Đề cương môn Năng lượng tái tạo (Renewable energy)

ĐH Bách khoa – ĐHQG Tp.HCM

Khoa : Điện - Điện tử

Bộ môn: Thiết bị điện

Đề cương Môn học Đại học

NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

RENEWABLE ENERGY

Mã số MH : 408004

- Số tín chỉ : 3

- Số tiết

2(2.1.4)

- Tổng: 45 LT: 30

TCHP:

ĐA:

BT: 15

TN:

BTL:

(Ghi chú nếu có hình thức khác – TT ngoài trường, tham quan, ...)

Điện – Điện Tử

- CTĐT ngành

- Đánh giá

: Điểm thứ 1: 20% Kiểm tra trắc nghiệm/Viết giữa kỳ (45')

Điểm thứ 2: 30% Bài tập

Điểm thứ 3: 50% Thi trắc nghiệm/Viết cuối kỳ (90')

- Môn tiên quyết

- Môn học trước

- Môn song hành

- Ghi chú khác

: -

MS:

: - Biến đổi năng lượng điện cơ

: -

:

1. Mục tiêu của môn học:

Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức về cơ bản các nguồn năng lượng tái tạo (tập trung

chủ yếu vào năng lượng mặt trời, năng lượng gió và hệ thống tích trữ năng lượng), các quá trình

biến đổi năng lượng, các bộ biến đổi công suất và các máy điện. Những kiến thức này sẽ giúp sinh

viên hiểu được chức năng cơ bản của một hệ thống phát điện sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (gió

và mặt trời) thực tế, hoặc giúp sinh viên tiếp tục tìm hiểu sâu hơn về các nguồn năng lượng tái tạo

trong các đồ án và luận văn tốt nghiệp.

Aims:

The goals are to impart basics of renewable energy resources (focus on solar energy and wind

power and storage systems), energy conversion processes, power converters and electrical

machines. The acquired knowledge can help understand fundamental functions of a renewable

energy system (photovoltaic or wind power) in practice, or further study on renewable resources in

course projects and senior project.

2. Tóm tắt môn học:

Môn học cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các quá trình sản xuất điện năng từ các

nguồn năng lượng tái tạo qua các đề mục về: các nguồn năng lượng sơ cấp, các bộ biến đổi công

suất, phương pháp tích trữ điện năng hoặc hòa lưới, tải điện một chiều và xoay chiều. Nội dung cụ

thể của môn học bao gồm:

- Tổng quan các nguồn năng lượng Việt Nam và thế giới

- Phân tích, tính toán cho hệ thống năng lượng mặt trời

- Phân tích, tính toán cho hệ thống năng lượng gió

- Giới thiệu về các nguồn năng lượng mới khác

- Hệ thống tích trữ năng lượng

- Các ứng dụng của năng lượng tái tạo

Course outline:

To provide fundamental knowledges about generating electricity from renewable resources, primary

PĐT, Mẫu 2005-ĐC

Tr.1/6

Đề cương MH :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

PĐT, Mẫu 2005-ĐC

resources, power converters, energy storage or grid synchronization, DC and AC loads. In

particular, the course should cover:

- Overview of renewable energy resources in Vietnam and all over the world.

- Analysis and calculation of a photovoltaic system.

- Analysis and calculation of a win power system.

- Introduction of other renewable resources.

- Energy storage systems

- Applications of renewable energy

3. Tài liệu tham khảo:

[1] Kỹ thuật hệ thống năng lượng tái tạo, Hồ Phạm Huy Ánh, Nguyễn Hữu Phúc, Nguyễn Văn

Tài, Phạm Đình Trực, Nguyễn Quang Nam, Trần Công Binh, Phan Quang Ấn, NXB ĐHQG HCM,

2013.

[2] Renewable and Efﬁcient Electric Power Systems - Gilbert M. Masters - Stanford University -

John Wiley & Sons, April 2004.

[3] Fuel Cell Handbook - EG&G Technical Services - U.S. Department of Energy Office of

Fossil Energy National Energy Technology Laboratory, P.O. Box 880, Morgantown, West

Virginia 26507-0880 - November 2004.

[4] Wind and Solar Power System - Mukund R. Patel - CRC Press, Boca Raton London New

York Washington, D.C. – 1999.

[5] Power Electronics for Renewable Sources - C. V. Nayar,S. M. Islam - Centre for Renewable

Energy and Sustainable Technologies, Curtin University of Technology, Perth, Western Australia, -

2001.

[6] Renewable Energy Technologies - Long Term Research in the 6th Framework Programme

2002-2006 – European Commission.

[7] Điện mặt trời Việt Nam 15 năm phát triển – Trịnh Quang Dũng – NXB Khoa học kỹ thuật,

2005.

4. Các hiểu biết, các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học

1. Có khả năng áp dụng tính toán một hệ thống điện mặt trời.

2. Có khả năng áp dụng tính toán một hệ thống điện gió.

3. Có khả năng giải thích nguyên tắc hoạt động của một hệ thống tích trữ năng lượng.

4. Có khả năng giải thích vai trò của một dạng năng lượng tái tạo nào đó trong bối cảnh năng

lượng toàn cầu.

Learning outcomes:

1. Ability to apply design procedure for photovoltaic systems.

2. Ability to apply design procedure for wind power systems.

3. Ability to explain operating principles of energy storage systems.

4. Ability to explain the role of renewable energies in the global energy situation.

Bảng tương ứng chuẩn đầu ra của môn học và chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo

Chuẩn đầu ra của chương trình đào tạo

Chuẩn đầu ra môn học

a

b

c



d

e

f

g

h

i

j

k



1

2

3

4



Tr.2/6

Đề cương MH :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

PĐT, Mẫu 2005-ĐC

Mapping of course objectives to program outcomes

Program Outcomes

Course Objectives

a

b

c



d

e

f

g

h

i

j

k



1

2

3

4



5. Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:

Sinh viên nên tham dự giờ giảng trên lớp mặc dù không có điểm chuyên cần.

Bài tập về nhà cần được nộp khoảng 2 tuần sau khi đầu đề bài tập được công bố.

Các cột điểm cho bài tập về nhà, và kiểm tra giữa kỳ sẽ được tổng hợp thành điểm kiểm tra (chiếm

50%), tỷ lệ giữa các phần do giảng viên công bố cho sinh viên ngay khi bắt đầu môn học.

Kiểm tra (20%) sử dụng hình thức thi viết (đề mở), với thời lượng 45 phút.

Thi cuối kỳ (chiếm 50%) sử dụng hình thức thi viết (đề mở), với thời lượng 90 phút.

Sinh viên chỉ cần đạt điểm tổng hợp là 5 trở lên thì xem như đạt môn học.

Learning Strategies & Assessment Scheme:

Students should attend the lecture, although absence is not punished.

Homework assignments are normally due in 2 weeks time, from the moment they are announced

(posted on the web site).

Homework assignment, and mid-term examination will be added together to make up the first mark

(50%), and their weighting factors are to be fixed by the instructor and announced to the student

right at the beginning of the course.

Final examination (50%) will make use of writing format, lasting 90 minutes.

A minimum final mark of 5 is required to pass the course.

6. Dự kiến danh sách Cán bộ tham gia giảng dạy:

• PGS.TS. Nguyễn Hữu Phúc

• ThS. Trần Công Binh

• ThS. Phan Quang Ấn

• TS. Nguyễn Quang Nam

• TS. Phạm Đình Trực

• TS. Mai Bá Lộc

- Khoa Điện - Điện tử

• ThS. Mai Tuấn Đạt

• TS. Ngô Mạnh Dũng

7. Nội dung chi tiết:

Tuần

Nội dung

Tài liệu

[1][2]

Ghi chú

Giảng

1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM

I.1 Các nguồn năng lượng tái tạo

I.2 Tiềm năng và ứng dụng năng lượng tái tạo hiện nay

I.3 Công nghệ sử dụng các nguồn năng lượng mới

I.4 Phát điện phân tán sử dụng các nguồn năng lượng mới

CHƯƠNG II: NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

2 – 6

[1], [2]

Giảng

Tr.3/6

Đề cương MH :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

PĐT, Mẫu 2005-ĐC

Tuần

Nội dung

Tài liệu

Ghi chú

II.1 Nguồn năng lượng mặt trời

II.1.1 Quỹ đạo trái đất

II.1.2 Góc chiếu của mặt trời vào giữa trưa

II.1.3 Vị trí mặt trời theo giờ trong ngày

II.1.4 Phân tích bóng che dùng sơ đồ hướng mặt trời

II.1.5 Tính giờ mặt trời theo múi giờ

II.1.6 Mặt trời mọc và mặt trời lặn

II.2 Tế bào quang điện

II.2.1 Vật liệu quang điện

II.2.2 Tế bào quang điện

II.2.3 Ghép các tế bào quang điện

II.3 Đặc tuyến I-V của pin quang điện

II.3.1 Đặc tuyến I-V

II.3.2 Tác động của nhiệt độ và cường độ bức xạ

II.3.3 Tác động do bóng che

II.4 Công nghệ chế tạo pin quang điện

II.4.1 Pin quang điện dùng tinh thể silicon

II.4.2 Pin quang điện màng mỏng

II.5 Đặc tính tải của pin quang điện

II.5.1 Đặc tuyến I-V cho tải trở

II.5.2 Đặc tuyến I-V cho tải động cơ DC

II.5.3 Đặc tuyến I-V cho tải acquy

II.5.4 Dò điểm công suất cực đại (MPPT)

II.5.5 Đặc tuyến I-V theo giờ

II.6 Hệ điện mặt trời độc lập

II.6.1 Ước lượng tải tiêu thụ

II.6.2 Bộ nghịch lưu và hệ điện áp

II.6.3 Acquy

II.6.4 Acquy chì - axit

II.6.5 Dung lượng acquy

II.6.6 Hiệu suất Coulomb và hiệu suất acquy chì

II.6.7 Tính toán dung lượng acquy

II.6.8 Diode chống ngược

II.6.9 Tính toán lắp ghép dàn pin mặt trời

II.6.10 Hệ nguồn điện mặt trời lai

II.6.11 Tóm tắt hệ điện mặt trời độc lập

II.7 Hệ điện mặt trời hòa lưới

6 – 10

CHƯƠNG III: NĂNG LƯỢNG GIÓ

III.1 Lịch sử phát triển năng lượng gió

III.2 Các loại turbin gió

[1], [2]

Giảng

III.3 Công suất gió

III.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên mật độ gió

III.3.2 Ảnh hưởng độ cao lên mật độ gió

III.4 Ảnh hưởng chiều cao trụ tháp

III.5 Hiệu suất cực đại của rotor

III.6 Máy phát turbin gió

III.6.1 Máy phát đồng bộ

III.6.2 Máy phát không đồng bộ

III.7 Điều chỉnh tốc độ để đạt công suất cực đại

III.7.1 Tầm quan trọng của việc điều khiển tốc độ rotor

III.7.2 Thay đổi số cực của máy phát không đồng bộ

III.7.3 Hộp số đa cấp

III.7.4 Điều chỉnh độ trượt máy phát không đồng bộ

III.7.5 Hệ hòa lưới gián tiếp

III.8 Công suất gió trung bình

III.8.1 Biểu đồ gió rời rạc

Tr.4/6

Đề cương MH :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

PĐT, Mẫu 2005-ĐC

Tuần

Nội dung

Tài liệu

Ghi chú

III.8.2 Các hàm mật độ xác suất năng lượng gió

III.8.3 Thống kê Weibull và Rayleigh

III.8.4 Công suất gió trung bình tính theo hàm thống kê

Rayleigh

III.8.5 Các tiêu chuẩn năng lượng gió

III.9 Ước lượng năng lượng của turbin gió

III.9.1 Tính năng lượng hàng năm theo năng suất trung bình

của turbin gió

III.9.2 Cánh đồng gió

III.10 Tính toán theo các đặc tính vận hành của turbin gió

III.10.1 Các thông số khí động lực học

III.10.2 Đặc tính công suất của máy phát điện gió lý tưởng

III.10.3 Tối ưu đường kính cánh quạt và công suất định mức

của máy phát

III.10.4 Hàm phân bố vận tốc gió

III.10.5 Khảo sát đặc tính công suất thực theo phân bố

Weibull- Raleigh

III.10.6 Sử dụng hệ số khả năng CF để ước lượng năng lượng

máy phát điện gió

III.11 Tính toán kinh tế máy phát điện dùng sức gió

III.11.1 Tính toán theo chi phí đầu tư và chi phí vốn vay phải

trả hàng năm

III.11.2 Xác định chi phí hàng năm của điện năng cấp từ máy

phát điện gió

III.12 Tác động môi trường của máy phát điện gió

CHƯƠNG IV: CÁC LOẠI NĂNG LƯƠNG TÁI TẠO KHÁC

IV.1 Năng lượng địa nhiệt

IV.2 Năng lượng thủy triều

IV.3 Năng lượng đại dương

IV.4 Thuỷ điện nhỏ

[1], [2]

SV tự đọc,

thuyết

trình theo

nhóm

IV.5 Tiềm năng ứng dụng các nguồn năng lượng tái tạo

IV.6 Năng lượng sinh khối

11, 12

CHƯƠNG V: TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG

V.1. Các loại Acqui

[1], [2],

[3]

Giảng

V.1.1. Giới thiệu acqui

V.1.2. Các loại acqui

V.1.3. Dung lượng tích trữ của acquy

V.1.4. Đặc tính nạp xả và hiệu suất của acquy

V.1.5. Tính toán thiết kế hệ acquy

V.2. Acquy chì – axit

V.3. Acquy lithium

V.4. Pin nhiên liệu

V.4.1. Giới thiệu tích trữ năng lượng dùng pin nhiên liệu

V.4.2. Bộ điện phân - Electrolyser

V.4.3. Pin nhiên liệu – Fuel cell

V.4.4. Mô hình tích trữ pin nhiên liệu

V.4.5. Ứng dụng pin nhiên liệu

V.4.6. Phân tích pin nhiên liệu

13,14

CHƯƠNG VI: ỨNG DỤNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI

TẠO TRONG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

VI.1 Một số mạch biến đổi năng lượng

VI.1. Mạch DC/DC

[1], [2]

Giảng,

hoặc bài

tập lớn

VI.1. Mạch sạc acquy từ pin mặt trời

VI.1. Mạch sạc acquy từ turbin gió

Tr.5/6

Đề cương MH :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

PĐT, Mẫu 2005-ĐC

Tuần

Nội dung

Tài liệu

Ghi chú

VI.1. Mạch nghịch lưu (DC/AC)

VI.1. Mạch nghịch lưu hòa lưới

VI.2. Tính toán thiết kế sử dụng điện mặt trời

VI.2.1. Hệ điện mặt trời độc lập

VI.2.1. Hệ điện mặt trời hòa lưới

VI.3. Tính toán thiết kế sử dụng turbin gió

VI.4. Hệ thống cung cấp điện từ các nguồn năng lượng điện phân tán.

VI.5. Ứng dụng các nguồn năng lượng mới trong dân dụng, công

nghiệp, giao thông vận tải,…

VI.6. Sử dụng hiệu quả các nguồn năng lượng trong hệ thống năng

lượng quốc gia

8. Thông tin liên hệ:

+ Khoa Điện (108B1, 38647256 ext. 5746)

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 7 năm 2013

CB PHỤ TRÁCH LẬP ĐỀ CƯƠNG

TRƯỞNG KHOA

Tr.6/6