Đánh giá hiệu suất của hệ thống solar tracking trục đơn sử dụng quang trở

Bài viết này trình bày về thiết kế, thi công và phân tích hiệu suất của hệ thống solar tracking năng lượng mặt trời trục đơn (Single Axis Solar Tracking System). Hệ thống tracking năng lượng mặt trời sẽ tự động hướng theo vị trí của mặt trời để thu được tối đa cường độ ánh sáng phát xạ từ mặt trời.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá hiệu suất của hệ thống solar tracking trục đơn sử dụng quang trở Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 4(47)-2020 ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA HỆ THỐNG SOLAR TRACKING TRỤC ĐƠN SỬ DỤNG QUANG TRỞ Nguyễn Bá Thành(1), Văn Hoàng Phương(1) (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận bài 22/02/2020; Ngày gửi phản biện 20/03/2020; Chấp nhận đăng 28/06/2020 Liên hệ email: thanhnb@tdmu.edu.vn https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.04.057 Tóm tắt Năng lượng mặt trời ngày càng được chú trọng khai thác, tuy nhiên một nhược điểm của năng lượng mặt trời là phụ thuộc vào thời gian, phụ thuộc vào đường đi của mặt trời so với trái đất. Do trái đất xoay quanh mặt trời nên hướng chiếu tia bức xạ thay đổi và năng lượng thu được theo đó cũng thay đổi. Bài báo này trình bày về thiết kế, thi công và phân tích hiệu suất của hệ thống solar tracking năng lượng mặt trời trục đơn (Single Axis Solar Tracking System). Hệ thống tracking năng lượng mặt trời sẽ tự động hướng theo vị trị của mặt trời để thu được tối đa cường độ ánh sáng phát xạ từ mặt trời. Khi mà cường độ ánh sáng đang giảm, hệ thống này tự động thay đổi hướng của nó để có được cường độ ánh sáng tối đa. Hai động cơ servo nhận tín hiệu từ bộ xử lý trung tâm sẽ xoay tấm pin mặt trời (solar panel) đến vị trí thích hợp để đạt hiệu suất tối ưu. Kết quả năng lượng thu được của hệ thống trục đơn tốt hơn 9.622% so sánh với hệ thống cố định. Kết quả của nghiên cứu này cung cấp một giải pháp tối ưu cho năng lượng mặt trời, giúp cải thiện hiệu quả của hệ thống năng lượng mặt trời, phục vụ hiệu quả cho quá trình sản xuất năng lượng. Từ khóa: arduino, hệ thống solar tracking trục đơn, điện trở quang Abtracts PERFORMANCE EVALUATION OF A SINGLE AXIS SOLAR TRACKING SYSTEM USING LIGHT DEPENDENT RESISTOR Solar energy is increasingly being exploited, but one drawback of solar energy is time-dependent, depending on the path of the sun compared to the earth. Because the earth revolves around the sun, the direction of the radiation beam changes and the energy that changes accordingly. This paper presents the design, construction and performance analysis of the Single Axis Solar Tracking System. The solar tracking system will automatically follow the sun's position to maximize the intensity of the light emitted from the sun. When the light intensity is decreasing, the system automatically changes its direction to get the maximum light intensity. Two servo motors that receive signals from the central processor will rotate the solar panel (solar panel) to the appropriate location for optimum performance. The energy result of single axis system is 9,622% better than that of fixed system. The results of this study provide an optimal solution for solar energy, helping to improve the efficiency of the solar system, effectively serving the energy production process. 51 https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.04.057 1. Đặt vấn đề Ngày nay, ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng, nguồn năng lượng truyền thống (dầu, than đá…) dần cạn kiệt và cùng khi đó nhu cầu năng lượng ngày càng tăng cao nên các nước trên thế giới đang hối hả phát triển nguồn năng lượng thay thế (Rezvani và nnk., 2015). Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng không tiêu thụ tài nguyên hữu hạn của trái đất và có thể dễ dàng, nhanh chóng bổ sung. Năng lượng tái tạo đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng tiêu thụ và góp phần kiểm soát biến đổi khí hậu (Mallick và nnk., 2014). Trong các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh khối, năng lượng thủy triều thì năng lượng mặt trời rất thuận lợi để khai thác ở nước ta bởi Việt Nam có mức độ bức xạ mặt trời cao, và những tiến bộ của công nghệ năng lượng mặt trời phát triển nhanh chóng đã giúp cho giá thành sản xuất ngày càng hợp lý hơn (Polo và nnk., 2015). Bởi vì trái đất luôn luôn quay xung quanh trục của mình, góc của ánh sáng mặt trời liên tục thay đổi, ảnh hưởng đến lượng bức xạ mặt trời chiếu lên giàn pin năng lượng. Để tăng hiệu suất hấp thụ ánh sáng từ mặt trời chúng ta cần có một hệ thống thiết bị giúp các tấm pin quang điện định hướng theo mặt trời gọi là hệ thống tracking năng lượng mặt trời (solar tracking). Hệ thống tracking năng lượng mặt trời bao gồm hệ thống lắp đặt theo dõi, tấm pin mặt trời và hệ thống điều khiển theo dõi. Cấu trúc gắn kết là cơ thể của hệ thống, và hệ thống điều khiển là bộ não của nó, điều khiển chuyển động của hệ thống giàn pin năng lượng mặt trời. Hiện đã có nhiều tác giả nghiên cứu về solar tracking. Lokhande và Mayank Kumar (2014) đã trình bày một hệ thống solar tracking tự động. Tác giả đã thiết kế một hệ thống theo dõi bảng năng lượng mặt trời dựa trên vi điều khiển và quan sát thấy rằng bộ solar tracking trục đơn tăng hiệu suất lên 30% so với cố định. Guiha Li, Runsheng, Tanf, Hao Zhong (2011) đã thực nghiệm hệ thống solar tracking trục đơn nằm ngang. Nghiên cứu đã thu được kết quả là hệ thống đặt theo hướng đông – tây hiệu suất năng lượng không cải thiện đáng kể còn hệ thống đặt theo hướng nam – bắc là tốt nhất. Hiệu quả tăng đối với trục đông tây là dưới 8% trong khi đối với trục nam – bắc tăng 10-24%. Chaiko và Rizk (2008) đã phát triển một hệ thống solar tracking một cách hiệu quả. Họ đã thiết kế một theo dõi trục đơn giản hệ thống sử dụng động cơ bước và cảm biến ánh sáng. Họ quan sát thấy rằng hệ thống này tăng hiệu quả của việc thu thập năng lượng bằng cách giữ một tấm pin mặt trời vuông góc với các tia mặt trời. Và họ cũng nhận thấy rằng mức tăng công suất đã tăng 30% so với hệ thống tĩnh. Imam Abadi, Adi Soeprijanto, Ali Musyafa (2015) đã thiết kế bộ solar tracking trục đơn dựa trên logic mờ và ...