Đồ án Thiết kế hệ thống điều khiển bám cho module pin năng lượng mặt trời

LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian nghiên cứu và thưc hiện, đến nay đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÁM CHO MODULE PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI” do giảng viên -Thạc sĩ Đoàn Văn Điện hướng dẫn đã được hoàn thiện. Trong suốt thời gian nghiên cứu và theo đuổi đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc nhất định và đã nhận được nhiều sự giúp đỡ nhiệt thành và quý báu... Trước tiên, cho phép chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc tới giảng viên - Thạc sĩ Đoàn Văn Điện đã tin tưởng giao đồ án, chỉ đạo và hướng dẫn tận tình trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Chúng em xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các giảng viên Nguyễn Thành Long, Nguyễn Ngọc Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em được làm việc tại phòng thí nghiệm đo lường và điều khiển góp phần quan trọng để hoàn thiện đề tài. Chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Điện-Điện tử, các anh chị lớp ĐK1, các bạn sinh viên lớp ĐK2 đã động viên, góp ý, tạo điều kiện thuận lợi nhất giúp cho chúng em được hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao. Đây là một đề tài mới ở Việt Nam trong khi năng lực của nhóm còn hạn chế nên việc tìm thêm nhiều tài liệu làm giàu cho đồ án còn thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được nhiều hơn nữa ý kiến phê bình của các thầy cô giáo, sự chia sẻ tài liệu của các bạn sinh viên để chúng em có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Chúng em xin chân thành cảm ơn. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 MỞ ĐẦU 5 PHẦN 1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 8 1.1 Cấu trúc và nguồn năng lượng Mặt Trời 8 1.1.1 Cấu trúc Mặt Trời 8 1.1.2 Năng lượng Mặt Trời 10 1.1.3 Phổ bức xạ Mặt Trời 11 1.2 Bức xạ của năng lượng Mặt Trời và đo lường bức xạ năng lượng Mặt Trời 14 1.2.1 Phổ bức xạ năng lượng Mặt Trời 14 1.2.2 Đo lường bức xạ năng lượng Mặt Trời 15 PHẦN 2 PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG NGUỒN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 16 2.1 Mở đầu 16 2.2 Cơ sở pin năng lượng Mặt Trời 17 2.3 Pin Năng lượng Mặt Trời - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 20 2.3.1 Cấu tạo 20 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 21 2.3.3 Sơ đồ tương đương và các đặc trưng quang điện 22 2.4 Hệ thống nguồn pin năng lượng Mặt Trời 23 PHẦN 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BÁM CHO MODUL PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 26 3.1 Đặt vấn đề 26 3.2 Ý tưởng thiết kế và thiết bị hiện có 27 3.2.1 Ý tưởng thiết kế 27 3.2.2 Thiết bị hiện có 28 3.3 Mạch điều khiển, nguyên tắc hoạt động 30 3.3.1 Giới thiệu vi chíp LM339 30 3.3.2 Thiết kế mạch điều khiển 33 3.4. Thiết kế mạch cấp nguồn hệ thống hoạt động 36 3.5 Bộ tích trữ năng lượng(Ắc quy) 38 3.5.1 Quá trình hoá học trong ắc quy Chì/ Acid. 39 3.5.2 Các sự cố thường gặp ở ắcquy và cách khắc phục 39 3.5.3 Bộ điều khiển nạp cho ắc quy 41 3.6 Bộ nghịch lưu điện áp. 43 3.6.1 Tính toán và thiết kế mạch lực 44 3.6.2Tính toán và thiết kế mạch điều khiển 46 PHẦN 4 TÌM HIỂU PHÀN MỀM LABVIEW, CARD PCI-1710, ỨNG DỤNG CÔNG CỤ ĐO LƯỜNG ẢO - LABVIEW ĐO BỨC XẠ MẶT TRỜI, ĐO SỨC GIÓ, ĐO ĐỘ ẨM… 50 4.1 Tổng quan hệ thống đo lường ảo Labview 50 4.2 Các thành phần của Labview ứng dụng 52 4.2.1 Bảng giao diện (The Front Panel) 52 4.2.2. Sơ đồ khối (The Block Diagram) 54 4.2.3. Biểu tượng và ô vuông đầu nối 56 4.3 Những công cụ lập trình LabVIEW 56 4.3.1. Tools Palette 56 4.3.2 Bảng điều khiển (Controls Palette) 58 4.3.3. Bảng các hàm chức năng (Function palette) 60 4.4 Giới thiệu Labview 8.5 68 4.4.1 Nền tảng kiểm tra và đo lường tự động 68 4.4.2 LabVIEW 8.5 70 4.5 Giới thiệu Card PCI-1710 71 4.5.1 Khái quát chung 71 4.5.2 Bảng mô tả tín hiệu kết nối vào / ra : 73 4.6 Sử dụng phần mềm Labview phiên bản 8.5 đo bức xạ năng lượng Mặt Trời tác động lên hệ thống. 77 4.6.1 Front Panel – Giao diện 77 4.6.2 Block Diagram – Sơ đồ khối 78 6.6 Đo sức gió 81 6.6.1 Năng lượng gió 81 6.6.2 Thiết kế máy đo sức gió 82 6.7 Đo độ ẩm không khí() 83 PHẦN 5 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 83 5.1 Kết luận 83 5.2 Kiến nghị 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 MỞ ĐẦU Nhân loại đang sống trong thế kỷ thứ 21- kỷ nguyên của sự phát triển vượt bậc về khoa học công nghệ và ứng dụng các thành quả công nghệ mới. Đồng hành cùng sự phát triển này là sự tiêu tốn các nguồn năng lượng không tái tạo là dầu mỏ, than đá, điện năng... Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ đó nhân loại cũng đang phải đối mặt với nhiều nguy cơ do sự phát triển đó mang lại như hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường, thiên tai, địch hoạ...Theo ước tính của Liên Hợp Quốc thì trong vòng một trăm năm qua nhân loại đã sử dụng khoảng 30% tổng trữ lượng dầu mỏ mà thế giới có được và dự báo trong vòng 30 năm tiếp theo thì nhu cầu này sẽ tăng lên gấp ba(số liệu tính đến tháng 5 năm 2008), tuy nhiên đối với mỗi quốc gia và vùng lãnh thổ thì nhu cầu về năng lượng là không thể không có và nó là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển của bản thân quốc gia đó, đặc biệt là đối với các quốc gia đang phát triển. Vì thế, ý thức về việc sử dụng năng lượng hợp lý, tiết kiệm đã dần trở thành nhu cầu ở mỗi quốc gia và đòi hỏi các quốc gia phải có những biện pháp tích cực để sử dụng năng lượng được hợp lý nhất? Để có thể làm được việc này, thì bên cạnh việc sử dụng và quản lý nhu cầu năng lượng hợp lý thì việc nghiên cứu, phát triển, ứng dụng và sử dụng các nguồn năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng gió, năng lượng Mặt Trời...là vô cùng bức thiết bởi sự dồi dào, sẵn có và đặc biệt là không gây ô nhiễm môi trường của các nguồn năng lượng này. Đối với năng lượng Mặt Trời nói riêng thì nhân loại đã nghiên cứu và ứng dụng nó từ những năm 40 của thế kỷ trước để chế tạo các Pin Mặt Trời cung cấp năng lượng cho các vệ tinh nhân tạo. Tuy nhiên phải đến những năm 70, sau cuộc khủng hoảng dầu lửa đầu tiên trên thế giới thì việc nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Pin năng lượng Mặt Trời mới được quan tâm thực sự và đã phát triển mạnh mẽ từ đó đến nay. Ở các nước phát triển như Đức, Mỹ, Nhật Bản...thì việc sử dụng năng lượng Mặt Trời thay cho các nguồn năng lượng khác đã trở nên phổ biến và nhận được nhiều sự ủng hộ. Còn với các nước nghèo hoặc đang phát triển thì việc nghiên cứu, sử dụng các nguồn năng lượng này mới chỉ đạt được các kết quả ban đầu, bởi chi phí ban đầu của một “HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MỚI” là khá lớn và để có thể thay đổi được thói quen sinh hoạt của người dân thì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố... Riêng ở Việt Nam, các hoạt động nghiên cứu, ứng dụng và sử dụng các nguồn năng lượng mới và năng lượng tái tạo nói chung cũng như năng lượng Mặt Trời nói riêng trong những năm gần đây được triển khai khá mạnh mẽ. Tuy nhiên chưa được sâu rộng và mới chỉ dừng ở quy mô các dự án giành cho người nghèo được chính phủ và các tổ chức nước ngoài tài trợ, còn đối với đại đa số người dân thì vẫn không muốn sử dụng nguồn năng lượng này do chưa nhận thức được ích lợi của nó cũng như giá thành chi phí ban đầu là quá cao trong khi thu nhập bình quân của người dân lại ở mức thấp? Vì vậy việc nghiên cứu, triển khai cho sinh viên tiếp cận đối với các hệ thống ứng dụng các nguồn năng lượng mới là việc cần được sớm thực hiện. Mục đích nghiên cứu của đồ án: Đồ án hoàn thành nhằm thoả mãn ba mục đích chính: Một là thiết kế thành công hệ thống điều khiển bám cho Module pin năng lượng Mặt Trời. Hai là thiết kế thành công hệ thống đo lường bức xạ năng lượng Mặt Trời, sức gió, độ ẩm sử dụng công cụ đo lường ảo Labview. Ba là tìm hiểu cơ bản về hệ thống nguồn năng lượng Mặt Trời, ích lợi mà hệ thống mang lại. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng của đề tài là khá phong phú và có nhiều mảng: đó là Hệ thống nguồn năng lượng điện Mặt Trời( Bao gồm năng lượng bức xạ Mặt Trời, Pin Mặt Trời, Bộ tích trữ năng lượng, bộ biến đổi điện áp...) hai là hệ thống điều khiển bám cho tấm pin Mặt Trời, ba là phần mềm Labview và card PCI-1710 để thông qua đó thiết kế hệ thống đo thông lượng bức xạ năng lượng Mặt Trời, đo sức gió... Ý nghĩa thực tế của đồ án: “Hệ thống điều khiển bám cho module pin năng lượng Mặt Trời ” là một hệ thống có khả năng tự động điều chỉnh và tạo ra chuyển động tương đối của tấm Pin Mặt Trời so với Mặt Trời, từ đó sẽ cho điện áp ở đầu ra của tấm pin ở mọi thời điểm trong ngày là tương đương nhau, nghĩa là hiệu suất tạo ra điện áp của hệ thống pin sẽ là cao nhất. Bên cạnh đó thì việc thiết kế và đo đạc thành công lượng bức xạ Mặt Trời tác động lên hệ thống, đo độ ẩm, đo sức gió sẽ là công cụ hữu hiệu để khảo sát thực địa khi lắp đặt hệ thống pin năng lượng Mặt Trời hoặc lấy kết quả để có thể dự báo thời tiết... Nội dung của đồ án: Để thoả mãn được các mục tiêu nêu trên, đồ án được trình bày trong 5 phần Phần 1:  Năng lượng Mặt Trời   Phần 2:  Pin năng lượng Mặt Trời và hệ thống nguồn pin năng lượng Mặt Trời   Phần 3:  Thiết kế hệ thống điều khiển bám cho modul pin năng lượng Mặt Trời   Phần 4:  Tìm hiểu Labview, card PCI-1710, ứng dụng công cụ đo lường ảo labview đo bức xạ năng lượng Mặt Trời, đo sức gió, đo độ ẩm   Phần 5:  Kết luận – Khuyến nghị   PHẦN 1NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Cấu trúc và nguồn năng lượng Mặt Trời Năng lượng Mặt Trời là một trong các nguồn năng lượng tái tạo quan trọng nhất mà thiên nhiên ban tặng cho hành tinh chúng ta. Đồng thời nó cũng là nguồn gốc của các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng gió, năng lượng các dòng sông… Năng lượng mặt trời có thể nói là vô tận. Tuy nhiên để khai thác, sử dụng nguồn năng lượng này cần phải biết các đặc trưng và tính chất cơ bản của nó, đặc biệt khi tới bề mặt Trái Đất. 1.1.1 Cấu trúc Mặt Trời Có thể xem mặt trời là một quả cầu khí cách quả đất 1,495.108 km. Từ Trái Đất chúng ta nhìn mặt trời dưới một góc mở là 31’59. từ đó có thể tính được bán kính của Mặt Trời là R=1,4.106km, tức là bằng 109 lần đường kính Trái Đất và do đó thể tích của Mặt Trời cũng lớn hơn thể tích của Trái Đất khoảng 130.104 lần. Từ định luật Vạn Vật Hấp Dẫn người ta cũng tính được khối lượng của mặt trời là 1,989.1027 tấn, lớn hơn khối lượng của Trái Đất là 33.1014 lần. Mật độ trung bình của mặt trời là 1,4 g/cm3, lớn hơn khối lượng riêng của nước khoảng 50%. Tuy nhiên mật độ ở các lớp vỏ khác nhau của Mặt Trời rất khác nhau, ở phần lõi do bị nén với áp suất cao nên mật độ có thể lên đến 160g/cm3 nhưng càng xa ra phía ngoài thì mật độ càng giảm và giảm rất nhanh. Một cách khái quát có thể chia mặt trời thành hai phần chính là phần phía trong và phần khí quyển bên ngoài: + Phần khí quyển bên ngoài lại chia thành ba miền khác nhau là Quang cầu, Sắc cầu và Nhật miện. + Phần bên trong được chia thành ba lớp là tầng đối lưu, tầng trung gian và lõi Mặt Trời.
Từ mặt đất nhìn lên, ta có cảm giác Mặt Trời là một quả cầu lửa ổn định. Thực ra đó là một khối khí khổng lồ, bên trong nó luôn luôn có sự vận động mạnh mẽ không ngừng, đó là các phản ứng nhiệt hạch vô cùng lớn, sự ẩn hiện của các đám đen, sự biến đổi của các quầng sáng và sự bùng phát dữ dội của khu vực xung quanh các đám đen là các bằng chứng về sự vận động không ngừng trong lòng Mặt Trời. Ngoài ra, bằng kính thiên văn có thể quan sát được cấu trúc hạt, vật thể hình kim, hiện tượng phụt khói, phát xung sáng...luôn luôn thay đổi và rất dữ dội Về mặt vật chất thì Mặt Trời chứa đến 78,4% khí hydro(H2), Heli(He) chiếm 19,8%, các nguyên tố khác chiếm 1,8 %. Năng lượng mặt trời do bức xạ là khổng lồ, mỗi dây nó phát ra 3,865.1026J tương đương với năng lượng đốt cháy hết 1,32.1016 tấn than đá tiêu chuẩn. Tuy vậy nhưng bề mặt của Trái Đất chỉ nhận được một năng lượng rất nhỏ khoảng 17,57.1016J tương đương 6.106 tấn than đá. 1.1.2 Năng lượng Mặt Trời Năng lượng Mặt Trời được sử dụng trên Trái Đất dưới nhiều dạng khác nhau và hình thức khác nhau. Thực tế hiện nay, chúng ta sử dụng năng lượng Mặt Trời để cấp nhiệt và điện: + Năng lượng mặt trời dưới dạng nhiệt: Sinh nhiệt, giữ nhiệt... + Năng lượng mặt trời dưới dạng điện: Tạo ra Điện năng... Năng lượng Mặt Trời được xác định là sản phẩm của các phản ứng nhiệt hạt nhân. Theo thuyết tương đối của Einstein và qua phản ứng nhiệt hạch, khối lượng có thể chuyển thành năng lượng. Nhiệt độ mặt ngoài của Mặt Trời khoảng 6000K(độ Kenvin), còn ở bên trong nhiệt độ có thể lên đến hàng triệu độ. áp suất bên trong Mặt Trời lớn hơn 340.108 MPa. Do nhiệt độ và áp suất bên trong Mặt Trời cao như vậy nên vật chất đã nhanh chóng bị ion hoá và chuyển động với năng lượng rất lớn, chúng va chạm vào nhau và gây ra hàng loạt các phản ứng hạt nhân. Người ta đã xác định nguồn năng lượng Mặt Trời chủ yếu do hai loại phản ứng hạt nhân gây ra; đó là các phản ứng tuần hoàn giữa các hạt nhân Cacbon và Nitơ(C-N) và phản ứng hạt nhân proton-proton. Mặt trời là Nguồn năng lượng vô tận mà thiên nhiên ban tặng cho con người, hiện hữu khắp nơi trên Trái Đất và là người bạn thân thiết của môi trường. Vượt trên tất cả các dạng năng lượng khác, hiện nay năng lượng mặt trời đang được chọn là nguồn năng lượng tốt nhất cho tương lai. 1.1.3 Phổ bức xạ Mặt Trời Bức xạ Mặt Trời có bản chất là sóng điện từ, là quá trình chuyển các dao động điện từ trường trong không gian. Trong quá trình truyền sóng, các vecteur cường độ điện trường và cường độ từ trường luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền của sóng điện từ. Quãng đường mà sóng điện từ truyền được sau một chu kỳ dao động gọi là bước sóng
Trong chân không, vận tốc truyền sóng của sóng điện từ đúng bằng tốc độ của ánh sáng 3.108m/s. Còn trong môi trường vật chất, vận tốc truyền của sóng nhỏ hơn và bằng v=c/n, trong đó c là vận tốc ánh sáng, n là chiết suất tuyệt đối của môi trường(n
1). Các sóng điện từ có bước sóng trải dài trong một phạm vi rất rộng từ 10-7nm đến hàng nghìn km.
Ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 0,4
m đến gần 0,8
m, chỉ chiếm một phần rất nhỏ trong phổ sóng điện từ của bức xạ Mặt Trời. Cần chú ý rằng, mặc dù có cùng bản chất là sóng điện từ nhưng các loại sóng điện từ có bước sóng khác nhau thì gây ra các tác dụng lý, hoá, sinh khác nhau. Nói riêng trong vùng phổ nhìn thấy được, sự khác nhau về bước sóng gây cho ta cảm giác và màu sắc khác nhau của ánh sáng. Khi đi từ bước sóng dài
=0,8
m đến bước sóng ngắn
=0,4
m ta nhận thấy màu sắc của ánh sáng thay đổi liên tục từ đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Mắt người nhạy nhất đối với ánh sáng màu vàng có bước sóng
=580nm. Sự phân bố năng lượng đối với các bước sóng khác nhau cũng khác nhau. Bảng 1.1.3a sau đây sẽ cho chúng ta thấy quan hệ giữa mật độ năng lượng của bức xạ điện từ phụ thuộc vào bước sóng của nó, còn bảng 1.1.3b là mối quan hệ giữa màu sắc ánh sáng và bước sóng của nó. Bảng 1.1.3a: Phân bố phổ bức xạ Mặt Trời theo bước sóng Quang phổ  Bước sóng  Mật độ năng lượng (W/m2)  Tỷ lệ(%)   Tia vũ trụ Tia X Tia tử ngoại C Tia tử ngoại B Tia tử ngoại A  < 0,1nm 0,1nm 0,2
0,28
0,28
0,32
0,32
0,4
 6,978.10-5 6,978.10-7 7,864.106 2,122.101 8,073.101  0,57 1,55 5,90   Tia nhìn thấy  0,4
0,52
0,52
0,62
0,62
0,78
 2,240.102 1,827.102 2,280.102  16,39 13,36 16,68   Tia hồng ngoại  0,78
1,4
1,4
3,00
3,0
100,0
 4,125.102 1,836.102 2,637.101  30,18 13,43 1,93   Sóng vô tuyến  0,1
10,0
10,0
100,0
1,0
20
    Từ bảng trên ta thấy rằng mật độ năng lượng bức xạ Mặt Trời chủ yếu phân bố trong dải bước sóng từ
(Tử ngoại C, mật độ 0,57%) đến
(Hồng ngoại, mật độ năng lượng 1,93%), còn ngoài vùng đó mật độ năng lượng không đáng kể. Bảng 1.1.3b:Màu sắc và bước sóng của ánh sáng Mặt Trời Màu sắc  Bước sóng(nm)  Vùng sóng(nm)   Đỏ Cam Vàng Xanh Lam Tím  700 620 580 510 470 420  640
760 600
640 550
600 480
550 450
480 400
450   1.2 Bức xạ của năng lượng Mặt Trời và đo lường bức xạ năng lượng Mặt Trời0 1.2.1 Phổ bức xạ năng lượng Mặt Trời Trái Đất bị bao bọc bởi một tầng khí quyển có chiều dày H khoảng 7991 km, bao gồm các phần tử khí, hơi nước, các hạt bụi, các hạt chất lỏng, chất rắn và các đám mây,.. Vì vậy khi bức xạ Mặt Trời xuyên qua lớp khí quyển đến mặt đất thì năng lượng và phổ của nó bị thay đổi rất nhiều. Ở bên ngoài lớp khí quyển Trái Đất, năng lượng bức xạ Mặt Trời có giá trị là 1353W/m2( là hằng số) và gọi là hằng số Mặt Trời. Phổ của bức xạ Mặt Trời là một đường cong liên tục có năng lượng chủ yếu nằm trong vùng có bước sóng trong khoảng 0,1
đến 0,3
. Khi các tia Mặt Trời xuyên vào khí quyển để đến Trái Đất, gặp các phần tử khí, hơi nước, các hạt bụi,.. sẽ bị tán xạ, phản xạ và hấp thụ nên một phần năng lượng của nó không tới được mặt đất và sự suy giảm năng lượng này do các quá trình vật lý phức tạp gây ra, đặc biệt là đối với những ngày mây mù, mưa giông thì sự suy giảm còn xảy ra mạnh hơn nữa. Năng lượng bức xạ ở mặt đất nhận được(còn gọi là tổng xạ) gồm hai thành phần: Bức xạ trực tiếp và bức xạ khuyếch tán. Bức xạ trực tiếp(Trực xạ):Là các tia sáng Mặt Trời đến thẳng mặt đất, không bị thay đổi hướng khi đi xuyên qua lớp khí quyển. Hướng của tia trực xạ phụ thuộc vào vị trí của Mặt Trời trên bầu trời, tức là phụ thuộc vào thời gian và địa điểm quan sát. Bức xạ khuyếch tán(hay nhiễu xạ): gọi tắt là tán xạ là các thành phần các tia Mặt Trời bị thay đổi hướng ban đầu do các nguyên nhân như khúc xạ, phản xạ,..vì vậy hướng của nhiễu xạ không xác định được. Do các quá trình hấp thụ, tán xạ, phản xạ của tia Mặt Trời xảy ra khi nó đi qua lớp khí quyển nên cường độ bức xạ khi tới mặt đất phụ thuộc vào độ dài đường đi của tia trong lớp khí quyển, độ dài này phụ thuộc vào độ cao của Mặt Trời hay chính xác hơn là khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất ở mỗi thời điểm trong ngày khác nhau thì cường độ năng lượng bức xạ Mặt Trời là khác nhau. Ví dụ như ở thời điểm 12h trưa, khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là ngắn nhất, vì vậy bức xạ năng lượng bị hấp thụ và tán xạ là ít nhất. Còn khi Mặt Trời mọc hoặc lặn thì khoảng cách là xa Trái Đất nhất nên bức xạ bị hấp thụ và tán xạ là nhiều nhất. 1.2.2 Đo lường bức xạ năng lượng Mặt Trời Ngoài phương pháp xác định cường độ Mặt trời tại một điểm bất kì dựa trên vị trí địa lý (độ cao Mặt trời) trong thực tế người ta đó chế tạo các dụng cụ đo cường độ bức xạ mặt trời trực tiếp tại điểm cần đo. Thiết bị đo bức xạ Mặt trời thường có 2 loại : đo trực xạ (pyrheliometer, actinometer) và đo tổng xạ (pyranometer, solarimeter). Ngày nay người ta dùng các đầu đo hiện đại sử dụng cảm biến hiện đại, cho độ nhạy và độ chính xác cao hơn rất nhiều.
Hình 1.2.2a. Trực xạ kế
Hình 1.22b. Nhật xạ kế
Hình 1.2.2c. Đầu đo bức xạ dùng Sensor PHẦN 2PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ HỆ THỐNG NGUỒN PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 2.1 Mở đầu Năng lượng mặt trời được coi là nguồn năng lượng sạch và vô tận mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta. Một trong những kỹ thuật sử dụng năng lượng Mặt Trời là sản xuất điện năng - điện Mặt Trời. Để sản xuất điện Mặt Trời người ta thường sử dụng hai công nghệ: Công nghệ nhiệt Mặt Trời và công nghệ pin Mặt Trời. Trong công nghệ nhiệt Mặt Trời người ta thường sử dụng hệ thống các gương hộ tụ để thu năng lượng Mặt Trời tạo thành các nguồn nhiệt có mật độ năng lượng cao và do đó có nhiệt lượng rất cao, có thể làm bốc hơi nước ở nhiệt độ và áp suất lớn. Hơi sinh ra với áp suất lớn sẽ làm quay các tuabin để sản xuất điện năng. Trong giới hạn của đề tài chúng em chỉ xin đề cập đến công nghệ pin Mặt Trời. Pin Mặt Trời là thiết bị sử dụng biến đổi trực tiếp năng lượng Mặt Trời thành năng lượng điện nhờ vào các tế bào quang điện. Các Panel này còn sản xuất ra năng lượng chừng nào còn có bức xạ Mặt Trời chiếu tới nó. Các hệ thống Panel hay Pin Mặt Trời rất đơn giản, không có phần chuyển động, không cần đòi hỏi chăm sóc bảo dưỡng thường xuyên như những hệ thống khác, đặc biệt không ô nhiễm môi trường nên đã được quan tâm nghiên cứu, phát triển và ứng dụng ngày càng mạnh mẽ vào khoa học kỹ thuật và cuộc sống. Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu đôi chút về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các đặc trưng cơ bản của Pin Mặt Trời và ứng dụng mạnh mẽ của nó… 2.2 Cơ sở pin năng lượng Mặt Trời Xét một hệ hai mức năng lượng điện tử E1 và E2 trong đó E1 < E2