Bài giảng - Cơ điện nông nghiệp-chương 6

Chương 6 NĂNG LƯỢNG MỚI 6.1. NĂNG LƯỢNG M ẶT TRỜI Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng sạch và vô tận, không có khí thải, không gây ô nhiễ m môi trường. Tuy nhiên, nguồ n năng lượng này có những nhược điể m cơ bản là phân tán (mật độ năng lượng rất thấp) và không liên tục (không thu được vào ban đêm và lúc trời mưa). Việt Na m là nước nhiệt đới có số giờ chiếu nắng cao. Vì vậy, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời để bổ sung cho nhu cầu năng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng - Cơ điện nông nghiệp-chương 6 Chương 6 NĂNG LƯỢNG MỚI6.1. NĂNG LƯỢNG M ẶT TRỜI Bức xạ mặt trời là nguồn năng lư ợng sạch và vô tận, không có khí thải, khônggây ô nhiễ m môi tr ường. Tuy nhiên, nguồ n năng lượng này có những nhược điể m cơbản là phân tán (mật độ năng lư ợng rất thấp) và không liên tục (không thu được vàoban đêm và lúc tr ời mưa). Việt Na m là nư ớc nhiệt đới có số giờ chiếu nắng cao. Vì vậy, sử dụng nguồnnăng lượng mặt trời để bổ sung cho nhu cầu năng lượng chung của đất nư ớc sẽ có tầmq uan trọng rất lớn. Từ Nghệ Tĩnh tr ở ra có từ 1700 đến 1800 giờ nắng/năm và tổnglượng bức xạ có từ 100 đến 120 kcal/cm2 . nă m. Từ Đà Nẵng trở vào có từ 2000 đến2500 giờ nắng/nă m với tổng lư ợng bức xạ tương đ ối cao, từ 125 đến 175kcal/c m2 .năm. Các biện pháp thu năng lư ợng mặt trời phục vụ sản xuất, đời sống là : - C huyển bức xạ mặt trời sang nhiên liệu thực vật nhờ thực hiện quá tr ình quanghợp (trồng cây là m chất đốt, trồng cây lấy hạt có dầu, ...) - C huyể n bức xạ mặt trời thà nh điện năng nhờ các pin mặt trời (sử dụng hiệuứ ng quang điệ n biến đổi trực tiếp năng lư ợng mặt trời thành dòng điện). - C huyể n bức xạ mặt trời thành nhiệt nă ng (hiệu ứng quang nhiệt), đây làp hương pháp hiệu quả nhất trong lĩnh vực sử dụng năng lư ợng mặt trời. Trong nhiềuthiết bị, hiệu suất chuyển đổi có thể đạt trên 60%. Nhiệt năng tạo thành có thể sử dụngc ho nhiều mục đích như nấu nư ớng, đun nóng nước hay các chất lỏng khác, sấy các sảnp hẩ m, là m lạ nh và điều hòa không khí.6.1.1. Điệ n năng từ năng lượng mặt trời Việc tranh luận về những nguồn năng lượng mới đ ể bổ sung vào những dạngnăng lượng đ ã biết càng tr ở nên sôi động trong những năm gần đây, khi nguồ n nhiênliệu dầu mỏ ngày càng khan hiế m. Ngư ời ta đang mo ng đợi vào những dạng nănglượng sạch, có tiề m năng lớn nhưng ít đư ợc kha i thác. Điệ n mặt trời có thể đáp ứngnhững mong đợi đó, do có tính đ ơn giản của hệ thống, không cần chăm sóc bảo dư ỡng,k hông là m hại mô i trư ờng và khả năng ứng dụng rộng r ãi. Gần đây xuất hiện nhiều hệ thống pin mặt trời đã được thử nghiệ m, làm việcc hắc chắn đối với các ứng dụng k hác nhau trong một phổ công suất rộng sau đây: - Các máy phát mini cho đ ồng hồ và má y tính b ỏ túi ở vùng mili oát. - Các hệ thống cung cấp điện nhỏ ở gia đ ình ho ặc lều trại ở vùng Oát. 130 - Các hệ thống cung cấp điện cho làng xã hoặc các hệ thống bơm nư ớc trongvùng kiloOát. - Các tr ạm phát điện mặt trời liên k ết với lư ới điện trong v ùng mê gaOát. Tất cả các hệ thống này phụ thuộc vào sự cung cấp năng lượng mang tính thay đổic ủa mặt trời nên việc đánh giá tính kinh tế theo vùng sử dụng có ý nghĩa quyết định. N hiều nơi trên thế giới đang hình thành các khu nhà, thành phố sử dụng nănglượng mặt trời. Ví dụ, ở Ota, thành phố nhỏ nằ m phía Na m thủ đô Tokyo của NhậtBản, tất cả 550 căn nhà đều có mái là các panen pin mặt trời nối với hệ thống ắc quy,đ ủ cung cấp điện cho cả ngày và đê m. Ở Anh, đã xây dựng các khu nhà sinh thái ch ỉd ùng nă ng lư ợng tự nhiên, và đang có đề án xây dựng khu toà tháp ch ỉ d ùng nănglượng mặt trời cho hàng nghìn c ư dân sinh sống.6.1.1.1 N guyên lý làm việc của pin mặt trời Bước 1 â m tính lớp n lớp p dương tính Bước 2 đ iện tíc h dương lớp n Prôton tiếp xúc p- n Điệ n tử lớp p đ iện tíc h â m Điện tử tự do Bước 3 Mặt trời p hôton Lỗ trống lớp n tiếp xúc p- n lớp p Bước 4 điện trở tự do tải điệ n Hình 6.1. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời 131 N hờ hiệu ứng quang học đ ã biết, năng lư ợng ánh sáng mặt trời đư ợc chuyển đổitrực tiếp thành năng lư ợng điện trong pin mặt trời. Cơ s ở của nguyên lý là các c ơ cấuvật lý điệ n tử trong kỹ thuật transitor của vật liệ u bán dẫn. P in silic tinh thể là một đĩa d ày kho ảng 250 µm có pha thê m Bor, mặt trư ớc củađ ĩa chứa phosphor khuếch tán với độ sâu khoảng 0,3 µm phosphor tác động t ...