Đồ án Giám sát và điều khiển mô hình hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời qua mạng (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Giám sát và điều khiển mô hình hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời qua mạng (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI QUA MẠNG GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : PHAN HOÀNG ÂN – 12141275 TRẦN CÔNG HIẾU – 12141081 S K L 0 0 4 6 0 9 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI QUA MẠNG SVTH : PHAN HOÀNG ÂN – 12141275 SVTH : TRẦN CÔNG HIẾU – 12141081 Khóa : 2012 Ngành : ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG (ĐT – VT) GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH HỆ THỐNG SỬ DỤNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI QUA MẠNG SVTH : PHAN HOÀNG ÂN – 12141275 SVTH : TRẦN CÔNG HIẾU – 12141081 Khóa : 2012 Ngành : ĐIỆN TỬ, TRUYỀN THÔNG (ĐT – VT) GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016
4. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 7 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: P n Ho n n MSSV: 12141275 Trần Công Hiếu MSSV: 12141081 Ngành: Đ n t - V n t n Lớp: 12141CLVT Giản v ên ƣớng dẫn: ThS. Nguy n Ngô Lâm ĐT: 01267828599 N y n ận ề tài: 22/2/2016 Ngày nộp ề tài: 23/7/2016 1. Tên ề tài : G ám sát v ều khiển mô hình h thống s dụng năn lƣợng mặt trời qua mạng. 2. Các số li u, tài li u b n ầu: Algorithm for enhacement efficiency of solar cell and application in life. 3. Nộ un t n ề t : Thiết kế và xây d ng h thốn năn lƣợng mặt trời ƣớng theo ánh sáng mặt trời v ò tìm ểm công suất c ại. Giám sát các thông số của h thốn v ều khiển hoạt ộng của h thống qua mạng Internet và mạn ộng. 4. Sản phẩm: Mô hình h thốn năn lƣợng mặt trời ƣợ ám sát v ều khiển qua mạng Internet và mạn ộng. TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
5. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: P n Ho n n MSSV: 12141275 Trần Công Hiếu MSSV: 12141081 N n : Đ n t - V n t n Tên ề tài: G ám sát v ều khiển mô hình h thống s dụn năn lƣợng mặt trời qua mạng. Họ v tên G áo v ên ƣớng dẫn: ThS. Nguy n Ngô Lâm NHẬN XÉT 1. Về nộ un ề tài & khố lƣợng th c hi n: 2. Ƣu ểm: 3. Khuyết ểm: 4. Đề nghị cho bảo v hay không? 5. Đán á loại: 6. Đ ểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 G áo v ên ƣớng dẫn
6. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: P n Ho n n MSSV: 12141275 Trần Công Hiếu MSSV: 12141081 N n : Đ n t - V n t n Tên ề tài: G ám sát v ều khiển mô hình h thống s dụn năn lƣợng mặt trời qua mạng. Họ và tên Giáo viên phản bi n: NHẬN XÉT 1. Về nộ un ề tài & khố lƣợng th c hi n: 2. Ƣu ểm: 3. Khuyết ểm: 4. Đề nghị cho bảo v hay không? 5. Đán á loại: 6. Đ ểm: .(Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản bi n
7. LỜI CẢM ƠN Để có thể o n t n ề tài này, chúng em chân thành cảm ơn quý T ầy, Cô trong khoa Đ o tạo chất lƣợng cao, Trƣờn Đại Học Sƣ P ạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí M n ã tận tình truyền ạt kiến thức trong nhữn năm chúng em học tập. Đặc bi t, chúng em x n n t n ảm ơn Thầy Nguy n Ngô Lâm ã tận tìn ƣớn ẫn v tạo ều n t uận lợ o chúng em trong suốt thời gian th c hi n ồ án tốt nghi p. Bên cạn ó, chúng m n x n ảm ơn á anh, chị ó trƣớc n n ƣ á bạn sinh viên trong lớp 12141CLVT ã n t tìn ón óp ý ến v sẻ n n m ể p chúng em o n t n ề tài n y. Cuối cùng, do kiến thức còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những sai sót. Chúng em rất mong nhận ƣợc s ón óp ý ến của quý thầy cô và các bạn ể có thể hoàn thi n ơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn! iv
8. TÓM TẮT Hi n nay, khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển éo t o ó l n u ầu năn lƣợn n y n tăn . Tuy n ên, n uồn năn lƣợn ƣợc khai thác chủ yếu hi n n y n ƣ: t n á, ầu khí, hạt n n, n n y n ạn ki t và ản ƣởng ến m trƣờn . Do ó, ể bảo ảm nguồn năn lƣợn n n ƣ vấn ề m trƣờng, năn lƣợng tái tạo y năn lƣợng sạch là một nhu cầu cấp thiết hi n nay. Năn lƣợng tái tạo hi n nay gồm ó: năn lƣợng từ ó, nƣớc, thủy triều, mặt trờ , Tron ó, năn lƣợng mặt trời là nguồn năn lƣợng có tiềm năn n ất, bởi nó có tính rộng khắp. Tuy n ên, tƣơn t n ƣ á loạ năn lƣợng tái tạo khác, năn lƣợng mặt trờ n ó n ƣợ ểm là hi u suất t á ƣ o o ỉ có thể khai thác vào ban ngày, ngoài ra hi u suất chuyển ó năn lƣợng của các tấm p n năn lƣợng mặt trời hi n n y n còn thấp. Do ó, ần phải có bi n p áp ể nâng cao hi u suất của các tấm pin mặt trời, nhằm t á ƣợc tố ƣu n uồn năn lƣợng này. Trong số các bi n p áp ể nâng cao hi u suất của tấm p n năn lƣợng mặt trời, thì h thốn ƣớng sáng - tứ l ƣớng tấm p n năn lƣợng mặt trời về phía có ƣờn ộ sáng lớn nhất; và giải thuật ò tìm ểm công suất c ại – tứ l ều chỉn ểm làm vi c của tấm p n năn lƣợng mặt trời về ểm có công suất lớn nhất; là hai bi n pháp phổ biến và hi u quả nhất. Bên cạn ó, v c giám sát hoạt ộng của h thống là rất cần thiết ể có thể nắm bắt kịp thời các thông số của h thống, và ều khiển h thống hoạt ộng một cách hi u quả nhất thông qua mạng Internet n n ƣ mạn ộng. v
9. ABSTRACT Nowadays, science and technology have developed faster and faster, followed by the increasing demand of energy. However, energy resources are mainly exploited as: coal, nuclear, oil and gas, which are increasingly exhausted and has affected the environment. Therefore, to ensure energy resources as well as environmental issues, renewable energy or clean energy is urgently neccesary at present. Renewable energy includes: energy from wind, water, tidal, solar, Among them, solar energy is the most potential, because it is widespread. However, similar to other types of renewable energy, solar energy also has the disadvantage of low exploitation efficiency because solar energy can only be exploited by the day, beside the energy transforming efficiency of the solar panel are low. Therefore, it is necessary to improve the performance of solar panels to exploit this energy source optimally. Among solutions to improve the efficiency of solar panels, the solar tracker – which directs solar panels to the side with the greatest light intensity; and algorithm detecting the maximum power point - which adjust the operating point of solar panel on the point with the largest power; are two most effective methods commonly used. Besides, the monitoring operation of the system is essential to be able to catch up with the parameters of the system, and control system to work most effectively through the Internet and mobile networks. vi
10. MỤC LỤC Trang phụ bìa TRANG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 16 1.1. GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 16 1.1.1. Đặt vấn ề 16 1.1.2. Các nghiên cứu tron v n o nƣớc 16 1.1.3. Tính cấp thiết củ ề tài 19 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 19 1.3. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 19 1.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 1.5. BỐ CỤC ĐỒ ÁN 20 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 2.1. KIT INTEL GALILEO 21 2.1.1. Giới thi u về kit Intel Galieo 21 2.1.2. Cấu trúc của kit Galileo 22 2.1.3. Cá tín năn ỗ trợ 23 2.1.4. P ƣơn t ức lập trình trên Galileo 25 2.2. PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 25 2.2.1. Giới thi u về p n năn lƣợng mặt trời 25 2.2.2. Cấu tạo củ p n năn lƣợng mặt trời 26 vii
11. 2.2.3. Nguyên lý hoạt ộng củ p n năn lƣợng mặt trời 28 2.3. CÁC KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU SUẤT KHAI THÁC PIN NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI 28 2.3.1. H thốn ƣớng sáng 28 2.3.2. H thốn ò tìm ểm công suất c ại 31 2.4. LCD HIỂN THỊ 33 2.4.1. Giới thi u về LCD 33 2.4.2. Module I2C giao tiếp với LCD 36 2.5. PIN LI-ION 18650 37 2.5.1. Pin Li-ion 18650 37 2.5.2. Module sạc pin Lithium-ion s dụng IC TP4056 38 2.6. NGÔN NGỮ HTML 40 2.6.1. Giới thi u sơ lƣợc về HTML 40 2.6.2. Cấu tr ơ bản của HTML 40 2.6.3. Các thẻ HTML ơ bản 41 2.7. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH NODEJS 45 2.7.1. Giới thi u về Nodejs 45 2.7.2. Một số l n ơ bản trong Nodejs 45 2.7.3. Nguyên lý x lý yêu cầu của máy chủ 46 2.8. MODULE SIM908 46 2.8.1. Giới thi u về module SIM908 46 2.8.2. Đặ ểm kỹ thuật của GSM/GPS SIM908 48 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 49 3.1. Yêu cầu v sơ ồ khối h thống 49 3.1.1. Yêu cầu của h thống 49 3.1.2. Sơ ồ khối và chứ năn mỗi khối 49 3.1.3. Hoạt ộng của h thống 50 3.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG 51 3.2.1. Khố p n năn lƣợng mặt trời 51 3.2.2. Khối cảm biến ánh sáng 51 viii
12. 3.2.3. Khố ều khiển ƣớng xoay 52 3.2.4. Khố ò tìm ểm công suất c ại 53 3.2.5. Khối nạp năn lƣợn v lƣu trữ năn lƣợng 57 3.2.6. Khối tải 58 3.2.7. Khối hiển thị 59 3.2.8. Khối nguồn 60 3.2.9. Khối x lý trung tâm 60 3.2.10. Giao tiếp với mạng Internet và mạn ộng 62 3.3. LẬP TRÌNH PHẦN MỀM 62 3.3.1. Lƣu ồ giải thuật 62 3.3.2. Thiết kế giao di n web và giải thích hoạt ộng 67 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 73 4.1. KẾT QUẢ PHẦN CỨNG 73 4.2. KẾT QUẢ PHẦN MỀM 76 4.2.1. Giao di n web 76 4.2.2. Đ ều khiển qua mạn ộng 76 4.2.3. So sán á p ƣơn p áp ều khiển 77 4.3. ƢU VÀ NHƢỢC ĐIỂM SO VỚI ĐỀ TÀI TRƢỚC 78 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 79 5.1. KẾT LUẬN 79 5.2. CÁC PHẠM VI ỨNG DỤNG 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC: HƢỚNG DẪN QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 82 ix
13. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT PV Photovoltaic P n năn lƣợng mặt trời CSP Concentrating Solar thermal Power H thống tạo năn lƣợng từ nhi t năn ủ năn lƣợng mặt trời SIPV Smart Intergrated Photovoltaic Đ n mặt trời nố lƣới SoC System On Chip H thống tích hợp trên một vi mạch MCU Microprocessor Control Unit Khố v ều khiển IC Integrated Circuit Mạch tích hợp I/O Input/Output Ngõ vào/ngõ ra PWM Pulse Width Modulation Đ ều chế ộ rộng xung UART Universal Asynchronous Receiver Truyền dữ li u nối tiếp bất ồng – Transmitter bộ LDR Light-Dependent Resistor Quang trở PPM Pulse Position Modulation Đ ều chế vị trí xung MPPT Maximum Power Point Tracker Dò tìm iểm công suất c ại P&O Perturbation and Observation Nhi u loạn và quan sát MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Transistor hi u ứn trƣờng Effect Transistor LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng I2C Inter-Integrated Circuit Vi mạch tích hợp truyền thông nối tiếp TWI Two Wire Interface Giao tiếp hai dây SDA Serial Data Line Dây truyền dữ li u SCL Serial Clock Line Dây truyền xung clock x
14. NTC Negative Temperature Coefficient H số nhi t ộ âm HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ ánh dấu s êu văn bản HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền s êu văn bản ADC Analog Digital Converter Chuyển ổi tín hi u tƣơn t sang tín hi u số xi
15. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. 1: Các chân trong LCD 34 Bảng 2. 2: Các l nh trong LCD 35 Bảng 2. 3: Bảng thuộc tính củ văn bản trong HTML 42 Bảng 2. 4: Bản mã m u ơ bản trong HTML 43 Bảng 2. 5: Một số l n AT ơ bản 47 Bảng 4. 1: Bảng khảo sát á ều ki n sáng khác nhau 76 Bảng 4. 2: So sán ƣu n ƣợ ểm củ á p ƣơn p áp ều khiển 78 xii
16. DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 1. 1: N máy n mặt trời PS20 17 Hình 2. 1: Kit Intel Galileo Gen 1 và Gen 2 22 Hình 2. 2: Sơ ồ cấu trúc của kit Intel Galileo 22 Hình 2. 3: P n năn lƣợng mặt trời 26 Hình 2. 4: Phân loạ p n năn lƣợng mặt trời 27 Hình 2. 5: Sơ ồ cấu tạo pin mặt trời 27 Hình 2. 6: Nguyên lý hoạt ộng của pin mặt trời 28 Hình 2. 7: N uyên lý ƣớng sáng 29 Hình 2. 8: Quang trở 29 Hình 2. 9: Ký hi u n của quang trở 29 Hình 2. 10: Độn ơ S rvo 30 Hình 2. 11: Đặc tuyến I-V và P-V 31 Hình 2. 12: Kí t ƣớc của IC ACS712 32 Hình 2. 13: Sơ ồ chân của IC ACS712 32 Hình 2. 14: LCD 16 x 2 33 Hình 2. 15: Module I2C giao tiếp với LCD 36 Hình 2. 16: Quá trình giao tiếp giữa 2 thiết bị s dụng bus I2C 37 Hình 2. 17: Pin Li-ion 18650 38 Hình 2. 18: Sơ ồ mạch sạc pin TP4056 39 Hình 2. 19: Than trƣợt trong HTML 45 Hình 2. 20: Module GSM/GPS SIM908 47 Hình 3. 1: Sơ ồ khối của h thống 49 Hình 3. 2: Tấm p n năn lƣợng mặt trời 51 Hình 3. 3: Sơ ồ mạch cảm biến ánh sáng 51 Hình 3. 4: Sơ ồ mạch của khố ều khiển ƣớng xoay 52 Hình 3. 5: H ộn ơ S rvo ùn ể xoay tấm pin 52 xiii
17. Hình 3. 6: Sơ ồ mô phỏng hoạt ộng củ p n năn lƣợng mặt trời 53 Hình 3. 7: Kết quả mô phỏn ặc tuyến I-V 54 Hình 3. 8: Kết quả mô phỏn ặc tuyến P-V 54 Hình 3. 9: Sơ ồ mạch phân áp 56 Hình 3. 10: Đặc tuyến hoạt ộng của pin 56 Hình 3. 11: Sơ ồ mạch giảm áp 57 Hình 3. 12: Sơ ồ sạc pin s dụng IC TP4056 58 Hình 3. 13: Cấu tạo của led dây 59 Hình 3. 14: Sơ ồ kết nối LCD với I2C 59 Hình 3. 15: Sơ ồ kết nối của khối x lý trung tâm 61 Hình 3. 16: Sơ ồ chân của IC MC14053B 61 Hình 3. 17: Lƣu ồ giải thuật của h thống 63 Hình 3. 18: Lƣu ồ giải thuật ọc giá trị cảm biến 64 Hình 3. 19: Lƣu ồ giải thuật ều khiển ộn ơ 65 Hình 3. 20: Lƣu ồ giải thuật ò tìm ểm công suất c ại 67 Hình 3. 21: Giao di n truy cập router 68 Hình 3. 22: Cấu hình Port Forwarding cho router 68 Hình 3. 23: X m ịa chỉ WAN IP 69 Hình 3. 24: Truy cập web server bằn ịa chỉ bên ngoài 69 Hình 3. 25: Giao di n tr n ăn n ập 70 Hình 3. 26: Thông báo khi nhập sai mật khẩu 70 Hình 3. 27: Giao di n trang của quản trị viên 71 Hình 3. 28: Giao di n trang củ n ƣời dùng 72 Hình 4. 1: Sản phẩm hoàn chỉnh 73 Hình 4. 2: Giá trị òn áp ƣợc hiển thị trên LCD 73 Hình 4. 3: Th nghi m ngoài trời 73 Hình 4. 4: Kết quả o ƣợc ở ngoài trời 73 xiv
18. Hình 4. 5: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 30 ộ 73 Hình 4. 6: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 50 ộ 74 Hình 4. 7: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 70 ộ 74 Hình 4. 8: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 90 ộ 74 Hình 4. 9: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 110 ộ 74 Hình 4. 10: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 130 ộ 75 Hình 4. 11: Vị trí tƣơn ứn ều khiển qua mạng ở ó 150 ộ 75 Hình 4. 12: Tin nhắn phản hồi từ h thống 76 xv
19. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.1.1. Đặt vấn đề H n n y, o ọc kỹ thuật n y n p át tr ển éo t o ó l n u ầu s dụn năn lƣợn n y n tăn o. Do ó, vấn ề năn lƣợng n ƣợc rất ƣợc quan tâm. Năn lƣợng là dòng máu nuôi sống nền kinh tế. Kinh tế càng phát triển, nhu cầu năn lƣợng càng cao. Hi n nay nguồn năn lƣợng s dụng chủ yếu từ than, dầu khí, hạt nhân; còn năn lƣợng tái tạo chỉ chiếm khoảng 20% [4]. Năn lƣợng tái tạo còn gọi là năn lƣợng thay thế y năn lƣợng sạch. Dù chiếm tỷ trọng khiêm tốn n ƣn năn lƣợng tái tạo lu n trên p át triển. Tăn n nh nhất l n mặt trờ ( n năn p át r tăn bìn qu n ằn năm từ pin mặt trời PV là 60% và từ á n máy n tập trung nhi t mặt trời CSP là 43%), kế ến l n gió: 25% và nhiên li u sinh họ tăn 17% mỗ năm [4]. Dù năn lƣợng tái tạo ó n ƣợ ểm khó khắc phục là hi u suất khai thác kém vì không ổn ịnh, ví dụ n ƣ năn lƣợng mặt trời chỉ có thể khai thác vào ban ngày, thủy n phả ó ủ nƣớc và gió không phả l n o n ủ mạn ể chạy các turb n , n ƣn năn lƣợng tái tạo vẫn n ƣợ ầu tƣ n ên ứu và khuyến khích s dụng trên toàn thế giới nhằm giảm phụ thuộc vào dầu mỏ và giảm ô nhi m m trƣờng. Vậy vấn ề ặt ra là làm thế n o ể có thể tăn ả năn t á ủa các nguồn năn lƣợng sạch mà cụ thể l năn lƣợng mặt trời. Từ ó ã tạo ộng l c cho nhóm quyết ịnh l a chọn ề t n y ể nghiên cứu. 1.1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc a. Ngoài nước N máy n mặt trời PS20 (Tây Ban Nha) bao gồm 1,255 tấm ƣơn lớn có thể di chuyển ƣợc (còn gọ l ín ịnh nhật), nằm xung quanh một tháp tích trữ năn lƣợng khổng lồ, gần thành phố Sevilla, Tây Ban Nha. Mỗ ín ịnh nhật rộn ơn 120 m2 và tổng di n tích kính bao phủ toàn bộ khu v c là khoảng 155,000 m2. 16
20. Hình 1. 1: N máy n mặt trời PS20 Trong một n y, ín ịnh nhật sẽ xoay theo 2 trụ ƣớng về mặt trời và tập trung bức xạ ến một bình chứa ở phần trên ngọn tháp cao 162 m. S u ó, bìn chứa chuyển ổi 92% ánh sáng nhận ƣợ t n òn ơ nƣớc, dẫn xuống một turbine làm chạy máy p át n ở chân tháp. Hình ảnh th c tế củ n máy ƣợc thể hi n trong hình 1.1. N máy n mặt trờ PS20 ƣợc xây d ng từ năm 2006, o n t n v vào hoạt ộn tron năm 2009. PS20 ó t ể sản xuất ƣợc 48,000 MW /năm, un cấp cho 10,000 hộ ìn trong khu v c, giúp giảm khoảng 12,000 tấn CO2 vào khí quyển (giảm 2 lần so vớ tò n PS10 ƣợc xây d n trƣớ ó). b. Trong nước Mặc dù nguồn năn lƣợng mặt trời ở Vi t N m ƣợc công nhận là có tiềm năn lớn, n ƣn á án n mặt trời vẫn ƣ ƣợc chú ý phát triển. Hầu hết các d án n mặt trời trên khắp cả nƣớc chỉ ở quy mô nhỏ và tập trung chủ yếu vào vi c khai thác nhi t năn từ năn lƣợng mặt trờ . C p í ầu tƣ lớn là rào cản chủ yếu cho vi c phát triển các d án n mặt trời ở Vi t Nam. Tuy nhiên, vi ầu tƣ v o năn lƣợng mặt trời cho nghiên cứu và phát triển rất án ể. Những nguồn t ín ầu tƣ o á oạt ộng nghiên cứu PV chủ yếu từ các tổ chức quốc tế và cấp chính phủ. Tiêu biểu nhất là vi ầu tƣ v o phòng thí nghi m bán dẫn củ Đại học quốc gia Hồ Chí Minh (với 5 tri u USD) và phòng thí nghi m Nano của Khu công ngh cao – Hồ Chí Minh (với 11 tri u USD). Vi c nghiên cứu ứng dụn PV ã v n n ra từ năm 1990 tới nay. Một vài ứng dụng mớ ã t n n tron v c thiết kế và lắp ặt n ƣ n n lai ghép các nguồn năn lƣợng tái tạo củ Sol rl b (M ub) ƣợc ứng dụng trong xe 17
21. cứu t ƣơn , t u t uỷ và khu bi t th ; n mặt trời nố lƣớ SIPV n ƣợc lắp ặt bởi Solarlab. Nhờ có công ngh tiên tiến và giá thành cạnh tranh, một vài công ngh PV ƣợc sản xuất ở Vi t N m ã ƣợc xuất khẩu sang thị trƣờng một số nƣớc Châu Á n ƣ C mpu v Băn -La-Đét. Cá tổ chức tiêu biểu hoạt ộn tron lĩn v c năn lƣợng mặt trời bao gồm Phòng thí nghi m SolarLab ở thành phố Hồ Chí Minh thuộc Vi n Khoa học Vi t Nam, Vi n năn lƣợng Vi t Nam (thuộc Bộ Công t ƣơn ) v Trun t m năn lƣợng tái tạo củ Đại học Bách khoa Hà Nội. Năn lƣợng tái tạo nó un v năn lƣợng mặt trời nói riêng trên phạm vi toàn cầu phát triển liên tục với tố ộ n y n o. Đặc bi t, trong nhữn năm gần y, á n n năn lƣợng mặt trời chiếm ƣu t ế. Tron ó, n n n mặt trờ ạt tố ộ tăn trƣởng cao nhất. Các công ngh năn lƣợng mặt trờ ã phát triển vƣợt qua các công ngh năn lƣợng tái tạo á n ƣ n gió, sinh khối và thủy n. Cá n uyên n n ín ối với s phát triển mạnh của các công ngh năn lƣợng mặt trời gồm: Năn lƣợng mặt trời là nguồn năn lƣợng sạch, vô tận và phân bố khá ều khắp trên toàn cầu. Giá các thiết bị công ngh năn lƣợng mặt trờ (n ƣ m un n mặt trời, thiết bị nƣớ nón năn lƣợng mặt trờ ) ảm rất nhanh. Các yêu cầu về n n n năn lƣợng. Các yêu cầu cấp bách về bảo v m trƣờng. Song vi c s dụn năn lƣợng mặt trời ở nƣớc ta vẫn ƣ t c s rộng rãi và phổ biến, một phần là do chi phí, một phần là do vấn ề công ngh . Trƣớ y, ã ó n ều ề tài nghiên cứu áp dụng giải thuật ò tìm ểm công suất c ạ n ƣ ề t “G ải thuật nâng cao hi u suất pin mặt trời và ứng dụn ” ủa tác giả Nguy n Nhân Bổn, trƣờn Đại học Sƣ P ạm Kỹ Thuật Tp. HCM [1]; ề t “T ết kế và xây d ng h thốn èn ƣờn t n m n ” ủa tác giả Nguy n Tƣờn T n , trƣờng Đại học Sƣ P ạm Kỹ Thuật Tp. HCM [5]. Cá ề tài này s dụng giải thuật dò tìm ểm công suất c ại P&O ể sạc cho ắc quy và s dụng quang trở kết hợp với ộn ơ bƣớ ể xoay tấm p n t o ƣớng có ánh sáng tốt nhất. Do ó, vớ tƣ á l s n v ên trƣờn Đại họ Sƣ P ạm Kỹ Thuật Tp.Hồ Chí Minh, ã t t n óm t c hi n ề tài này với mong muốn có thể ứng dụng ƣợc nguồn năn lƣợng mặt trời một cách hi u quả và rộn rã ơn tron t c tế. 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4