Luận văn Nghiên cứu nâng cao hiệu suất thiết bị chưng cất nước bằng năng luợng mặt trời (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu nâng cao hiệu suất thiết bị chưng cất nước bằng năng luợng mặt trời (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN THÁI DUY NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU SUẤT THIẾT BỊ CHƯNG CẤT NƯỚC BẰNG NĂNG LUỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 4 1 3 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ TRẦN THÁI DUY NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU SUẤT THIẾT BỊ CHƢNG CẤT NƢỚC BẰNG NĂNG LƢỢNG MẶT TRỜI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 Hướng dẫn khoa học: TS. HOÀNG AN QUỐC Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và tên: TRẦN THÁI DUY Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09/09/1986 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Huế Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: SN 133, khu I, ấp Hiệp Tâm I, thị trấn Định Quán, huyện Định Quán, Đồng Nai. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0906799008 Fax: Email: Tranduy.spkt@gmail.com II. QÚA TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ./ . đến ./ . Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 03/2009 Nơi học (trường, thành phố): Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật HCM Ngành học: Kỹ thuật công nghiệp Tên đồ án: Biên soạn giáo trình và câu hỏi trắc nghiệm môn công nghệ nhiệt luyện Ngày và nơi bảo vệ luận án: Người hướng dẫn: Trần Thế San III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2009 đến nay Trường THPT Tân Phú, Giảng dạy huyện Định Quán, Đồng Nai i
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013 Trần Thái Duy ii
5. CẢM TẠ Đề hoàn thành luận văn thạc sỹ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nỗ lực cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự động viên ủng hộ của gia đình và bạn bè trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TS. Hoàng An Quốc, người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin gửi lời tri ân nhất của đối đối với những điều thầy đã dành cho tôi. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý Thầy cô trong bộ môn khoa Công Nghệ Chế Tạo Máy trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như mọi diều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu cho đến khi thực hiện xong đề tài luận văn. Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người đã khong ngừng động viên, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các anh chị và bạn bè đồng nghiệp đã hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suố thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài luận văn thạc sỹ một cách hoàn chỉnh Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013 Học viên. Trần Thái Duy iii
6. TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Việt Namlà một đất nướccó tiềm năngcao củanăng lượng mặt trời, chưng cất nước ngọtbằngcáchsửdụngnăng lượng mặt trờilàmột cáchđầyhứahẹncho sự phát triểnbềnvữngvì năng lượngđược sử dụng làmiễn phí và khôngcóhạicho môi trường.Trong luận văn này,mộtthiết bịchưng cấtnước ngọtsửdụngmột bộ thunăng lượng mặt trờikiểu paraboltập trungđãđượcnghiên cứuthực nghiệm. Hệ thốngthử nghiệmbao gồmmột bộ thunăng lượng mặt trời kiểu paraboltập trung có đường kính 1,6mvà chiều sâu 0,5m. Bề mặt phản xạparabol được làm bằng Inoxcóthểphảnánhbức xạ mặt trời. Tại tiêu điểmcủaparabolgắn một thiết bị chưng cấtnước ngọt.Thiết bịchưng cấtnước ngọtsửdụngbộ thunăng lượng mặt trời kiểu paraboltập trungđược thiết kế và thử nghiệmtheo các điều kiệnđịa phương củaĐịnhQuán, tỉnhĐồng Naitrong những ngàytừ13/6/2012đến30/11/2012. Thí nghiệm đoảnh hưởng củabức xạ mặt trờivà công suấtcủa thiết bị. Lượng nước ngọt thu được từ thiết bị nàycóthểnằm trong khoảngtừ6đến8L/ngàytrong điều kiệnbình thườngtừ7h00 đến16h00. iv
7. ABSTRACT Vietnam is a country with a high potential of solar energy, distilling freshwater using solar energy is a promising way to sustainable development since the energy used is free and not harmful for the environment. In This thesisthe freshwater distillation equipment using a parabolic concentrated solar collector has been experimentally studied. The experimental system consists of a parabolic concentrated solar collector with 1.6 m diameter and 0.5 m depth. The material of reflective surface’s parabolic collector is Inox, so that they can reflect solar radiation. At the focal point of parabolic collector mount the freshwater distillation equipment. Performance of the freshwater distillation equipment using a parabolic concentrated solar collector is tested under the local conditions of Định Quán, Đồng Nai province during the days from 13/6/2012 to 30/11/2012. The experiment shows that, the influence of the solar radiation on a capacity of the equipment. The capacity of this equipment can range from 6 to 8 L/day of fresh water in normal conditions from 7h00 to 16h00. iv
8. MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt nội dung luận văn iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt vi Danh sách các bảng vii Danh sách các hình viii Chương 1.TỔNG QUAN 5 Chương 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 Chương 3.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 46 Chương 4.THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 58 Chương 5.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO v
9. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT -1 -1 cp Nhiệt dung riêng của nước (J.kg .K ) Qs Nhiệt lượng cần thiết đun sôi nước (W) Qbh Nhiệt lượng cần thiết để nước bay hơi (W) r nhiệt ẩn hóa hơi.(J/kg) Qu Năng lượng sử dụng (W) Ql Năng lượng thất thoát (W) Ql-DL Nhiệt lượng thất thoát đối lưu (W) Ql-BX Nhiệt lượng thất thoát bức xạ (W) Q Năng lượng đến bộ tập trung parapol (W) p 2 Ar Diện tích bề mặt hấp thụ bức xạ (m ) k Hệ số đối lưu o Tr nhiệt độ của nồi ( C) o Ta Nhiệt độ môi trường ( C) ξ Hệ số phát xạ toàn phần của vật thực α Hằng số stefan-Boltzamn 2 Aa Diện tích khẩu độ parapol (m ) Da Đường kính Parapol (m) vi
10. 2 Ib Cường độ bức xạ mặt trời trung bình (W/m ) Ψrim Góc phản xạ giới hạn của tia tơi bức xạ mặt trời h Chiều cao của Parapol (m) f Tiêu cự Parapol (m) F Tiêu điểm Parapol (m) vi
11. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1. Quỹ đạo chuyển động của trái đất quanh mặt trời 6 Hình 1.2: Các vùng trên trái đất 6 Hình 1.3. Quang phổ bức xạ mặt trời 8 Hình 1.3 : Thiết bị chưng cất nước dạng bị động 20 Hình 1.4 : Thiết bị chưng cất nước dạng bị động 20 Hình 1.5: Thiết bị chưng cất dùng bấc 21 Hình 1.6.: Thiết bị chưng cất dạng bậc thang 21 Hình 1.7: Thiết bị chưng cất dạng chủ động 24 Hình 1.8.: Chưng cất nước với bộ thu hình cầu 25 Hình 2.1: Đường cong parapol 28 Hình 2.2: Các đường parapol có cùng khẩu độ và tiêu điểm F 29 Hình 2.3: Hình parapol tròn xoay 31 Hình 2.4: Phản xạ của tia sáng khi tới gương parapol 41 Hình 2.6. Các bọt hơi hình thành tại tâm sôi 43 Hình 2.7. Ngưng giọt và ngưng màng 45 Hình 3.1. Hình dạng của chảo parapol sau khi chế tạo 52 Hình 3.2: Cấu tạo nồi chưng cất hơi nước được ngưng bên trong ống đồng 53 vii
12. Hình 3.3. Nồi chưng cất hơi nước được ngưng bên trong ống đồng sau khi chế tạo 53 Hình 3.4. Cấu tạo nồi chưng cất cho hơi nước ngưng phía ngoài ống đồng dẫn nước 56 Hình 3.5: Nồi chưng cất cho hơi nước ngưng tụ phía ngoài ống đồng giải nhiệt sau khi chế tạo 56 Hình 4.1: Bức xạ mặt trời theo thời gian các giờ trong ngày 60 Hình 4.2: Bức xạ mặt trời trong khoảng thời gian 10h00’ đến 11h00’ 61 Hình 4.3: Lượng nước chưng cất thu được trong từng giờ của mô hình 1 62 Hình 4.4: Tổng lượng nước thu được của mô hình 1 62 Hình 4.5: Lượng nước chưng cất thu được trong từng giờ của mô hình 2 63 Hình 4.6: Tổng lượng nước thu được của mô hình 2 64 Hình 4.7. Thời gian đun sôi 1,2 lít nước lúc bức xạ mặt trời 800 (W/m2) 66 Hình 4.8: Biểu đồ ảnh hưởng của lượng nước với hiệu suất thiết bị trong 1 giờ (10h-11h). 67 Hình 4.9: Nhiệt độ nước trong quá trình chưng cất 68 Hình 4.10: Ảnh hưởng của lưu lượng làm mát đối nhiệt độ nước đầu ra và lượng nước cất thu được của mô hình 2 khi thí nghiệm trong điều kiện bứcxạ 750-800(W/m2). 69 vii
13. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1: Sự phân bố quang phổ chiếu của mặt trời ngoài bầu khí quyển 7 Bảng 3.1: Thông số kích thước nồi chưng cất nước: 47 Bảng 3.2: Cường độ bức xạ mặt trời trong ngày 48 Bảng 3.3: Thông số kích thước của bộ tập trung Parapol 52 viii
14. Luận Văn Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nguồn năng lƣợng mặt trời Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tự nhiên rất lớn, có ở khắp nơi mà con người đã biết ứng dụng từ lâu đời, nó là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với sự tồn tại và sự phát triển của sự sống trên trái đất. Tuy nhiên, sự khai thác nguồn tài nguyên này hãy còn nhiều hạn chế. Với sự tiêu thụ năng lượng ngày càng gia tăng, nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt người ta buộc phải tìm nguồn năng lượng bổ sung như năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng sinh học Một trong các nguồn năng lượng được các nhà nghiên cứu trên thế giới rất quan tâm là năng lượng mặt trời, tuy là loại năng lượng siêu sạch, vô tận và ở đâu cũng có nhưng ứng dụng trên quy mô lớn thì không dễ vì nó có những đặc điểm riêng. 1.1.1. Mặt trời. Mặt trời là quả cầu có đường kính 1,39 x 106 km, có nhiệt độ rất cao, ở vùng trung tâm mặt trời có xảy ra các phản ứng nhiệt hạch nên nhiệt độ đạt đến hàng chục triệu độ. Nhiệt độ hữu hiệu ở bề mặt ngoài mặt trời khoảng 5762o K, quang phổ bức xạ mặt trời gần giống với quang phổ bức xạ của vật đen tuyệt đối có cùng nhiệt độ. Trái đất có đường kính 1,27 x 104 km, khoảng cách trung bình giữa mặt trời và trái đất là 1,50 x 108 km, khoảng cách xa nhất của mặt trời với trái đất là vào ngày 21/6 (hạ chí) là 95,9 x 106 miles, khoảng cách ngắn nhất vào ngày 21/12 (đông chí) là 89,83x106 miles, như vậy khoảng cách giữa mặt trời và trái đất thay đổi trong khoảng 150 x 106 km ±1,7%. 5
15. Luận Văn Trái đất quay xung quay mặt trời trên một mặt phẳng elip gọi là mặt phẳng hoàng đạo, trái đất quay quanh mặt trời 1 vòng là 365 + 1/4 ngày, quỹ đạo chuyển động của trái đất quanh mặt trời gọi là đường hoàng đạo. Trái đất vừa quay quanh mặt trời trên đường hoàng đạo đồng thời vừa xoay quanh trục của nó nghiên với mặt phẳng hoàng đạo một góc là 23,50, mỗi vòng quay quanh trục của nó là là 24h. Sơ đồ nguyên lý chuyển động của trái đất quanh mặt trời và tự xoay quang trục của nó thể hiện hình 1.1. Hình 1.1. Quỹ đạo chuyển động của trái đất quanh mặt trời Do trái đất vừa chuyển động xoay quanh trục của nó vừa quay quanh mặt trời nên bức xạ mặt trời chiếu trên các vùng trên bề mặt trái đất cũng khác nhau. Từ hình 1.1 ta cũng nhận thấy vào các ngày 21/3 (ngày xuân phân) và ngày 21/9 (ngày thu phân) mặt trời chiếu thẳng vào xích đạo, còn ngày Hình 1.2: Các vùng trên trái đất 6
16. Luận Văn 21/6 (ngày hạ chí) mặt trời chiếu thẳng vào chí tuyến bắc, còn ngày 21/12 (ngày đông chí) mặt trời chiếu thằng vào chí tuyến nam. Như vậy các vùng có vĩ độ trên 23,50 mặt trời không bao giờ qua đỉnh đầu lúc 12h. 1.1.2. Quang phổ bức xạ mặt trời Vì nhiệt độ của bề mặt trời rất cao (57620K) nên mặt trời phát ra bức xạ vào vũ trụ theo tất cả các phương, 99% năng lượng bức xạ tập trung trong dãi quang phổ có bước sóng 0,2≤λ≤3 μm, khả năng bức xạ đơn sắc đạt cực đại ứng với bước sóng -3 λm= 0,5 μm. Trong thành phần quang phổ bức xạ mặt trời: Tia tử ngoại (λ=4x10 – 0,38 μm ) chiếm 8,7% dãi ánh sáng (λ = 0,38 – 0,76 μm) chiếm khoảng 44,6%, dải hồng ngoại (λ=0,76 -103 μm) chiếm 45,4%. Bảng 1.1 cho chúng ta thấy tình trạng phân bố quang phổ chiếu của bức xạ mặt trời ngoài bầu khí quyển. Bảng 1.1 : Sự phân bố quang phổ chiếu của mặt trời ngoài bầu khí quyển Dải quang phổ Khoảng bước sóng Cường độ Tỉ lệ % tổng xạ chiếu, W/m2 Tia vũ trụ 6,978 x 10-5 Tia x Đến 1,0 nm 6,978 x 10-7 Ngoài tia tử ngoại Đến 2,0 nm 6,978 x 10-4 Tia tử ngoại Tử ngoại C 0,2 – 0,28 μm 7,864 x 10-6 0,57 Tử ngoại B 0,28 – 0,32 μm 2,122 x 101 1,55 Tử ngoại A 0,32 – 0,4 μm 8,073 x 101 5,90 Tia sáng nhìn thấy Khả kiến - A 0,4 – 0,52 μm 2,240 x 102 16,39 Khả kiến - B 0,52 – 0,62 μm 1,827 x 102 13,36 Khả kiến – C 0,62 – 0,78 μm 2,280 x 102 16,68 Hồng ngoại tuyến 7
17. Luận Văn Hồng ngoại – A 0,78 – 1,4 μm 4,125 x 102 30,18 Hồng ngoại – B 1,4 – 3,0 μm 1,836 x 102 13,43 Như vậy từ bảng 1.1 ta nhận thấy, trong dãi quang phổ từ 0,20 – 3 μm, tổng lượng bức xạ chiếm 98,07%, còn phần năng lượng chiếm với λ>3 μm là rất nhỏ. Còn trong dải quang phổ 0,40 ≤λ≤3,0 μm, tổng năng lượng chiếm 91,04%, đặc điểm quang phổ này liên quan chặt chẽ với tính năng sử dụng năng lượng mặt trời sau này. Quang phổ bức xạ mặt trời ngoài bầu khí quyển thể hiện trên đồ thị quang phổ bức xạ như hình 1.3 Hình 1.3.Quang phổ bức xạ mặt trời Cường độ bức xạ mặt trời chiếu đến 1m2 bề mặt đặt vuông góc với tia bức xạ phía 2 ngoài bầu khí quyển là Ib=1367±7W/m được gọi là hằng số bức xạ mặt trời. Nếu xem mặt trời là một vật đen tuyệt đối có đường kính là D=1,395 x 106 km thì diện tích bề mặt mặt trời là 6,131 x 1018 m2, do đó năng lượng bức xạ từ bề mặt mặt trời phát ra tứ phương sẽ là: (5,67 x 10-8) x (6,131 x 1018) x 57624 = 3,832 x 1026 W 8
18. Luận Văn Trái đất có bán kính r=6436 km, khoảng cách giữa mặt trời và trái đất R=150,6 x 106km , do đó phần năng lượng chiếu lên bề mặt ngoài của lớp khí quyển sẽ đến trái đất: r 22.6436 4,56 10 8 % 4 R2 4 (150,6 2 10 2 ) Tỷ lệ này rất nhỏ so với so với tổng năng lượng bức xạ trên bề mặt mặt trời về số lượng khoảng: 8,832 x 1026 x 4,56 x 10-8% = 17,48 x 1016 W Tuy nhiên nó vẫn là nguồn năng lượng khổng lồ so với như cầu năng lượng tiêu dùng trên trái đất. Vì đây là nguồn năng lượng tái sinh, siêu sạch, khổng lồ nên được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm tận dụng ở nhiều góc độ khác nhau, ví dụ về khía cạnh hiệu ứng quang điện, người ta nghiên cứu chế tạo các pin mặt trời có giá thành thấp, hiệu suất cao để sán xuất ra năng lượng tiêu dùng, về hiệu ứng quang nhiệt người ta nghiên cứu để sản xuất nước nóng, sản xuất nước ngọt từ nước biển, sấy, sưởi và mục đích cao nhất là sản xuất điện năng, hiệu ứng quang hợp và quang hóa cũng được quan tâm mạnh mẽ, đặc biệt là ở những nước có kỹ thuật và công nghệ cao. Về khía cạnh khác năng lượng bức xạ mặt trời trên bề mặt trái đất có tính phân tán, thay đổi theo thời gian và thất thường cho nên cũng có những nhà nghiên cứu thử nghiệm theo hướng sử dụng năng lượng mặt trời phía ngoài vũ trụ. Đã có những đề án tính toán, thử nghiệm sản xuất điện năng bằng cách lắp ráp ngoài khoảng không vũ trụ một hệ thống pin mặt trời có diện tích lớn (ở phía ngoài vũ trụ, cường độ bức xạ mặt trời ổn định không có ngày đêm với hằng số mặt trời Is =1367W), năng lượng thu được sẽ chuyển thành bước sóng ngắn truyền về trái đất, trái đất tiếp thu chuyển thành năng lượng thông dụng. Cũng có những đề án phóng và lắp ráp ngoài vũ trụ ba hệ thống gương phản xạ quay theo quỹ đạo khác nhau tính toán trước để phản xạ về một vùng nhất định trên trái đất (mỗi gương phản xạ chiếu trong 8h như vậy vùng này sẽ được 9
19. Luận Văn chiếu nắng suốt 24h và các thiết bị sản xuất điện năng sẽ được đặt tại đấy để ứng dụng Tuy nhiên, việc ứng dụng khai thác nguồn năng lượng này đang còn dừng ở mức độ nhất định vì cần phải có kỹ thuật cao, kinh phí đầu tư nghiên cứu và giá cả cạnh tranh được trong sản xuất điện năng nghĩa là tương lai rất sáng sủa nhưng cần phải có thời gian. 1.1.3. Lịch sử các gian đoạn phát triển ứng dụng năng lƣợng mặt trời. Về lịch sử, con người đã biết ứng dụng năng lượng mặt trời từ hơn 3000 năm trước. Hằng trăm năm trước công nguyên, người Trung Quốc đã biết chế gương cầu lỏm bằng cách đánh bóng để lấy lửa từ năng lượng mặt trời, Archimet đã biết tập trung vài trăm gường đồng đánh bóng để tập trung năng lượng mặt trời đốt cháy chiến thuyền giặc Tuy nhiên, việc biến nguồn năng lượng mặt trời thành nguồn năng lượng chính thống và cung cấp động lực để sử dụng chỉ khoảng 400 năm gần đây. Căn cứ trên việc ứng dụng nguồn năng lượng mặt trời như là một nguồn năng lượng và cung cấp động lực, các nghiên cứu và ứng dụng phân quá trình phát triển và ứng dụng năng lượng thành tám giai đoạn: 1- Giai đoạn 1: 1615 – 1900 Có thể xem đây là giai đoạn lịch sử cận đại, mỗi giai đoạn được đánh dấu bằng một số công trình đặc trưng. Ví dụ, năm 1860 công trình sư người Pháp chế tạo bếp mặt trời dùng gương phản xạ parpol cùng cho quân đội Châu Phi, chế tạo máy phát động lực công suất 1,6Hp, chế tạo máy phát động hơi nước dùng năng lượng mặt trời cho máy in . Và một số công trình khác. 2- Giai đoạn 2: 1901 – 1920 Trọng điểm của các nhà nghiên cứu trên thế giới chủ yếu tập trung vào hệ thống thiết bị động lực dùng năng lượng mặt trời nhưng phương thức tập trung rất đa dạng.Bắt đầu sử dụng collector mặt trời dạng tấm phẳng với các môi chất có điểm sôi thấp.Quy mô thiết bị càng lớn, công suất tối đa đạt đến 73,55kW, giá 10
20. Luận Văn trị sử dụng tăng lên tuy nhiên giá thành còn cao. Năm 1901, người Mỹ chế tạo thành công thiết bị bơm nước sử dụng năng lượng mặt trời, gương phản xạ tự động điều chỉnh theo phương vị mặt trời được ứng dụng công suất là 7,36kW. Năm 1902 – 1908, các nhà nghiên cứu Mỹ đã chế tạo 5 hệ thống phát động lực dạng piston, dùng môi chất là NH3 và một số lãnh chất khác sôi ở nhiệt độ thấp kết hợp với collector mặt trời dạng tấm phẳng. Năm 1913, với sự hợp tác nghiên cứu của nhiều nhà chế tạo một hệ thống phát động lực công suất 5,4 x 104 W với 5 bộ phản xạ ánh sáng dạng gương parapol máng, mỗi hệ thống gương dài 62,5m, rộng 4m, tổng diện tích là 1250m2 3- Giai đoạn 3: 1921-1945 Do nhiên liệu hóa thạch được khai thác với sản lượng lớn, đồng thời bị ảnh hưởng của chiến tranh thế giới thứ 2 nên giai đoạn này có thể xem là thoái trào của việc nghiên cứu và số đề tài nghiên cứu cũng giảm đi rất nhiều, 4- Giai đoạn 4: 1946 – 1965 Hai mươi năm sau kết thúc chiến tranh thế giới thứ 2, các nhà nghiên cứu lại tập trung chú ý vào khai thác sử dụng dầu mỏ, khí thiên nhiên. Nhu cầu sử dụng năng lượng trên thế giới tăng rất nhanh, trong khi đó nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, khó đáp ứng lâu dài, do đó còn người đã sớm chuẩn bị, tìm kiếm một nguồn năng lượng mới và rất coi trọng khai phá nguồn năng lượng mặt trời. Trong giai đoạn này, các nhà khoa học đã có sự hợp tác về nhiều mặt, đi sâu nghiên cứu về cơ sở lý luận và chế tạo vật liệu mới phù hợp cho việc ứng dụng năng lượng mặt trời.Giai đoạn này cũng đã tìm ra vật liệu lớp phủ hấp thụ chọn lọc, các trung tâm nghiên cứu năng lượng mặt trời cấp quốc gia đã thành lập để hợp tác lực lượng nghiên cứu và trang bị đầy đủ hơn. Tháng 10/1954, Ấn Độ thành lập hiệp hội nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời, là tiền thân Hiệp hội ứng dụng năng lượng mặt trời ngày nay (ISES), tháng 12/1955, Mỹ đã mở hội nghị triển khai lớn về ứng dụng năng lượng mặt trời, có 11
21. Luận Văn hơn 37 quốc gia tham gia và hơn 3 vạn khách tham quan. Năm 1955, nhà bác học Tabor và một số cộng sự lần đầu tiên đề xuất cơ sở lý luận về bề mặt hấp thụ quang phổ có tính chọn lọc, phát hiện nguyên lý hồ mặt trời Năm 1960, người mỹ chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O dùng collector phẳng phục vụ cho điều hòa không khí với năng suất 5 tấn lạnh ngoài ra còn nhiều công trình nghiên cứu khác được thực hiện trong giai đoạn này. 5- Giai đoạn 5: 1966 – 1973. Công tác nghiên cứu ứng dụng năng lượng mặt trời trong giai đoạn này bị đình trễ, sự tiến triển rất chậm, nguyên nhân chủ yếu là kỹ thuật sử dụng năng lượng mặt trời chưa thành thạo, còn trong giai đoạn trưởng thành, các thiết bị năng lượng mặt trời kích thước quá lớn, hiệu suất thấp nên khó cạnh tranh với nguồn năng lượng truyền thống. Chính vì vậy nó rất khó phổ cập đại trà, đồng thời không được các công ty lớn và chính phủ trọng thị. 6- Giai đoạn 6: 1973 – 1980 Tháng 10/1973 xảy ra chiến tranh trung cận đông khiến cho dầu mỏ trở thành vũ khí, sản lượng dầu giảm, giá cả tăng nên ảnh hưởng không nhỏ đến nền kinh tế của các quốc gia phát triển. Điều này một cách khách quan khiến người ta nhận thức rằng cơ cấu của nguồn năng lượng hiện thời cần được cải biến, nhanh chóng hướng tới nguồn năng lượng mới để bổ sung kịp thời. Trong giai đoạn này, rất nhiều các quốc gia, đặc biệt là các nước phát triển tăng cường sự ủng hộ đối với việc sử dụng năng lượng mặt trời. Trên phạm vi toàn thế giới, lại bộc phát phong trào khai phá sử dụng năng lượng mặt trời. Trong giai đoạn này có những đặc điểm sau: a. Các quốc gia tăng cường quy hoạch công tác nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời, không ít các quốc gia đã đặt các kế hoạch ngắn hạn và dài hạn về vấn đề này chính phủ cũng rất quan tâm tạo điều kiện. Hợp tác quốc tế cũng tăng vọt, chuyên gia nghiên cứu cũng có sự nghiên cứu cũng có sự hợp tác 12