Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 2: Năng lượng mặt trời (Phần 1) - Nguyễn Quang Nam
408004
Năng lượng tái tạo
Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK1
Bài giảng 2
1
Ch. 2: Năng lượng mặt trời
2.1. Nguồn năng lượng mặt trời
➢ Phổ mặt trời
➢ Quỹ đạo trái đất
➢ Góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa
➢ Vị trí mặt trời theo giờ trong ngày
➢ Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời
➢ Tính giờ mặt trời theo múi giờ
➢ Mặt trời mọc và lặn
Bài giảng 2
2
Tài nguyên mặt trời
➢ Để tìm hiểu năng lượng mặt trời, cần tìm hiểu về mặt
trời
➢ Cần biết có bao nhiêu năng lượng ánh sáng
➢ Có thể dự đoán vị trí mặt trời ở thời điểm bất kỳ
➢ Bức xạ (insolation: incident solar radiation)
➢ Muốn xác định bức xạ trung bình mỗi ngày ở một vị trí
➢ Muốn có thể chọn vị trí và góc nghiêng hiệu quả cho
các tấm pin mặt trời
Bài giảng 2
3
Mặt trời và bức xạ vật đen
➢ Mặt trời: đường kính 1,4x 106 km, công suất bức xạ
3,8.1020 MW
➢ Vật đen
▪ Vừa là vật phát xạ lý tưởng, vừa là vật hấp thụ lý
tưởng
▪ Phát xạ lý tưởng: phát xạ nhiều năng lượng hơn
vật thể thực ở cùng nhiệt độ
▪ Hấp thụ lý tưởng: hấp thụ toàn bộ, không phản xạ
Bài giảng 2
4
Định luật Planck
➢ Các bước sóng phát ra bởi vật đen phụ thuộc vào
nhiệt độ của nó:
3,74108
El =
14400
5
lT
l e −1
▪ l = bước sóng (mm)
▪ El = công suất phát ra trên đơn vị diện tích (W/m2-mm)
▪ T = nhiệt độ tuyệt đối của vật thể (K)
Bài giảng 2
5
Phổ điện từ
➢ Ánh sáng thấy được có bước sóng nằm giữa 0,4 và
0,7 mm, tử ngoại ngắn hơn, hồng ngoại dài hơn.
Bài giảng 2
6
Phổ của vật đen 15 C (288 K)
➢ Diện tích dưới đường cong = tổng công suất bức xạ
Bài giảng 2
7
Định luật Stefan-Boltzmann
➢ Tổng công suất bức xạ theo định luật bức xạ Stefan -
Boltzmann:
E = AsT 4
▪ E = tổng công suất bức xạ (W)
▪ s = hằng số Stefan-Boltzmann = 5,67.10-8 W/m2-K4
▪ T = nhiệt độ tuyệt đối của vật thể (K)
▪ A = diện tích bề mặt vật đen (m2)
Bài giảng 2
8
Nguyên lý dịch chuyển Wien
➢ Bước sóng tại đó phổ bức xạ đạt cực đại:
2898
lmax =
T
▪ T = nhiệt độ tuyệt đối (K)
▪ l = bước sóng (mm)
▪ lmax = 0,5 mm đối với mặt trời, 5800 K
▪ lmax = 10,1 mm với trái đất (xem như vật đen), 288 K
Bài giảng 2
9
Phổ mặt trời bên ngoài khí quyển
Bài giảng 2
10
Tỷ số khối lượng không khí
▪ h1 = chiều dài đường đi khi thẳng góc
▪ h2 = chiều dài đường đi ở góc bất kỳ
▪ b = góc cao độ của tia sáng mặt trời
Bài giảng 2
11
Phổ mặt trời trên bề mặt trái đất
➢ m sẽ tăng khi mặt trời xuất hiện thấp hơn. Phổ màu
xanh bị hao hụt nhiều đối với giá trị m cao, vì vậy mặt
trời có vẻ đỏ hơn khi mọc và lặn.
Bài giảng 2
12
Quỹ đạo trái đất
➢ Trong một ngày, trái đất quay 360,99
➢ Trái đất quét thành mặt phẳng elip khi di chuyển
➢ Trục trái đất nghiêng 23,45
➢ Điểm xuân phân, thuphân – ngày bằng đêm, xảy ra
vào 21 thá ng ba, và 21 thá ng chí n.
➢ Đông chí – Bắc cực nghiêng xa nhất so với mặt trời
➢ Hạ chí – Bắc cực nghiêng gần nhất so với mặt trời
Bài giảng 2
13
Quỹ đạo trái đất
➢ Với các ứng dụng điện mặt trời, chúng ta xem quỹ đạo của
trái đất là không đổi.
Bài giảng 2
14
Góc suy giảm
➢ Góc suy giảm d – góc tạo bởi mặt phẳng xích đạo và
đường thẳng nối tâm mặt trời và tâm trái đất.
➢ d thay đổi giữa 23,45
➢ Giả sử biến thiên hình sin, một năm có 365 ngày, và
n=81 ứng với xuân phân, có thể xấp xỉ d theo
360
365
( )
n −81
d = 23,45sin
Bài giảng 2
15
Vị trí của mặt trời trên bầu trời
➢ Một cách nhìn khác
➢ Dự đoán vị trí của mặt trời vào thời điểm bất kỳ
➢ Chọn góc nghiêng tốt nhất cho các tấm PV
Bài giảng 2
16
Đứng bóng và góc nghiêng của bộ thu
➢ Đứng bóng – mặt trời
nằm ngay trên kinh
tuyến địa phương
➢ Quy tắc vàng cho bắc
bán cầu – bộ thu hướng
về chính nam nghiêng 1
góc bằng vĩ độ.
➢ Khi đứng bóng, tia sáng mặt trời đập vuông góc vào
bề mặt bộ thu.
Bài giảng 2
17
Góc cao độ bN khi đứng bóng
➢ Góc cao độ khi đứng bóng bN – góc giữa mặt trời và
chân trời địa phương.
bN = 90 – L + d
➢ Thiên đỉnh (zenith) –
trục thẳng đứng tại
điểm đang xét.
Bài giảng 2
18
Ví dụ 7.2 – Góc nghiêng của module PV
➢ Tìm góc nghiêng tối ưu cho module PV hướng về phía
nam nằm ở Tp. HCM (vĩ độ 10,97) khi đứng bóng vào
ngày 01 thá ng ba.
➢ Từ bảng 7.1, ngày 01/3 có chỉ số ngày là 60.
➢ Tính ra góc suy giảm d = - 8,3
➢ Góc cao độ là bN = 90 – 10,97 – 8,3 = 70,73
➢ Để tia sáng mặt trời vuông góc với tấm PV, cần nghiêng
một góc = 90 – 70,73 = 19,27
➢ Cách tính nhanh hơn?
Bài giảng 2
19
Vị trí của mặt trời trong ngày
➢ Vị trí được mô tả theo góc cao độ b và góc phương vị
của mặt trời fs.
➢ b và fs phụ thuộc vào vĩ độ, chỉ số ngày, và thời điểm.
➢ Quy ước góc phương vị (fs)
- dương vào buổi sáng khi mặt trời ở hướng đông
- âm vào buổi tối khi mặt trời ở hướng tây
- phương tham chiếu (cho bắc bán cầu) là chính nam
➢ Góc giờ lấy tham chiếu là đứng bóng
Bài giảng 2
20
Tải về để xem bản đầy đủ
38 trang
20460
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Năng lượng tái tạo - Chương 2: Năng lượng mặt trời (Phần 1) - Nguyễn Quang Nam", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nang_luong_tai_tao_chuong_2_nang_luong_mat_troi_ng.ppt
