Đề thi giữa học kỳ môn thi Năng lượng tái tạo (Có đáp án)
ĐỀ THI (giữa học kỳ)
Ký tên
Ngày thi: 10/10/2013.
Thời gian thi: 45 phút.
(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu riêng của mình)
Môn thi: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Họ & tên SV:...................................................................................................................................................................................................... MSSV:.........................................................................
Bài 1.
a) Tính góc cao độ lúc mặt trời đỉnh điểm (solar noon) tại thành phố Sydney (Úc) vào ngày
01 tháng 08. Tọa độ của thành phố Sydney như sau 33°52′00″ S (độ vĩ Nam),
151°12′26″ E (độ kinh Đông).
(1,5 đ)
b) Tính tỷ số khối lượng không khí (Air Mass, AM) tại Sydney lúc mặt trời đỉnh điểm vào
ngày trên.
(1 đ)
c) Ước lượng bức xạ mặt trời trực tiếp (ID) và bức xạ tổng thể (IG) tại Sydney lúc mặt trời
đỉnh điểm vào ngày trên theo biểu thức sau:
0,678
ID = 1,353×
0,7AM
IG = 1,1× ID
(1,5 đ)
Bài 2. Để có thể nạp pin cho một chiếc xe đồ chơi, một người dự kiến sẽ dùng một tấm pin
mặt trời (dùng vật liệu gốc silic) với các thông số như sau (ở điều kiện chuẩn: 1 kW/m2,
25 °C, AM 1,5): điện áp hở mạch VOC = 4,8 V, dòng điện ngắn mạch ISC = 200 mA. Bỏ
qua các điện trở nối tiếp và song song trong mạch tương đương của tế bào quang điện.
a) Tấm pin sẽ có bao nhiêu tế bào quang điện mắc nối tiếp nhau?
b) Dòng điện bão hòa ngược của tấm pin là bao nhiêu?
(1 đ)
(1 đ)
Trong các phần c) và d) dưới đây, xét điều kiện bức xạ bằng 1 kW/m2 và nhiệt độ môi
trường trung bình khi tấm pin hoạt động là 35 °C.
c) Điện áp hở mạch của tấm pin là bao nhiêu? Biết NOCT của tấm pin là 48 °C, và điện áp
giảm 0,37% đối với mỗi °C gia tăng so với 25 °C.
d) Nếu điện áp của tấm pin là 3,455 V, xác định công suất mà tấm pin có thể cung cấp cho
tải? (1 đ)
(1 đ)
Bài 3. Thiết kế hệ điện mặt trời độc lập cung cấp đủ điện năng cho tải 10 bóng đèn loại 220
VAC, 25 W, hệ số công suất 0,6, thắp sáng từ 18g đến 23g mỗi ngày.
a) Tính công suất tiêu thụ và chọn điện áp hệ thống? Tính chọn công suất bộ nghịch lưu?
(1 đ)
b) Tính điện năng tiêu thụ mỗi ngày? Tính dung lượng accu loại axit-chì deep-cycle? Biết
accu cho phép phóng điện đến 80%; hiệu suất bộ nghịch lưu là 85%.
(1 đ)
c) Tính giá trị Ah/ngày và Wh/ngày cần cung cấp cho bộ accu? Biết accu có hiệu suất
Coulomb là 90% và hiệu suất năng lượng là 75%.
d) Tính chọn số lượng tấm pin mặt trời và cách ghép nối?
(1 đ)
(1 đ)
Giả sử số giờ nắng đỉnh tại khu vực lắp pin là 5,1 giờ/ngày. Biết pin mặt trời được lắp song
song với mặt đất. Nhiệt độ môi trường là 30 °C. Bỏ qua các tổn hao trên bộ sạc. Thông số
pin mặt trời ở STC (1 kW/m2, 25 °C, AM 1,5) như sau:
Công suất cực đại (Pmax
Điện áp ở Pmax (Vmpp
Dòng điện ở Pmax (Impp
Dòng điện ngắn mạch (Isc) 4,8 A
Điện áp hở mạch (Voc) 22,1 V
)
80 W
17,6 V
4,55 A
Hệ số nhiệt của Isc
Hệ số nhiệt của Voc
Hệ số nhiệt của Pmax
NOCT
0,065%/K
- 80 mV/K
- 0,5%/K
47 °C
)
)
HẾT
Đáp án
:
Bài 1:
a) Cách 1
360
365
Ngày 01 tháng 08 nên n = 213 do đó
δ
= 23,45°×sin
(
213 − 81
)
=17,91°
Ở Nam bán cầu: βN
Cách 2: Dùng biểu thức như trong giáo trình với L = -33,87°
βN 90 − L + 90 33,87 17,91 141,78
ng vì Nam bán c u m i di chuy ướng bắc nên βN =180° −141,78° = 38,22°
= 90 − L −δ = 90 − 33,87 −17,91 = 38,22°
=
δ
=
−
−
+
=
°
Nh
ư
ở
ầ
ặt trờ
ển
ở
h
1
1
b) Tỷ số khối lượng không khí AM
=
=
=1,616
sin βN sin
(
38,22
°
)
0,678
c) ID
=
1,353
ID
×
0,71,616
=
0,915 kW/m2
IG 1,1
=
×
=
1007 W/m2
Bài 2:
a) Coi
đ
i
ệ
ệ
n áp h
ở
m
ạ
ch c
ch VOC = 4,8 V ở đ
c Shockley, suy ra:
0,2
1010
a t bào đượ
ủ
a m
ỗ
i t
ế
bào là 0,6 V, khi
đ
n.
ó s
ẽ cần 4,8/0,6 = 8 tế bào mắc nối tiếp nhau để
t
ạo ra
đ
i
n áp h
ở
m
ạ
i
ề
u ki n chuẩ
ệ
b) D
ựa vào công thứ
ISC
I0
=
=
=
1,461
×
10−11
A
e38,9
−
1 1,369
×
ủ
VOC
c) Nhi
ệt
độ làm vi
ệc c
ế
c ước tính:
48 20
−
Tcell
=
35
+
1
=
70
°C
0,8
Khi
đ
ó,
đ
i
ện áp h
ở
m
ạch c
ủ
a t
ấm pin là:
VOC
=
4,8
1
−
0,0037
70
−
25
n áp tương
ch là không thay đổi (th c t thì dòng
= 4V
d) Ở đ
i
ện áp 3,455 V,
đ
i
ệ
ứ
ng c
ủ
a m
n ng
ộ
t t
ế
bào là 3,455/8 = 0,4319 V. Coi dòng
đ
i
ện ngắn
m
ạ
ự
ế
đ
i
ệ
ắ
n m
ạch t
ăng lên thành 204,5 mA), dòng
đ
i
ện bão hòa
ngược lúc này sẽ bằng:
ISC
0,2
1 2,207
n cung c p cho t
= 0,2 − 9,063×10−9
ng Pmax = 3,455
I0
Do
I = ISC − I0
=
=
=
9,063
×
10−9 A
ng v
e14,607 −1
0,18 = 0,6219 W.
/
kTcell
eqV
−
×
107
OC
đ
ó, dòng
đ
i
ệ
mp
ấ
ả
i tương
ứ
ớ
i
đ
i
ệ
n áp t
ạ
i công su
ất c
ực
đại s
ẽ
là:
/ kTcell
eqV
−1
=180 mA
Vậ
y, công su
ấ
t c
ự
c
đại s
ẽ
b
ằ
×
Bài 3:
a) Công su
i công su
Công su t b
n n ng tiêu th
n n
Ah/ngày c
độ
ấ
t tiêu th
ụ
: P = 10 * 25 = 250W
n hệ đ n áp 12V (theo b
u: S=P / PF = 250 / 0,6 = 417 VA. Ch
.
V
ớ
ất trên 250W, ch
ọ
i
ệ
ảng 9.11).
ấ
ộ
ngh
ị
ụ
ch l
ư
ọ
n inverter 500VA!
b)
Đi
ệ
ă
5 gi
ờ mỗi ngày: Eout = P * t = 250W * 5h = 1250 Wh/ngày.
Đi
ệ
ă
ng trước inverter: Ein = Eout /
η
inv = 1250 / 0,85 = 1470 Wh/ngày.
ấp cho inverter: = 1470 / 12 = 122,54 Ah/ngày
Vớ
i
x
ả
sâu là 0,8; dung lượng accu: = 122,54 / 0,8 = 153,2 Ah.
Nếu xét ảnh hưởng của suất xả điện (C/6) và nhiệt độ môi trường (40oC), chọn accu 190Ah!
c) Với hiệu suất Couloub 90%, Ah/ngày cấp cho accu: = 122,54 / 0,9 = 136,16 Ah/ngày
Với hiệu suất năng lượng 75%, Wh/ngày cấp cho accu: = 1470 / 0,75 = 1960 Wh/ngày
d)
Cách 1: Tính theo Ah
Với 5,1 giờ nắng đỉnh/ngày, hiệu suất Couloub 90%, mỗi tấm pin cung cấp đến inverter:
4,55 * 5,1 * 0,9 = 20,89 Ah/ngày (ở điện áp 12V)
Vậy số tấm pin để cấp đủ điện cho inverter: = 122,54 / 20,89 = 5,86 tấm pin
Chọn 6 tấm pin, ghép song song với nhau.
Cách 2: Tính theo Wh
Ở nhiệt độ môi trường 30oC, nhiệt độ trên tấm pin khi làm việc đỉnh là:
30 oC + (47 oC -20 oC)*1/0,8 = 63,75oC.
Vậy công suất Pmax của tấm pin sẽ bị suy giảm còn: = 80 * {1 -0,5/100*(63,75-25) } = 64,5
W.
Để cấp cho accu 1960 Wh/ngày, ở địa điểm có 5,1 giờ nắng đỉnh/ngày, thì cần:
1960 / 5,1 / 64,5 = 5,96 tấm pin
Chọn 6 tấm pin, ghép song song với nhau.
3 trang
25720
Free
Bạn đang xem tài liệu "Đề thi giữa học kỳ môn thi Năng lượng tái tạo (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- de_thi_giua_hoc_ky_mon_thi_nang_luong_tai_tao_co_dap_an.pdf
