangăhóa s ăd ngă
ánhăsángăđ ăđi uăkhi năcácăph nă ngăhóaăh c,ănh ph nă ngăđi năphơn[14].


ng d ng ch ngăcấtăn

c ng t bằngănĕngăl

ng m t tr i

Dùng 2 hình h p ch nh t và hình tháp, s d ngă nĕngă l
n

c mặnăthƠnhăn

ng mặt tr iă đ ch ngă c t

c ng t c aăhaiăsinhăviênăĐ i h c CầnăTh ăvừa giành gi i nh t cu c thi

HolcimăPrizeă2011.ăĐ tƠiăắThiết kế thiết bị chưng c t nước ngọt quy mô hộ gia đình cho
3


người dân miền biển” c a hai sinh viên Nguy n Ng c Anh và Ph mă Duyă Linh,ă đ
vinhălƠăỦăt

ng sáng t o v phát tri n b n v ng. Thi t b s d ngănĕngăl

hình h p ch nh t và hình tháp có kh nĕngăch ngăc t từ 90 t iă150ălítăn
Nguyên lý ho t động là: N
cao so v i thi t b .ăN
nóng b iănĕngăl

căđ

c l hoặcăn

ng mặt tr i, là hai

c m t ngày.

căđ aăvƠoăbìnhămariotă phía trên

căđi u ch nh ch y vào bình v iăl uăl

ng mặt tr i nh b ph n h p thu nhi t.ăN

v iăkhôngăkhíăđốiăl uăbênăngoƠiăvƠăl păn
phíaăd

c mặnăđ

c tôn

ng nh tăđ nh,ăđ

căđună

c nóng bốcăh iălên,ăti p xúc

c mỏng ch y tràn s ng ngăt , ch y xuống máng

i.

Hình 1.1: Mô hình thiết bị chưng c t nước ngọt hình hộp và hình tháp
Theo tính toán và th c nghi m c a hai tác gi , c m t m2 b mặt ti p xúc c a thi t b
s thuă đ

c kho ngă 5ă lítă n

c m t ngày. N u tính toán l pă đặt m t m2 thi t b có giá

400.000ă đ ng, theo nhu cầu s d ng c a m t h giaă đìnhă dùngă kho ng 120 lítă n

cm i

ngày s cầnăđầuăt ăthi t b tr giá kho ng 9 tri uăđ ng. Th i gian s d ng thi t b từ 5ăđ n
10ănĕm
 Đ ătƠi: ắKh o sát các thuật toán dò tìm điểm công su t cực đ i (MPPT) trong hệ thống
pin mặt trời”ăăc aăkỹăs ăNgô Xuân M nh v iăs ăh

ngăd năc a PẢS TS Nguyễn ảữu Phúc

nĕmă2011.
Đ nơngăcaoăcôngăsu tăvƠăgi măchiăphíăb tăbu căngu năPVăph iăho tăđ ngăt iăđi mă
côngăsu tătốiăđaănh ăth ăcôngăsu tătốiăđaăm iăcóăth ăđ

cătríchăxu t.ăTừăđơy,ălu năvĕnănƠyă

đ aăraăm tăthu tătoánăđ ătheoădõiăcôngăsu tăđ nhăglobal (đ nhăcôngăsu tăl nănh tătrongăcácă
đ nhăcôngăsu t)ătrongăđi uăki năm tăphầnăb ăbóngăche[12].
 Lu năvĕnăđƣălƠmăđ
Xơyăd ngăđ

c

căthu tătoánădòătìmăđi măcôngăsu tăc căđ iă(MPPT)ătrongăđi uăki nădƣyă
4

PVăb ăbóngăcheăm tăphần.
Nghiênăc uănh ngăđ

ngăđặcătính (I - V) và (P - V),ăquanăsátătr ngătháiăcácăđ nhăcôngă

su tăvƠăđ aăraănh ngăk tălu năquanătr ng[12].


ng d ng khác
Vi căs ăd ngăcácăaoăbốcăh iăđ ăcóăđ

d ngălơuăđ iănh tăc aănĕngăl
Nĕngăl

cămuốiătừăn

căbi nălƠăm tătrongănh ngă ngă

ngămặtătr i.ă

ngămặtătr iăcóăth ăđ

cădùngăđ ăx ălỦăn

cătrongăm tăaoăhoặcăn

căth i mà

khôngăcầnăhóaăch t.ă

Nĕngăl

ngămặtătr i cóăth ădùngăđ ălƠmăkhôănôngăs năc aăng

1.2.2 Các k t qu nghiên c u và ng d ng ngoƠiăn
Hi nănayănĕngăl

ngăđi n mặt tr iăđƣăđ

iădơnănôngăthôn.

c

c nghiên c u tri n khai r ng rãi kh p trên th

gi i từ ph c v cho s n xu t, cho sinh ho t, cung c păđi n cho các con tƠuăvũătr , v tinh.
Theo kh o sát s năl

ngăđi n mặt tr iăđ

c s n xu t trên th gi i là 45 MWh nĕmă1λλ0ăvƠă

s lênă100MWhănĕmă1λλ5.ăM cătĕngătr
phát tri n c aăđi n mặt tr i r t nhanh.

ngătrongă5ănĕmăgần g păđôiăch ng minh rằng s
cácăn

c phát tri năhƠngănĕmăchiăraăhƠngăt đôălaă

đ dùng vào vi c nghiên c u, ch t o và l păđặt thi t b [5].
Các d án thành l pătrungătơmănĕngăl

ng mặt tr iăbayăxungăquanhătráiăđ tănh ăm t v

tinhăđ cung c păđi nănĕngăliênăt c xuốngăcácăđƠiăti p nh nătrênătráiăđ tăđangăđ
v i s tham gia c
Nh t B n.

cácă n

c xúc ti n

c có ngành công nghi p phát tri nă caoă nh ă Mỹ,ă Anh,ă Đ c,

ChơuăPhiăđi n mặt tr i ch y uădùngăđ b măn

c ng t, chi uăsáng,ăt

i cây,

xây d ngăvƠnhăđai xanh.
Trên th g i có các thi t b h păthuănĕngăl
phẳng và d ngăparapoloidăđangăđ

ng mặt tr i ph bi n là các Kollektor d ng

c s n xu t r ng rãi trên th tr

ng th gi i. Tuy nhiên

khóă khĕnă hi n nay là khi cần có công su t l nă đ v n hành thì thi t b ph i có di n tích
t

ngăđối l n, khó s n xu t, d năđ n giá thành cao.

 Xeănĕngăl

ng m t tr i

Xeăs ăd ngănĕngăl
l

ngămặtătr iăđ

ngămặtătr iăđ nhăkỳăsáuăthángăđ

căch ăt oăvƠoănĕmă1λ80.ăM tăcu căđuaăxeănĕngă

căt ăch c,ăđơyălƠăn iăcácăđ iăđ nătừăcácătr

vƠă doanhă nghi pă đuaă tƠiă trênă đo nă đ

ngăđ iăh că

ngă 3.021 km (1.877 mi)ă quaă trungă tơmă n

5

că Úcă

Darwin Adelaide.ăNĕmă1λ87ăxeăch yăđ tătốcăđ ătrungăbìnhăc aăng
nĕmă2007ătốcăđ ătrungăbìnhăc aăng

iăv ănh tălƠă67ăKm/h và

iăchi năth ngătĕngălênăđ năλ0,87 Km/h[15].

Hình 1.2: Xe năng lượng mặt trời[13]
M tăsốăxeăs ăd ngăcácăt măpinămặtătr iănĕngăl

ngăph ătr ădùng choăđi uăhòaăkhôngă

khí,ăđ ăgi ăchoăn iăth tămátămẻ,ădoăđóăgi mănhiênăli u.
Nĕmă1λ75 thuy nănĕngăl

ngămặtătr iăth căt ăđầuătiênăđ

tƠuăthuy năch ăkháchăk tăh p cácăt măPVăđ

căs ăd ngăr ngărƣi. Nĕmă2006-2007 Kenichi

Horie v i chi căbèă"sun21"ăth căhi năchuy năv
Đ iăTơyăD

căch ăt o ăAnh.Nĕmă1λλ5

tăbi nănĕngăl

ngămặtătr iăđầuătiênăquaă

ngătrongămùaăđôngă2006-2007[16]. VƠăti pătheoăsauăđóălƠăcácăk ăho chăđiăvòngă

quanhăth ăgi iătrongănĕmă2010.

Hình 1.3: Helios UAV trong chuyến bay sử dụng năng lượng mặt trời.
Nĕmă1λ74ămáyă bayăkhôngă ng
l

iăláiă AstroFlight Sunrise th că hi nă chuy năbayă nĕngă

ngămặtătr iăđầuătiên.ăNgƠyă2λăthángă04ănĕm 1979 Solar Riser th căhi năchuy năbayăđầuă

tiên c aă mìnhă bằng nĕngă l

ngă mặtă tr i,ă đ

că ki mă soát hoàn toàn, đ tă đ ă caoă 40ă footă

(12 m). Nĕmă1λ80 Gossamer Penguin th căhi năcácăchuy năbayăth ănghi măđầuătiênăch ăs ă
d ngăpinăquangăđi n. Nĕmă2001 Helios đƣ ch ăt o m tămáyăbayăkhông ng

iălái đ

căđẩyă

bằngă tênă l aă cao 29.524 mét (96.864 ft) phátă tri nă đƣă thi tă l pă kỷă l c. Nĕmă 2007 Các
Zephyr,ăphátătri năBAE Systems đ

căxemălƠ m iănh tătrongădòngămáyăbayănĕngăl
6

ngămặtă


tr iăpháăkỷăl c,ăth căhi nă chuy năbay 54ăgi , ti pătheoălƠăchuy năbayăkéo dài hàng tháng
đ

căth căhi n vƠoănĕmă2010.
Các bu mă nĕngă l

d ngă g

ngă mặtă tr i là m tă hìnhă th că đ

că đ ă xu tă đ ă đẩyă tƠuă vũă tr ă s ă

ngă màng l nă đ ă khaiă thácă ápă su tă b căx ă từă mặtă tr i.ă Khôngă giốngă nh ă tênă l a,ă

cánhăbu mănĕngăl

ngămặtătr iăkhôngăcầnănhiênăli u.ăMặcădùăl căđẩyălƠănhỏ soăv iătênăl a,ă

nóăv năho tăđ ngămi nălƠăcóăánhăsángămặtătr i chi uăvƠoăcánhăbu m[18].
Khíăcầuăl n lƠăm tăph

ngăti năv năt iănhẹăh năkhôngăkhí,ăkhôngăng

ho tăđ ng dài,ăs ăd ngăkhíăhelium đ ănơng,ăvƠ m tăl pămỏng t ăbƠoănĕng l

đ ngă l c choă chuy nă bayănĕngă l

iălái,ăth iăgian
ngămặtătr iălƠmă

ngă mặtă tr i.ă C că phòngă chốngă tênă l aă B ăQuốcă phòngă

HoaăKỳ đƣăkỦăh păđ ngăv iăLockheed Martin xơyăd ngănóăđ ătĕngăc

ngăh ăthốngăphòngă

chốngătênăl aăđ năđ o.
 Pinăquangăđi n

Hình1.4: Công viên quang điện Lieberose 71,8 MW t i Đức
Pinămặtătr i, t ăbƠoăquangăđi nă(PV),ăt bƠoănĕngăl

ngămặtătr iălƠăthi tăb ăchuy năđ iă

ánhăsángăthƠnhădòngăđi năbằngăcáchăs ăd ngăhi uă ngăquangăđi n. Cácăt ăbƠoănĕngăl
mặtătr iăđầuătiênăđ
kỹăs ăng

ngă

căxơyăd ngăb iăCharles Fritts trongănh ngănĕmă1880. Nĕmă1λ31 m tă

iăĐ c,ăti năsƿăBrunoăLange, phátătri năt ăbƠoăbằngăcáchăs ăd ngăselenuaăb căv i

oxităđ ng[25].mặcădùăt ăbƠoăselenium nguyênăm uăchuy năđ iăítăh nă1%ăánhăsángăt iăthƠnhă

đi nănĕng,ăc ăhaiăErnst Werner von Siemens và JamesăClerkăMaxwellăđ uănh năraătầmăquană
tr ngă c aă phátă hi nă nƠy. Sau công trìnhă c aă Russell Ohl trongă nh ngă nĕmă 1λ40,ă cácă nhƠă
nghiênăc uăGeraldăPearson,ăCalvin Fuller vƠăDarylăChapinăt oăraăt ăbƠoănĕngăl
silicon vƠoănĕmă1λ54. Nh ngăt ăbƠoănĕngăl

ngămặtătr iă

ngămặt tr iăbanăđầuăcóăgiáă286ăUSDăm iăwattă

vƠăđ tăhi uăsu tă4,5-6%.
 Đi n m t tr i

7


Hình1.5: Các PS10 tập trung ánh sáng mặt trời từ cánh đồng heliostats
trên một tháp trung tâm[19]
Đi nămặtătr iălƠăvi căchuy năđ iăánhăsángămặtătr iăthƠnhăđi n, tr căti păbằngăcáchăs ă
d ngăquangăđi n (PV) hoặcăgiánăti păbằngăcáchăs ăd ngăđi nămặtătr iăt pătrung (CSP).ăH ă
thốngăCSPăs ăd ngăốngăkính,ăg

ngăvƠăcácăh ăthốngătheoădõiăđ ăt pătrungăm tăkhuăv căr ngă

l năc aăánhăsángămặtătr iăvƠoăm tăchùmănhỏ.ăPVăchuy năđ iăánhăsángăthƠnhădòngăđi năbằngă
cáchăs ăd ngăhi uă ngăquangăđi n.
ngăm iăđ

Các nhà máy CSP th

căphátătri năđầuătiênăvƠoănĕmă1λ80,ăvƠăl păđặtăCSPă

SEGS 354ăMWălƠănhƠămáyăđi nămặtătr iăl nănh tătrênăth ăgi iăvƠănằmă ăsaăm căMojaveăc aă
California.ăCácănhƠămáyăCSPăl năkhácăbaoăg măNhƠămáyăđi nămặtătr iăSolnova (150 MW)
và Nhà máyăđi nămặtătr iăAndasol (100ăMW),ăc ăhaiă ăTơyăBanăNha.ăSốăλ7ăMWăNhà máy
quangăđi năSarnia Canada là nhƠămáyăquangăđi n l nănh tăth ăgi i[19].
 Nhi t quy trình
Côngă ngh ă nĕngă l

ngă mặtă tr iă t pă trungă nh ă đƿaă parabol,ă mángă vƠă b ă ph nă x ă

Schefflerăcungă c pănhi tă choăcácă ngăd ngăth
m iăđầuătiênălƠăd ăánăNĕngăl

ngă m iăvƠă côngănghi p.ă H ăthốngăth

ngă

ng Mặtătr i (STEP)ă ăShenandoah,ăGeorgia,ăMỹ là khu v că

c aă114ăđƿaăparabolăcungăc pă50%ănhi t làm nóng,ăđi uăhòaăkhôngăkhí,ăđi năcho nhà máy
s nă xu tă quầnă áo.ă H ă thốngă nƠyă k tă nốiă l
l

ng nhi tăd

iăd ngăh iăn

iă đi nă cungă c pă 400 KWă đi nă c ngă v iă nĕngă

că401 KW và 468 KW n

căl nh,ăvƠăl uătr ă m tăgi ănhi t

trongăgi ăcaoăđi m.[19].
 Nấuăĕn
B pă nĕngă l

ngă s ă d ngă ánhă sángă mặtă tr iă đ ă n uă n

Chúngăcóăbaălo iăl nμăb păh p,ăb păt măvƠăb păph năx .

8

ng,ă lƠmă khôă vƠă kh ă trùng.


Hình1.6: Bát năng lượng mặt trời t i Auroville, n Độ.
B păđ năgi nănh tălƠăb păh păđầuătiênăđ

căxơyăd ngăb iăHorace de Saussure vƠoănĕmă

1767, g măm tăthùngăcáchănhi tăcóăn păđ yătrongăsuốt.ăNóăđ
tr iăuăámăm tăphầnăvƠăth

căs ăd ngăhi uăqu ăv iăbầuă

ngăs ăđ tăđ nănhi tăđ ăλ0-150°C.

B păt măs ăd ngăm tăt măph năchi uăánhăsángămặtătr iătr căti păvƠoăm tăthùngăch aă
cách nhi tăvƠăđ tăđ nănhi tăđ ăt

ngăđ

ng v iăb păh p.

B păph năx ăs ăd ngăcác hìnhăh căkhácănhauănh (đƿa,ămáng,ăg

ngăFresnel)ăđ ăt pă

trung ánh sáng vào m tăb ăch aăn uăĕn,ăvƠ đ tăđ nănhi tăđ ă315°Căcóăth ăcaoăh n,ăvƠăph iă
thayăđ iăv ătríăđ ătheoădõi ánh sáng Mặtătr i.
Bátănĕngăl

ngămặtătr i là côngăngh ăt pătrungăs ăd ngăcácăb pănĕngăl

t iăAuroville, Pondicherry,
d cătheoăđ

ngămặtătr iă

năĐ ,ăn iămƠăm tăb ăph năx ătƿnhăhìnhăcầuăt pătrungăánhăsángă

ngăthẳngăvuôngăgócăv i các b ămặtăc aăhìnhăcầu,ăvƠăh ăthốngăđi uăkhi nămáyă

tínhădiăchuy năb ănh năđ ăgiaoănhauăđ
nhi tăđ ăđ tă150°CăvƠăsauăđóăđ
M tăb ăph năx ăđ

ngănƠy.ăH iăn

căđ

căs năxu tătrongăb ănh nă ă

căs ăd ngăchoăquáătrìnhănhi tătrongănhƠăb p.

căphátătri năb iăWolfgang Scheffler vƠoănĕmă1λ86ăđ

nhi uătrongănhƠăb pănĕngăl

căs ăd ngă

ngămặtătr i.ăB ăph năx ăSchefflerălƠăcácăđƿaăparabolălinhăho tă

k tăh păcácăkhíaăc nh c aăđáyăvƠăcácăb ăt pătrungăthápănĕngăl

ng. Đ

căs ăd ngăđ ătheoă

dõiăquáătrìnhăhƠngăngƠyăc aămặtătr iăvƠăđ ăcongăc aăph năx ăđ

căđi uăch nhăchoăcácăthayă

đ iătheoămùaătrongăgócăt iăc aăánhăsángămặtătr i.ăNh ngăb ăph năx ănƠyăcóăth ăđ tăđ

că

nhi tăđ ă450-650°CăvƠăcóăm tăđi mătiêuăc ăcốăđ nh. H ăthốngăb ăph năx ăSchefflerăl nănh tă
th ă gi iă t iă Abuă Road,ă Rajasthan,ă nă Đ ă cóă kh ă nĕngă n uă t iă 35.000ă xu tă ĕnă m iă ngƠy.

Trongănĕmă2008,ăh nă2,000ălòăn uăSchefflerăl năđƣăđ

9

căxơyăd ngătrênătoƠnăth ăgi i[38].


 X lỦăn

c

Hình1.7: Khử trùng nước năng lượng mặt trời[38]
Kh ătrùng n

cănĕngăl

ngămặtătr iă(SODIS)ăliênăquan đ năvi căph iăsángăcácăchaiă

nh aăpolyethylene terephthalate (PET)ăđ ăđầyăn

căd

iăánhăsángămặt tr iătrongăvƠiăgi

[38]

.

Th iăgianăph iăsángăkhácănhauătùyăthu căvƠoăth iăti tăvƠăkhíăh uătừătốiăthi uălƠăsáuăgi ăđ nă
haiăngƠyătrongăđi uăki năhoƠnătoƠnăuăám[21]. ĐóălƠăkhuy năcáoăc aăT ăch căYăt ăTh ăgi i.

Đơy là ph

ngăphápăkh ăthiăchoăx ălỦăn

Ch ngă c tă n
ch ngăc tăn

că mặn, n

cănĕngăl

căh ăgiaăđìnhăvƠăl uătr ăanătoƠn.

că l bằng nĕngă l

ngă mặtă tr iă đ ă l yă n

ngămặtătr iăquyămôăl nălầnăđầuătiênăđ

c uống.ă D ă ánă

căxơyăd ngăvƠoănĕmă1872ă

t iăth ătr năkhaiăthácămỏăLasăSalinasăc aăChile, cóădi nătích thuănĕngăl

ngămặtătr iă4.700ă

m2,ăcóăth ăs năxu tălênăđ nă22.700L m iăngƠyăvƠăho tăđ ngă40ănĕm. Cácăthi tăk ăch ngăc t
c ăth ăbaoăg mădốcăđ n,ădốcăđôiă(hayăki uănhƠăkính),ăthẳngăđ ng,ăhìnhănón,ăh păth ăng
b cănhi u,ăvƠănhi uă nhăh

ng.ăCácăstillănƠyăcóăth ăho tăđ ngătrongăch ăđ ăth ăđ ng,ătíchă

c c,ăhoặcălai.ăStillădốcăđôiălƠăkinhăt ănh tăchoăcácăcôngăd ngăgiaăđình.
 N

c,ă

cănóng

Hình 1.8: Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời[22]

10


H ăthốngăn

cănóngănĕngăl

Trongăvƿăđ ăđ aălỦăth pă(d
cóăth ăđ
ng đ

iă40ăđ )ă60-70%ăs ăd ngăn

căcungăc păb iăh ăthốngăs

nóngă nĕngă l
th

ngămặtătr iăs ăd ngăánhăsángămặtătr iăđ ălƠmănóngăn

ngă mặtă tr iă đ

c.ă

cănóngăv iănhi tăđ ălênăđ nă60°C

iă mămặtătr i. Cácălo iăph ăbi nănh tăc aămáyăn

că

că s ă tánă thuă ốngă (44%)ă vƠă thuă gomă t mă kínhă phẳngă (34%)ă

căs ăd ng lƠmănóngăb ăb i[22].

Đ nănĕmă2007,ăt ngăcôngăsu tăl păđặtăc aăcácăh ăthốngăn

cănóngănĕngăl

ngămặtătr iă

lƠă kho ngă 154ă GW[22] ă Trungă Quốcă vƠă m că tiêuă dƠiă h nă lƠ 210ă GWă vƠoă nĕmă 2020. H ă
thốngă n

că nóngă nĕngă l

ngă mặtă tr iă v iă h nă λ0%ă h ă giaă đìnhă s ă d ngă t iă Hoaă

Kỳ,[23]CanadaăvƠăÚcălƠmănóngăb ăb iălƠă ngăd ngă uăth ăc aăn

cănóngănĕngăl

ngămặtătr iă

v iăcôngăsu tăl păđặtă18ăGWăvƠoănĕmă2005[24].
 Ngu nănhiênăli u
Công ngh ăSunshineătoăPetrolă(S2P)ăc aăSandia s ăd ngănhi tăđ caoăt oăraăbằngăcáchă
t pă trungă ánhă sángă mặtă tr iă cùngă v iă m tă ch tă xúcă tácă zirconiaferrite đ ă pháă vỡă dioxideă
carbonătrongăkhíăquy năthƠnhăoxyăvƠăcarbonămonoxideă(CO).ăKhíăcarbonămonoxideăsauăđóă
cóă th ă đ

că s ă d ngă đ ă t ngă h pă cácă nhiênă li uă thôngă th

ngă chẳngă h nă nh ă methanol,ă

xĕngăvƠănhiênăli uăph năl c.
QuáătrìnhăStanfordăPETEăs ăd ngănĕngăl

ngămặtătr iăđ ătĕngănhi tăđ ăc aăm tăkimă

lo iăkho ngă8000CălƠmătĕngătốcăđ ăs năxu tăđi năđ ăđi năphơnăCO2 trongăkhíăquy năthƠnhă
carbonăhoặcăcarbonămonoxideăđ ăs năxu tănhiênăli u.ă
 Tóm l i:
Nĕngăl

ng mặt tr i là m t ngu nănĕngăl

chi u từ tráiăđ t, 60% t o nên quá trình bốcăh iăn

ng vô t n. Gầnă30%ănĕngăl
c

đ iăd

ng b ph n

ng,ăbi n c , sông ngòi, suối.

10%ăđ tỏaăsángăbanăđêm,ăth c v t h păthuăđ th c hi n quá trình quang h p trongăđóăch
tiêu th m t phầnăkhôngăđángăk .
C

ngăđ b c x mặt tr iă(nĕngăl

m tăđ năv th iăgian)ăđoăđ

c

ng trên m tăđ năv di n tích cần chi u sáng trên

mặt phẳng thẳngăđ ng là 1,35 Kwh/m2. B c x mặt tr i tùy

thu c vào v tríăđ a lý, th i ti t, theo mùa trongănĕmătùy theo s h i t và khu ch tán. T ng
l

ng n ng chi uătrênătráiăđ t

nhi uăn iăđ tăđ n 2000 Kwh/m2 nĕmăt

ngă ng v iăc

ng

đ 0,6 Kwh/m2 trong 9 gi n ngătrongă1ăngƠy.ăNh ăv y v i m t di n tích 80 Km2 có th thu
đ

c m tănĕngăl

ng bằng t ngănĕngăl

ngăloƠiăng
11

iăđangăs d ng còn v i 300 Km2 có


th thỏa m n toàn b nhu cầu v nĕngăl
Hi n nay ngu nănĕngăl
th ch hy v ng trong m tăt
các ngu nănĕngăl

ngăcóăđ

ngătrongăt

ngălai.

ng mặt tr iăđangădần dần thay th các ngu nănĕngăl

ng hóa

ngălaiăkhôngăxaănóăs đóngăvaiătròăch đ o trong vi c s d ng
cătrênătráiăđ tăđ ph c v cho s phát tri n xã h i.

Xu t phát từ nh ngăcôngătrìnhănghiênăc u trên nên tác gi quy tăđ nh th c hi năđ tài
“Thiết kế chế tạo mô hình bơm nước sử dụng pin năng lượng mặt trời” đ b măn

căt

i

ph c v cho nông nghi p, nông thôn thay th choăcácămáyăb măs dung nhi n li uăxĕng.
1.3 M căđíchăc aăđ tài
- Nghiên c u tìm hi u và n m v ng ki n th c lý thuy t v .
Mặt tr i và ngu n b c x Mặt tr i.
Pinănĕngăl

ng Mặt tr i.

Đi m công su t c đ i c aăpinănĕngăl

ng Mặt tr i.

B bi năđ iăđi n DC/DC.
Đ ngăc ăđi năb măn

c 24V.

- Từ k t qu c aăc ăs lý thuy tătaăđiătínhătoánăđ l a ch n ra nh ng thi t b , chi ti t cần

thi t l păđặt cho mô hình.
- V n d ng ki n th c lý thuy tă đ thi t k ch t o m chă tĕngă áp,ă l yă đi n áp c a pin
nĕngăl

ng Mặt tr iăđ tĕngăáp và cung c păđi n choăđ ngăc ăđi n ho tăđ ng và n păđi n

cho c qui.
- Ti nă đ n ch t o mô hình b mă n
nông nghi p thay th choăcácămáyăt

c s d ngă pină nĕngă l

ng mặt tr i ph c v cho

i dung nhi n li uăxĕngăhi n t i.

- Th c nghi m khoa h c,ăđánhăgiáăk t qu đ tăđ

c.

1.4 Nhi m v và gi i h n c aăđ tài
1.4.1 Nhi m v
- Nghiên c u lý thuy t v đặc tuy n I-V và P-V,ăđi m làm vi c ng v i công su t c c
đ i c aăpinănĕngăl

ngăMặt tr i.

- Nghiên c u m ch ch t o m ch tĕngăáp.
- Thi t k đ

c mô hình b mă n

c có công su t nhỏ ph c v cho vi că t

nông nghi p, nhằm gi m chi phí trong s n xu t nông nghi p.
- Điăkh o sát th c ti năđ bi tăđ

cămáyăb măn

12

c s d ngăchoălƿnhăv c nào.

i tiêu cho


- Sau khi ch t o thành công ph i tính ra giá thành c a s n phẩm so sánh v i giá thành
s n phẩm c aămáyăb măs d ng nhiên li u.
- Ki m nghi măđánhăgiáăk t qu , đánh giá kh nĕngă ng d ng sau khi ch t o xong.
1.4.2 Gi i h n c aăđ tài
- Đ tàiăđiănghiên c u vi x lý, viăđi u khi n PIC 18F4550 đ

ng d ng vào vi c thi t

k ch t o và đi u khi n m ch tĕngăáp, đ cung c p đi n đ ngăc ăđi n m t chi u 24V và n p
đi n cho c qui.
- Nghiên c u ch t o m ch hi n th dòngă đi n,ă đi n áp, công su t, nhi tă đ , th i gian
b m lên màn hình LCD.
- Ch t oăđ

c mô hình máy b măn

c s d ngăpinănĕngăl

ng mặt tr i công su t nhỏ.

- Nghiên c u ng d ng phần m mă Eagleă 7.1ă đ ch t o m chă tĕngă áp,ă vƠă phần m m
CCSăđ l p trình và n păchoăviăđi u khi n.
1.5 Ph

ngăphápănghiênăc u

- Thu th p tài li uăliênăquanăđ năđ tài cần nghiên c u. Tìm ki m tài li uăliênăquanăđ n
đ tài, các bài báo khoa h c, các t p chí khoa h c, các công trình nghiên c u, các d án.
- Nghiên c uăc ăs lý thuy tăliênăquanăđ năđ tài. Đ c và tìm ra nh ng thông tin cần
thi t cho lƠmăc ăs lý thuy t cho đ tài.
- Ph

ngăpháp kh o sát th c ti n.

- Ph

ngăpháp tính toán, phơnătích,ăsoăsánhăđánhăgiáăk t qu đ tăđ

- Ph

ngăphápăth c nghi m.

c.

1.6 Đi m m i c aăđ tài
- Thi t k đ năgi n, rẻ ti n, d s d ng mang l i hi u qu t
-

ng d ngăđ

c ngu nănĕngăl

ngăđối cao.

ng mặt tr i ph c v tr c ti păvƠoăđ i sống c aăng

i

dân nông thôn gi m chi phí cho ho t s n xu t.
- Thi t k ch t o m chătĕngăáp cung c păđi năchoămôt ă24V, n păđi n cho c qui, m ch
báo nhi tăđ , công su t,ăđi năáp,ădòngăđi n, th iăgianăb măphù h p v i công su t c a pin
nĕngăl

ng Mặt Tr i.

- Mô hình b măn
choăcácămáyăt

c s d ngăpinănĕngăl

ng mặt tr i ph c v cho nông nghi p thay th

i dùng nhi n li uăxĕngălƠăđi m m i c aăđ tài.

- Quáă trìnhă b mă n

c không ph thu c vào quá trình cung c pă đi nă cũngă nh ă khôngă

ph thu c vào quá trình cung c p nhiên li u hóa th ch.
1.7 Giá tr th c ti n c aăđ tài
13


- Đ tài đƣăgi i quy t v năđ kỹ thu t trong vi c ng d ngăpinănĕngăl

ng mặt tr i vào

cu c sống.
- ĐơyălƠăđ tài nghiên c u và ng d ngăđầu tiên
và

đ ng bằng sông c u Long nói riêng

Viêt Nam nói chung.
- Sau khi ch t o và th nghi m thành công đ aăvƠoăđ i sống s n xu t làm gi m chi phí

trong s n xu t nông nghi p,ă tĕngă hi u qu cho ho tă đ ng kinh t nông nghi p phát tri n
nông thôn.
- Gi i quy tăđ
môiătr
-

c bài toán thi u nhiên li uăvƠănh ăcầuănĕngăl

ng s ch, gi m ô nhi m

ng.
ng d ngăđ b măn

căt

i cho nông nghi p,ăb măn

ghe trên sông Ti n, sông H u,ăb măn

c và cung c păđi n cho xu ng

c cho các b sinh ho tătrongăgiaăđình.

- LƠmăc ăs cho các công trình nghiên c u sau này.
1.8 B c c c a lu năvĕn
Theo d ki n lu năvĕnăg mănĕmăch

ng.

Ch

ngă1μT ng quan v lƿnhăv c nghiên c u.

Ch

ngă2μăC ăs lý thuy t c a lu năvĕn.

Ch

ngă3μăThi t k , ch t oămôăhìnhăb măn

Ch

ngă4μăTh c nghi m, đánhăgiáăk t qu , K t lu n và h

Tài li u tham kh o.
Ph l c.

14

c.
ng phát tri n.